Cada vez más países están comenzando a establecer objetivos estratégicos para la energía del hidrógeno y algunas inversiones tienden al desarrollo de tecnología de hidrógeno verde. La UE y China están liderando este desarrollo, buscando ventajas como pioneros en tecnología e infraestructura. Mientras tanto, Japón, Corea del Sur, Francia, Alemania, Países Bajos, Nueva Zelanda y Australia han lanzado estrategias de energía de hidrógeno y desarrollado planes piloto desde 2017. En 2021, la UE emitió un requisito estratégico para la energía de hidrógeno, proponiendo aumentar la capacidad operativa. de producción de hidrógeno en celdas electrolíticas a 6 GW para 2024 basándose en la energía eólica y solar, y a 40 GW para 2030, la capacidad de producción de hidrógeno en la UE se incrementará a 40GW por 40GW adicionales fuera de la UE.
Como ocurre con todas las nuevas tecnologías, el hidrógeno verde está pasando de la investigación y el desarrollo primarios al desarrollo industrial convencional, lo que se traduce en menores costos unitarios y una mayor eficiencia en el diseño, la construcción y la instalación. El LCOH del hidrógeno verde consta de tres componentes: costo de la celda electrolítica, precio de la electricidad renovable y otros costos operativos. En general, el costo de la celda electrolítica representa alrededor del 20% ~ 25% del LCOH del hidrógeno verde y la mayor parte de la electricidad (70% ~ 75%). Los costos operativos son relativamente pequeños, generalmente menos del 5%.
A nivel internacional, el precio de la energía renovable (principalmente solar y eólica a gran escala) ha caído significativamente en los últimos 30 años, y su costo energético igualado (LCOE) ahora se acerca al de la energía alimentada con carbón ($30-50/MWh). , haciendo que las energías renovables sean más competitivas en términos de costos en el futuro. Los costos de la energía renovable continúan cayendo un 10% al año, y alrededor de 2030 los costos de la energía renovable alcanzarán aproximadamente $20/MWh. Los costos operativos no se pueden reducir significativamente, pero los costos unitarios de las células sí se pueden reducir y se espera una curva de costos de aprendizaje similar para las células como para la energía solar o eólica.
La energía solar fotovoltaica se desarrolló en la década de 1970 y el precio de los LCoE solares fotovoltaicos en 2010 rondaba los 500 dólares/MWh. El LCOE de la energía solar fotovoltaica ha disminuido significativamente desde 2010 y actualmente oscila entre 30 y 50 dólares/MWh. Dado que la tecnología de células electrolíticas es similar al punto de referencia industrial para la producción de células solares fotovoltaicas, entre 2020 y 2030, es probable que la tecnología de células electrolíticas siga una trayectoria similar a la de las células solares fotovoltaicas en términos de costo unitario. Al mismo tiempo, el LCOE de la energía eólica ha disminuido significativamente durante la última década, pero en una cantidad menor (alrededor del 50 por ciento en el mar y el 60 por ciento en tierra).
Nuestro país utiliza fuentes de energía renovables (como energía eólica, fotovoltaica, hidroeléctrica) para la producción de hidrógeno mediante agua electrolítica. Cuando el precio de la electricidad se controla por debajo de 0,25 yuanes/kWh, el costo de producción de hidrógeno tiene una eficiencia económica relativa (15,3 ~ 20,9 yuanes/kg). . Los indicadores técnicos y económicos de la producción de hidrógeno por electrólisis alcalina y electrólisis PEM se muestran en la Tabla 1.
El método de cálculo de costos de producción de hidrógeno electrolítico se muestra en las ecuaciones (1) y (2). LCOE = costo fijo/(cantidad de producción de hidrógeno x vida útil) + costo operativo (1) Costo operativo = producción de hidrógeno consumo de electricidad x precio de la electricidad + precio del agua + costo de mantenimiento del equipo (2) Toma de proyectos de electrólisis alcalina y electrólisis PEM (1000 Nm3/h ) como ejemplo, supongamos que el ciclo de vida completo de los proyectos es de 20 años y la vida operativa es de 9×104h. El costo fijo del paquete de celda electrolítica, dispositivo de purificación de hidrógeno, tarifa de material, tarifa de construcción civil, tarifa de servicio de instalación y otros artículos se calcula en 0,3 yuanes/kWh para la electrólisis. La comparación de costos se muestra en la Tabla 2.
En comparación con otros métodos de producción de hidrógeno, si el precio de la electricidad de la energía renovable es inferior a 0,25 yuanes/kWh, el coste del hidrógeno verde se puede reducir a unos 15 yuanes/kg, lo que empieza a tener una ventaja de costes. En el contexto de la neutralidad de carbono, con la reducción de los costos de generación de energía renovable, el desarrollo a gran escala de proyectos de producción de hidrógeno, la reducción del consumo de energía de las celdas electrolíticas y los costos de inversión, y la orientación del impuesto al carbono y otras políticas, la carretera Los objetivos de reducción del coste del hidrógeno verde se irán aclarando poco a poco. Al mismo tiempo, debido a que la producción de hidrógeno a partir de fuentes de energía tradicionales se mezclará con muchas impurezas relacionadas, como carbono, azufre y cloro, y el costo de la purificación y CCUS superpuestos, el costo de producción real puede exceder los 20 yuanes/kg.
Hora de publicación: 06-feb-2023