De plus en plus de pays commencent à fixer des objectifs stratégiques pour l’énergie hydrogène, et certains investissements tendent vers le développement de technologies liées à l’hydrogène vert. L’UE et la Chine sont à la tête de ce développement, à la recherche d’avantages en matière de technologie et d’infrastructures. Parallèlement, le Japon, la Corée du Sud, la France, l'Allemagne, les Pays-Bas, la Nouvelle-Zélande et l'Australie ont tous publié des stratégies sur l'énergie hydrogène et élaboré des plans pilotes depuis 2017. En 2021, l'UE a émis une exigence stratégique pour l'énergie hydrogène, proposant d'augmenter la capacité opérationnelle. de la production d'hydrogène dans les cellules électrolytiques à 6 GW d'ici 2024 en s'appuyant sur l'énergie éolienne et solaire, et à 40 GW d'ici 2030, la capacité de production d'hydrogène dans l'UE sera portée à 40 GW et 40 GW supplémentaires hors UE.
Comme toutes les nouvelles technologies, l’hydrogène vert passe de la recherche et du développement primaires au développement industriel généralisé, ce qui se traduit par une baisse des coûts unitaires et une efficacité accrue dans la conception, la construction et l’installation. Le LCOH de l'hydrogène vert se compose de trois éléments : le coût de la cellule électrolytique, le prix de l'électricité renouvelable et d'autres coûts d'exploitation. En général, le coût de la cellule électrolytique représente environ 20 à 25 % de l'hydrogène vert LCOH et la plus grande part de l'électricité (70 à 75 %). Les coûts d'exploitation sont relativement faibles, généralement inférieurs à 5 %.
À l’échelle internationale, le prix de l’énergie renouvelable (principalement l’énergie solaire et éolienne à grande échelle) a considérablement baissé au cours des 30 dernières années, et son coût énergétique égalisé (LCOE) est désormais proche de celui de l’énergie alimentée au charbon (30-50 $/MWh). , rendant les énergies renouvelables plus compétitives à l’avenir. Les coûts des énergies renouvelables continuent de baisser de 10 % par an et, vers 2030, ils atteindront environ 20 dollars/MWh. Les coûts d'exploitation ne peuvent pas être réduits de manière significative, mais les coûts unitaires des cellules peuvent être réduits et une courbe de coûts d'apprentissage similaire est attendue pour les cellules comme pour l'énergie solaire ou éolienne.
L'énergie solaire photovoltaïque a été développée dans les années 1970 et le prix des LCoE solaires photovoltaïques en 2010 était d'environ 500 $/MWh. Le LCOE solaire photovoltaïque a considérablement diminué depuis 2010 et se situe actuellement entre 30 et 50 dollars/MWh. Étant donné que la technologie des cellules électrolytiques est similaire à la référence industrielle pour la production de cellules solaires photovoltaïques, de 2020 à 2030, la technologie des cellules électrolytiques suivra probablement une trajectoire similaire à celle des cellules solaires photovoltaïques en termes de coût unitaire. Dans le même temps, le LCOE de l’énergie éolienne a considérablement diminué au cours de la dernière décennie, mais dans une moindre mesure (environ 50 % en mer et 60 % à terre).
Notre pays utilise des sources d'énergie renouvelables (telles que l'énergie éolienne, photovoltaïque, hydroélectrique) pour la production électrolytique d'hydrogène et d'eau. Lorsque le prix de l'électricité est contrôlé en dessous de 0,25 yuans/kWh, le coût de production d'hydrogène a une efficacité économique relative (15,3 ~ 20,9 yuans/kg). . Les indicateurs techniques et économiques de la production d’hydrogène par électrolyse alcaline et par électrolyse PEM sont présentés dans le tableau 1.
La méthode de calcul du coût de la production électrolytique d'hydrogène est présentée dans les équations (1) et (2). LCOE = coût fixe/(quantité de production d'hydrogène x durée de vie) + coût d'exploitation (1) Coût d'exploitation = consommation électrique de production d'hydrogène x prix de l'électricité + prix de l'eau + coût de maintenance des équipements (2) Prise en charge de projets d'électrolyse alcaline et d'électrolyse PEM (1000 Nm3/h ) à titre d'exemple, supposons que le cycle de vie complet des projets soit de 20 ans et que la durée d'exploitation soit de 9×104h. Le coût fixe de l'ensemble de cellules électrolytiques, du dispositif de purification de l'hydrogène, des frais de matériaux, des frais de construction civile, des frais de service d'installation et d'autres éléments est calculé à 0,3 yuans/kWh pour l'électrolyse. La comparaison des coûts est présentée dans le tableau 2.
Par rapport à d'autres méthodes de production d'hydrogène, si le prix de l'électricité des énergies renouvelables est inférieur à 0,25 yuans/kWh, le coût de l'hydrogène vert peut être réduit à environ 15 yuans/kg, ce qui commence à présenter un avantage en termes de coûts. Dans le contexte de la neutralité carbone, avec la réduction des coûts de production d'énergie renouvelable, le développement à grande échelle de projets de production d'hydrogène, la réduction de la consommation d'énergie et des coûts d'investissement des cellules électrolytiques, et l'orientation de la taxe carbone et d'autres politiques, la route La réduction des coûts de l’hydrogène vert deviendra progressivement évidente. Dans le même temps, étant donné que la production d'hydrogène à partir de sources d'énergie traditionnelles sera mélangée à de nombreuses impuretés connexes telles que le carbone, le soufre et le chlore, et que le coût de la purification et du CCUS superposés, le coût de production réel pourrait dépasser 20 yuans/kg.
Heure de publication : 06 février 2023