नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों से इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हरित हाइड्रोजन उत्पादन का आर्थिक विश्लेषण

अधिक से अधिक देश हाइड्रोजन ऊर्जा के लिए रणनीतिक लक्ष्य निर्धारित करना शुरू कर रहे हैं, और कुछ निवेश हरित हाइड्रोजन प्रौद्योगिकी विकास की ओर बढ़ रहे हैं। यूरोपीय संघ और चीन इस विकास का नेतृत्व कर रहे हैं, प्रौद्योगिकी और बुनियादी ढांचे में प्रथम-प्रस्तावक लाभ की तलाश में हैं। इस बीच, जापान, दक्षिण कोरिया, फ्रांस, जर्मनी, नीदरलैंड, न्यूजीलैंड और ऑस्ट्रेलिया ने 2017 से हाइड्रोजन ऊर्जा रणनीतियां जारी की हैं और पायलट योजनाएं विकसित की हैं। 2021 में, यूरोपीय संघ ने हाइड्रोजन ऊर्जा के लिए एक रणनीतिक आवश्यकता जारी की, जिसमें परिचालन क्षमता बढ़ाने का प्रस्ताव रखा गया। पवन और सौर ऊर्जा पर निर्भर होकर इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं में हाइड्रोजन उत्पादन को 2024 तक 6GW तक और 2030 तक 40GW तक, EU में हाइड्रोजन उत्पादन की क्षमता को बढ़ाया जाएगा। EU के बाहर अतिरिक्त 40GW द्वारा 40GW।

सभी नई प्रौद्योगिकियों की तरह, हरित हाइड्रोजन प्राथमिक अनुसंधान और विकास से मुख्यधारा के औद्योगिक विकास की ओर बढ़ रहा है, जिसके परिणामस्वरूप इकाई लागत कम हो गई है और डिजाइन, निर्माण और स्थापना में दक्षता बढ़ गई है। ग्रीन हाइड्रोजन एलसीओएच में तीन घटक होते हैं: इलेक्ट्रोलाइटिक सेल लागत, नवीकरणीय बिजली मूल्य और अन्य परिचालन लागत। सामान्य तौर पर, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल की लागत हरित हाइड्रोजन एलसीओएच का लगभग 20% ~ 25% और बिजली का सबसे बड़ा हिस्सा (70% ~ 75%) होती है। परिचालन लागत अपेक्षाकृत कम है, आम तौर पर 5% से कम।

अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, नवीकरणीय ऊर्जा (मुख्य रूप से उपयोगिता-पैमाने पर सौर और पवन) की कीमत में पिछले 30 वर्षों में काफी गिरावट आई है, और इसकी समतुल्य ऊर्जा लागत (एलसीओई) अब कोयले से चलने वाली बिजली ($30-50 /मेगावाट) के करीब है। , भविष्य में नवीकरणीय ऊर्जा को और अधिक लागत-प्रतिस्पर्धी बनाना। नवीकरणीय ऊर्जा लागत में प्रति वर्ष 10% की गिरावट जारी है, और 2030 के आसपास नवीकरणीय ऊर्जा लागत लगभग $20/मेगावाट तक पहुंच जाएगी। परिचालन लागत को उल्लेखनीय रूप से कम नहीं किया जा सकता है, लेकिन सेल इकाई लागत को कम किया जा सकता है और कोशिकाओं के लिए सौर या पवन ऊर्जा के समान सीखने की लागत वक्र की उम्मीद की जाती है।

सोलर पीवी का विकास 1970 के दशक में किया गया था और 2010 में सोलर पीवी एलसीओई की कीमत लगभग $500/मेगावाट थी। सोलर पीवी एलसीओई में 2010 के बाद से काफी कमी आई है और वर्तमान में यह $30 से $50 /MWh है। यह देखते हुए कि इलेक्ट्रोलाइटिक सेल प्रौद्योगिकी सौर फोटोवोल्टिक सेल उत्पादन के लिए औद्योगिक बेंचमार्क के समान है, 2020-2030 तक, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल प्रौद्योगिकी इकाई लागत के संदर्भ में सौर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के समान प्रक्षेपवक्र का पालन करने की संभावना है। साथ ही, पवन के लिए एलसीओई में पिछले दशक में काफी गिरावट आई है, लेकिन थोड़ी मात्रा में (लगभग 50 प्रतिशत अपतटीय और 60 प्रतिशत तटवर्ती)।

हमारा देश इलेक्ट्रोलाइटिक जल हाइड्रोजन उत्पादन के लिए नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों (जैसे पवन ऊर्जा, फोटोवोल्टिक, जलविद्युत) का उपयोग करता है, जब बिजली की कीमत 0.25 युआन / kWh से नीचे नियंत्रित होती है, तो हाइड्रोजन उत्पादन लागत सापेक्ष आर्थिक दक्षता (15.3 ~ 20.9 युआन / किग्रा) होती है। . क्षारीय इलेक्ट्रोलिसिस और पीईएम इलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन उत्पादन के तकनीकी और आर्थिक संकेतक तालिका 1 में दिखाए गए हैं।

इलेक्ट्रोलाइटिक हाइड्रोजन उत्पादन की लागत गणना विधि समीकरण (1) और (2) में दिखाई गई है। एलसीओई = निश्चित लागत/(हाइड्रोजन उत्पादन मात्रा x जीवन) + परिचालन लागत (1) परिचालन लागत = हाइड्रोजन उत्पादन बिजली की खपत x बिजली की कीमत + पानी की कीमत + उपकरण रखरखाव लागत (2) क्षारीय इलेक्ट्रोलिसिस और पीईएम इलेक्ट्रोलिसिस परियोजनाएं लेना (1000 एनएम3/घंटा) ) एक उदाहरण के रूप में, मान लें कि परियोजनाओं का पूरा जीवन चक्र 20 वर्ष है और परिचालन जीवन 9×104 घंटे है। इलेक्ट्रोलिसिस के लिए पैकेज इलेक्ट्रोलाइटिक सेल, हाइड्रोजन शुद्धिकरण उपकरण, सामग्री शुल्क, सिविल निर्माण शुल्क, स्थापना सेवा शुल्क और अन्य वस्तुओं की निश्चित लागत 0.3 युआन / kWh पर गणना की जाती है। लागत तुलना तालिका 2 में दिखाई गई है।

अन्य हाइड्रोजन उत्पादन विधियों की तुलना में, यदि नवीकरणीय ऊर्जा की बिजली की कीमत 0.25 युआन/किलोवाट से कम है, तो हरित हाइड्रोजन की लागत लगभग 15 युआन/किग्रा तक कम हो सकती है, जिससे लागत लाभ होना शुरू हो जाता है। कार्बन तटस्थता के संदर्भ में, नवीकरणीय ऊर्जा बिजली उत्पादन लागत में कमी, हाइड्रोजन उत्पादन परियोजनाओं के बड़े पैमाने पर विकास, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल ऊर्जा खपत और निवेश लागत में कमी, और कार्बन टैक्स और अन्य नीतियों के मार्गदर्शन के साथ, सड़क हरित हाइड्रोजन लागत में कमी धीरे-धीरे स्पष्ट होगी। साथ ही, क्योंकि पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों से हाइड्रोजन का उत्पादन कार्बन, सल्फर और क्लोरीन जैसी कई संबंधित अशुद्धियों के साथ मिलाया जाएगा, और सुपरइम्पोज़्ड शुद्धिकरण और सीसीयूएस की लागत, वास्तविक उत्पादन लागत 20 युआन / किग्रा से अधिक हो सकती है।