नवीकरणीय उर्जा स्त्रोतांपासून इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे ग्रीन हायड्रोजन उत्पादनाचे आर्थिक विश्लेषण

अधिकाधिक देश हायड्रोजन ऊर्जेसाठी धोरणात्मक उद्दिष्टे ठरवू लागले आहेत आणि काही गुंतवणूक ग्रीन हायड्रोजन तंत्रज्ञान विकासाकडे झुकत आहेत. EU आणि चीन या विकासाचे नेतृत्व करत आहेत, तंत्रज्ञान आणि पायाभूत सुविधांमध्ये प्रथम-प्रवर्तक फायदे शोधत आहेत. दरम्यान, जपान, दक्षिण कोरिया, फ्रान्स, जर्मनी, नेदरलँड्स, न्यूझीलंड आणि ऑस्ट्रेलिया या सर्वांनी हायड्रोजन ऊर्जा धोरणे जारी केली आहेत आणि 2017 पासून पायलट योजना विकसित केल्या आहेत. 2021 मध्ये, EU ने हायड्रोजन उर्जेसाठी धोरणात्मक आवश्यकता जारी केली, ऑपरेटिंग क्षमता वाढवण्याचा प्रस्ताव दिला. वाऱ्यावर अवलंबून राहून इलेक्ट्रोलाइटिक पेशींमध्ये हायड्रोजन उत्पादन 2024 पर्यंत 6GW पर्यंत सौर ऊर्जा, आणि 2030 पर्यंत 40GW पर्यंत, EU मधील हायड्रोजन उत्पादनाची क्षमता EU च्या बाहेर अतिरिक्त 40GW ने वाढवून 40GW केली जाईल.

सर्व नवीन तंत्रज्ञानाप्रमाणे, ग्रीन हायड्रोजन प्राथमिक संशोधन आणि विकासापासून मुख्य प्रवाहात औद्योगिक विकासाकडे जात आहे, परिणामी युनिटचा खर्च कमी होतो आणि डिझाइन, बांधकाम आणि स्थापनेमध्ये कार्यक्षमता वाढते. ग्रीन हायड्रोजन एलसीओएचमध्ये तीन घटक असतात: इलेक्ट्रोलाइटिक सेलची किंमत, अक्षय विजेची किंमत आणि इतर ऑपरेटिंग खर्च. सर्वसाधारणपणे, इलेक्ट्रोलाइटिक सेलची किंमत सुमारे 20% ~ 25% ग्रीन हायड्रोजन LCOH आणि सर्वात मोठा वाटा (70% ~ 75%) आहे. ऑपरेटिंग खर्च तुलनेने लहान आहेत, साधारणपणे 5% पेक्षा कमी.

आंतरराष्ट्रीय स्तरावर, नूतनीकरणक्षम ऊर्जेची किंमत (प्रामुख्याने युटिलिटी-स्केल सौर आणि पवन) गेल्या 30 वर्षांत लक्षणीयरीत्या घसरली आहे आणि तिची समान ऊर्जा खर्च (LCOE) आता कोळशावर चालणाऱ्या उर्जेच्या ($30-50 /MWh) जवळ आहे. , नूतनीकरणक्षमता भविष्यात अधिक किमती-स्पर्धात्मक बनवणे. नवीकरणीय ऊर्जेचा खर्च वर्षाला 10% कमी होत आहे आणि सुमारे 2030 पर्यंत अक्षय ऊर्जा खर्च सुमारे $20/MWh पर्यंत पोहोचेल. ऑपरेटिंग खर्च लक्षणीयरीत्या कमी केला जाऊ शकत नाही, परंतु सेल युनिट खर्च कमी केला जाऊ शकतो आणि सौर किंवा पवन ऊर्जेप्रमाणे सेलसाठी समान शिक्षण खर्च वक्र अपेक्षित आहे.

सोलर पीव्ही 1970 मध्ये विकसित करण्यात आले आणि 2010 मध्ये सोलर पीव्ही एलसीओईची किंमत सुमारे $500/MWh होती. 2010 पासून सोलर PV LCOE मध्ये लक्षणीय घट झाली आहे आणि सध्या $30 ते $50/MWh आहे. 2020-2030 पासून इलेक्ट्रोलाइटिक सेल तंत्रज्ञान हे सौर फोटोव्होल्टेइक सेल उत्पादनासाठी औद्योगिक बेंचमार्कसारखेच आहे हे लक्षात घेता, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल तंत्रज्ञान युनिट किमतीच्या बाबतीत सौर फोटोव्होल्टेइक पेशींप्रमाणेच मार्गक्रमण करेल. त्याच वेळी, वाऱ्यासाठी LCOE मध्ये गेल्या दशकात लक्षणीय घट झाली आहे, परंतु थोड्या प्रमाणात (सुमारे 50 टक्के ऑफशोअर आणि 60 टक्के किनारी).

आपला देश इलेक्ट्रोलाइटिक वॉटर हायड्रोजन उत्पादनासाठी अक्षय ऊर्जा स्रोत (जसे की पवन ऊर्जा, फोटोव्होल्टेइक, जलविद्युत) वापरतो, जेव्हा विजेची किंमत 0.25 युआन/kWh खाली नियंत्रित केली जाते, तेव्हा हायड्रोजन उत्पादन खर्चात सापेक्ष आर्थिक कार्यक्षमता असते (15.3 ~ 20.9 युआन/किलो) . क्षारीय इलेक्ट्रोलिसिस आणि पीईएम इलेक्ट्रोलिसिस हायड्रोजन उत्पादनाचे तांत्रिक आणि आर्थिक निर्देशक तक्ता 1 मध्ये दर्शविले आहेत.

इलेक्ट्रोलाइटिक हायड्रोजन उत्पादनाची किंमत मोजण्याची पद्धत समीकरण (1) आणि (2) मध्ये दर्शविली आहे. LCOE = निश्चित किंमत/(हायड्रोजन उत्पादन प्रमाण x जीवन) + ऑपरेटिंग खर्च (1) ऑपरेटिंग किंमत = हायड्रोजन उत्पादन वीज वापर x वीज किंमत + पाण्याची किंमत + उपकरणे देखभाल खर्च (2) क्षारीय इलेक्ट्रोलिसिस आणि PEM इलेक्ट्रोलिसिस प्रकल्प घेणे (1000 Nm3/h ) उदाहरण म्हणून, असे गृहीत धरा की प्रकल्पांचे संपूर्ण जीवनचक्र 20 वर्षे आहे आणि ऑपरेटिंग आयुष्य आहे 9×104 ता. इलेक्ट्रोलिसिससाठी पॅकेज इलेक्ट्रोलाइटिक सेल, हायड्रोजन शुद्धीकरण यंत्र, साहित्य शुल्क, नागरी बांधकाम शुल्क, स्थापना सेवा शुल्क आणि इतर वस्तूंची निश्चित किंमत 0.3 युआन/kWh वर मोजली जाते. खर्चाची तुलना तक्ता 2 मध्ये दर्शविली आहे.

इतर हायड्रोजन उत्पादन पद्धतींच्या तुलनेत, जर नवीकरणीय ऊर्जेची वीज किंमत 0.25 युआन/kWh पेक्षा कमी असेल, तर ग्रीन हायड्रोजनची किंमत सुमारे 15 युआन/किलोपर्यंत कमी केली जाऊ शकते, ज्याचा किमतीचा फायदा होऊ लागतो. कार्बन न्यूट्रॅलिटीच्या संदर्भात, नूतनीकरणक्षम ऊर्जा वीज निर्मिती खर्चात कपात, हायड्रोजन उत्पादन प्रकल्पांचा मोठ्या प्रमाणावर विकास, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल ऊर्जा वापर आणि गुंतवणूक खर्च कमी करणे आणि कार्बन कर आणि इतर धोरणांचे मार्गदर्शन, रस्ते ग्रीन हायड्रोजन खर्च कपात हळूहळू स्पष्ट होईल. त्याच वेळी, कारण पारंपारिक उर्जा स्त्रोतांपासून हायड्रोजनचे उत्पादन कार्बन, सल्फर आणि क्लोरीन सारख्या अनेक संबंधित अशुद्धतेमध्ये मिसळले जाईल आणि सुपरइम्पोज्ड शुध्दीकरण आणि CCUS ची किंमत, वास्तविक उत्पादन खर्च 20 युआन/किलोपेक्षा जास्त असू शकतो.