Sempre più paesi stanno iniziando a fissare obiettivi strategici per l’energia dell’idrogeno e alcuni investimenti tendono allo sviluppo della tecnologia dell’idrogeno verde. L’UE e la Cina stanno guidando questo sviluppo, cercando i vantaggi di chi fa la prima mossa nella tecnologia e nelle infrastrutture. Nel frattempo, Giappone, Corea del Sud, Francia, Germania, Paesi Bassi, Nuova Zelanda e Australia hanno pubblicato strategie per l’energia dall’idrogeno e sviluppato piani pilota dal 2017. Nel 2021, l’UE ha emesso un requisito strategico per l’energia dall’idrogeno, proponendo di aumentare la capacità operativa della produzione di idrogeno nelle celle elettrolitiche a 6 GW entro il 2024 facendo affidamento sull’energia eolica e solare, e a 40 GW entro il 2030, la capacità di produzione di idrogeno nell’UE sarà aumentata a 40 GW di ulteriori 40 GW al di fuori dell’UE.
Come per tutte le nuove tecnologie, l’idrogeno verde si sta spostando dalla ricerca primaria e dallo sviluppo allo sviluppo industriale tradizionale, con conseguenti costi unitari inferiori e maggiore efficienza nella progettazione, costruzione e installazione. L’LCOH dell’idrogeno verde è costituito da tre componenti: costo della cella elettrolitica, prezzo dell’elettricità rinnovabile e altri costi operativi. In generale, il costo della cella elettrolitica rappresenta circa il 20% ~ 25% dell'idrogeno verde LCOH e la quota maggiore dell'elettricità (70% ~ 75%). I costi operativi sono relativamente piccoli, generalmente inferiori al 5%.
A livello internazionale, il prezzo dell’energia rinnovabile (principalmente solare ed eolica su larga scala) è diminuito in modo significativo negli ultimi 30 anni e il suo costo energetico equalizzato (LCOE) è ora vicino a quello dell’energia alimentata a carbone (30-50 dollari /MWh). , rendendo le energie rinnovabili più competitive in termini di costi in futuro. I costi dell’energia rinnovabile continuano a diminuire del 10% all’anno, ed entro il 2030 circa i costi dell’energia rinnovabile raggiungeranno circa 20 dollari/MWh. I costi operativi non possono essere ridotti in modo significativo, ma i costi unitari delle celle possono essere ridotti e per le celle è prevista una curva dei costi di apprendimento simile a quella per l’energia solare o eolica.
Il solare fotovoltaico è stato sviluppato negli anni ’70 e il prezzo degli LCoE solari fotovoltaici nel 2010 era di circa 500 dollari/MWh. L’LCOE del solare fotovoltaico è diminuito in modo significativo dal 2010 e attualmente è compreso tra 30 e 50 dollari/MWh. Dato che la tecnologia delle celle elettrolitiche è simile al punto di riferimento industriale per la produzione di celle solari fotovoltaiche, dal 2020 al 2030 è probabile che la tecnologia delle celle elettrolitiche segua una traiettoria simile a quella delle celle solari fotovoltaiche in termini di costo unitario. Allo stesso tempo, il LCOE dell’eolico è diminuito significativamente negli ultimi dieci anni, ma in misura minore (circa il 50% offshore e il 60% onshore).
Il nostro Paese utilizza fonti di energia rinnovabile (come energia eolica, fotovoltaica, idroelettrica) per la produzione di idrogeno elettrolitico, quando il prezzo dell'elettricità è controllato a 0,25 yuan /kWh di seguito, il costo di produzione dell'idrogeno ha un'efficienza economica relativa (15,3 ~ 20,9 yuan /kg) . Gli indicatori tecnici ed economici dell'elettrolisi alcalina e della produzione di idrogeno tramite elettrolisi PEM sono mostrati nella Tabella 1.
Il metodo di calcolo dei costi della produzione di idrogeno elettrolitico è mostrato nelle equazioni (1) e (2). LCOE= costo fisso/(quantità di produzione di idrogeno x vita utile) + costo operativo (1) Costo operativo = consumo di elettricità per la produzione di idrogeno x prezzo dell'elettricità + prezzo dell'acqua + costo di manutenzione dell'attrezzatura (2) Progetti di elettrolisi alcalina ed elettrolisi PEM (1000 Nm3/h ) ad esempio, supponiamo che l'intero ciclo di vita dei progetti sia di 20 anni e che la vita operativa sia di 9×104 ore. Il costo fisso del pacchetto cella elettrolitica, del dispositivo di purificazione dell'idrogeno, della tassa sui materiali, della tassa di costruzione civile, della tassa del servizio di installazione e di altri articoli è calcolato a 0,3 yuan /kWh per l'elettrolisi. Il confronto dei costi è mostrato nella Tabella 2.
Rispetto ad altri metodi di produzione dell’idrogeno, se il prezzo dell’elettricità dell’energia rinnovabile è inferiore a 0,25 yuan/kWh, il costo dell’idrogeno verde può essere ridotto a circa 15 yuan/kg, il che inizia ad avere un vantaggio in termini di costi. Nel contesto della neutralità del carbonio, con la riduzione dei costi di produzione di energia da energia rinnovabile, lo sviluppo su larga scala di progetti di produzione di idrogeno, la riduzione del consumo di energia delle celle elettrolitiche e dei costi di investimento, e la guida della carbon tax e di altre politiche, la strada La riduzione dei costi dell’idrogeno verde diventerà gradualmente chiara. Allo stesso tempo, poiché la produzione di idrogeno da fonti energetiche tradizionali sarà mescolata con molte impurità correlate come carbonio, zolfo e cloro, e poiché i costi di purificazione e CCUS sovrapposti, il costo di produzione effettivo potrebbe superare i 20 yuan / kg.
Orario di pubblicazione: 06-febbraio-2023