მწვანე წყალბადის წარმოების ეკონომიკური ანალიზი ელექტროლიზით განახლებადი ენერგიის წყაროებიდან

უფრო და უფრო მეტი ქვეყანა იწყებს წყალბადის ენერგიის სტრატეგიული მიზნების დასახვას და ზოგიერთი ინვესტიცია მიდრეკილია მწვანე წყალბადის ტექნოლოგიების განვითარებისკენ. ევროკავშირი და ჩინეთი ხელმძღვანელობენ ამ განვითარებას, ეძებენ პირველ უპირატესობებს ტექნოლოგიასა და ინფრასტრუქტურაში. იმავდროულად, იაპონიამ, სამხრეთ კორეამ, საფრანგეთმა, გერმანიამ, ნიდერლანდებმა, ახალმა ზელანდიამ და ავსტრალიამ გამოუშვეს წყალბადის ენერგიის სტრატეგიები და შეიმუშავეს საპილოტე გეგმები 2017 წლიდან. 2021 წელს, ევროკავშირმა გამოსცა სტრატეგიული მოთხოვნა წყალბადის ენერგიაზე, რომელიც შესთავაზა საოპერაციო სიმძლავრის გაზრდას. წყალბადის წარმოების ელექტროლიტურ უჯრედებში 6 გვატამდე 2024 წლისთვის ქარისა და მზის ენერგიაზე დაყრდნობით, ხოლო 40 გვტ-მდე 2030 წელს წყალბადის წარმოების სიმძლავრე ევროკავშირში გაიზრდება 40 გვტ-მდე დამატებით 40 გვატ-ით ევროკავშირის გარეთ.

როგორც ყველა ახალი ტექნოლოგიების შემთხვევაში, მწვანე წყალბადი გადადის პირველადი კვლევებიდან და განვითარებიდან ძირითად ინდუსტრიულ განვითარებაზე, რის შედეგადაც მცირდება ერთეულის ხარჯები და იზრდება ეფექტურობა დიზაინში, მშენებლობასა და მონტაჟში. მწვანე წყალბადის LCOH შედგება სამი კომპონენტისგან: ელექტროლიტური უჯრედის ღირებულება, განახლებადი ელექტროენერგიის ფასი და სხვა საოპერაციო ხარჯები. ზოგადად, ელექტროლიტური უჯრედის ღირებულება შეადგენს დაახლოებით 20% ~ 25% მწვანე წყალბადის LCOH და ელექტროენერგიის უდიდესი წილი (70% ~ 75%). საოპერაციო ხარჯები შედარებით მცირეა, ზოგადად 5%-ზე ნაკლები.

საერთაშორისო დონეზე, განახლებადი ენერგიის (ძირითადად კომუნალური მასშტაბის მზის და ქარის) ფასი მნიშვნელოვნად დაეცა ბოლო 30 წლის განმავლობაში და მისი გათანაბრებადი ენერგიის ღირებულება (LCOE) ახლა ახლოს არის ქვანახშირზე მომუშავე ენერგიის ღირებულებასთან (30-50$/მვტ.სთ). განახლებადი ენერგიის წყაროები მომავალში უფრო კონკურენტუნარიანი გახდება. განახლებადი ენერგიის ხარჯები კვლავ იკლებს წელიწადში 10%-ით და დაახლოებით 2030 წლისთვის განახლებადი ენერგიის ხარჯები დაახლოებით $20/მგვტ/სთ-ს მიაღწევს. საოპერაციო ხარჯები არ შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს, მაგრამ უჯრედის ერთეულის ხარჯები შეიძლება შემცირდეს და მსგავსი სწავლის ხარჯების მრუდია მოსალოდნელი უჯრედებისთვის, როგორც მზის ან ქარის ენერგიისთვის.

მზის PV შეიქმნა 1970-იან წლებში და მზის PV LCoE-ების ფასი 2010 წელს იყო დაახლოებით $500/MWh. მზის PV LCOE მნიშვნელოვნად შემცირდა 2010 წლიდან და ამჟამად $30-დან $50/MWh-მდეა. იმის გათვალისწინებით, რომ ელექტროლიტური უჯრედების ტექნოლოგია მსგავსია მზის ფოტოელექტრული უჯრედების წარმოების სამრეწველო ნიშნის მსგავსი, 2020-2030 წლებში ელექტროლიტური უჯრედების ტექნოლოგია სავარაუდოდ მიჰყვება მზის ფოტოელექტრული უჯრედების ანალოგიურ ტრაექტორიას ერთეულის ღირებულების თვალსაზრისით. ამავდროულად, ქარის LCOE მნიშვნელოვნად შემცირდა ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, მაგრამ უფრო მცირე რაოდენობით (დაახლოებით 50 პროცენტი ოფშორში და 60 პროცენტი ხმელეთზე).

ჩვენი ქვეყანა იყენებს განახლებადი ენერგიის წყაროებს (როგორიცაა ქარი, ფოტოელექტრო, ჰიდროელექტროენერგია) ელექტროლიტური წყლის წყალბადის წარმოებისთვის, როდესაც ელექტროენერგიის ფასი კონტროლდება 0,25 იუანი/კვტ/სთ ქვემოთ, წყალბადის წარმოების ღირებულებას აქვს შედარებითი ეკონომიკური ეფექტურობა (15,3 ~ 20,9 იუანი/კგ). . ტუტე ელექტროლიზისა და PEM ელექტროლიზის წყალბადის წარმოების ტექნიკური და ეკონომიკური მაჩვენებლები ნაჩვენებია ცხრილში 1.

ელექტროლიტური წყალბადის წარმოების ხარჯების გაანგარიშების მეთოდი ნაჩვენებია (1) და (2) განტოლებებში. LCOE= ფიქსირებული ღირებულება/(წყალბადის წარმოების რაოდენობა x სიცოცხლე) + საოპერაციო ღირებულება (1) საოპერაციო ღირებულება = წყალბადის წარმოება ელექტროენერგიის მოხმარება x ელექტროენერგიის ფასი + წყლის ფასი + აღჭურვილობის ტექნიკური ღირებულება (2) ტუტე ელექტროლიზის და PEM ელექტროლიზის პროექტების მიღება (1000 Nm3/სთ ) მაგალითად, დავუშვათ, რომ პროექტების მთელი სასიცოცხლო ციკლი არის 20 წელი, ხოლო საოპერაციო ვადა 9×104 სთ. შეფუთვის ელექტროლიტური უჯრედის, წყალბადის გამწმენდი მოწყობილობის, მასალის საფასური, სამოქალაქო მშენებლობის საფასური, ინსტალაციის მომსახურების საფასური და სხვა ნივთების ფიქსირებული ღირებულება გამოითვლება ელექტროლიზისთვის 0,3 იუანი/კვტ/სთ. ხარჯების შედარება ნაჩვენებია ცხრილში 2.

წყალბადის წარმოების სხვა მეთოდებთან შედარებით, თუ განახლებადი ენერგიის ელექტროენერგიის ფასი 0,25 იუან/კვტ/სთ-ზე დაბალია, მწვანე წყალბადის ღირებულება შეიძლება შემცირდეს დაახლოებით 15 იუან/კგ-მდე, რაც იწყებს ხარჯების უპირატესობას. ნახშირბადის ნეიტრალიტეტის კონტექსტში, განახლებადი ენერგიის გამომუშავების ხარჯების შემცირებით, წყალბადის წარმოების პროექტების ფართომასშტაბიანი განვითარებით, ელექტროლიტური უჯრედების ენერგიის მოხმარებისა და საინვესტიციო ხარჯების შემცირებით, ნახშირბადის გადასახადისა და სხვა პოლიტიკის მითითებით, გზა მწვანე წყალბადის ღირებულების შემცირება თანდათანობით ნათელი გახდება. ამავდროულად, იმის გამო, რომ წყალბადის წარმოება ტრადიციული ენერგიის წყაროებიდან იქნება შერეული მრავალი დაკავშირებული მინარევებისაგან, როგორიცაა ნახშირბადი, გოგირდი და ქლორი, და ზედმიწევნითი გაწმენდისა და CCUS-ის ღირებულება, წარმოების რეალური ღირებულება შეიძლება აღემატებოდეს 20 იუანს/კგ.