Coraz więcej krajów zaczyna wyznaczać cele strategiczne dla energii wodorowej, a niektóre inwestycje zmierzają w stronę rozwoju technologii zielonego wodoru. UE i Chiny przodują w tym rozwoju, poszukując przewagi w zakresie technologii i infrastruktury jako pierwsi na rynku. Tymczasem Japonia, Korea Południowa, Francja, Niemcy, Holandia, Nowa Zelandia i Australia opublikowały strategie dotyczące energii wodorowej i opracowały plany pilotażowe od 2017 r. W 2021 r. UE wydała strategiczne wymaganie dotyczące energii wodorowej, proponując zwiększenie zdolności operacyjnej produkcji wodoru w ogniwach elektrolitycznych do 6 GW do 2024 r. w oparciu o energię wiatrową i słoneczną oraz do 40 GW do 2030 r., moce produkcyjne wodoru w UE zostaną zwiększone do 40 GW o dodatkowe 40 GW poza UE.
Podobnie jak w przypadku wszystkich nowych technologii, ekologiczny wodór przechodzi od podstawowych badań i rozwoju do głównego nurtu rozwoju przemysłowego, co skutkuje niższymi kosztami jednostkowymi i zwiększoną wydajnością w projektowaniu, budowie i instalacji. Zielony wodór LCOH składa się z trzech elementów: kosztu ogniwa elektrolitycznego, ceny energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych i innych kosztów operacyjnych. Ogólnie rzecz biorąc, koszt ogniwa elektrolitycznego stanowi około 20% ~ 25% zielonego wodoru LCOH, a największy udział energii elektrycznej (70% ~ 75%). Koszty operacyjne są stosunkowo niewielkie, na ogół poniżej 5%.
Na arenie międzynarodowej cena energii odnawialnej (głównie energii słonecznej i wiatrowej na skalę przemysłową) znacznie spadła w ciągu ostatnich 30 lat, a jej wyrównany koszt energii (LCOE) jest obecnie zbliżony do kosztu energii opalanej węglem (30–50 USD/MWh). , dzięki czemu w przyszłości odnawialne źródła energii będą bardziej konkurencyjne kosztowo. Koszty energii odnawialnej w dalszym ciągu spadają o 10% rocznie, a około 2030 r. koszty energii odnawialnej osiągną poziom około 20 dolarów za MWh. Kosztów operacyjnych nie można znacząco zmniejszyć, ale można obniżyć koszty jednostkowe ogniwa i oczekuje się, że w przypadku ogniw będzie podobna krzywa kosztów uczenia się, jak w przypadku energii słonecznej lub wiatrowej.
Fotowoltaika została opracowana w latach 70. XX wieku, a cena fotowoltaicznych ogniw LCoE w 2010 r. wynosiła około 500 dolarów za MWh. LCOE z fotowoltaiki znacznie spadło od 2010 r. i obecnie wynosi 30–50 USD/MWh. Biorąc pod uwagę, że technologia ogniw elektrolitycznych jest podobna do wzorca przemysłowego w zakresie produkcji ogniw fotowoltaicznych, w latach 2020–2030 technologia ogniw elektrolitycznych prawdopodobnie będzie podążać podobną trajektorią pod względem kosztu jednostkowego co ogniwa fotowoltaiczne. Jednocześnie w ciągu ostatniej dekady LCOE dla energii wiatrowej znacznie spadło, ale w mniejszym stopniu (około 50% na morzu i 60% na lądzie).
Nasz kraj wykorzystuje odnawialne źródła energii (takie jak energia wiatrowa, fotowoltaika, energia wodna) do produkcji wodoru z wody elektrolitycznej, gdy cena energii elektrycznej jest kontrolowana w zakresie 0,25 juanów/kWh poniżej, koszt produkcji wodoru ma względną efektywność ekonomiczną (15,3 ~ 20,9 juanów/kg) . Wskaźniki techniczne i ekonomiczne produkcji wodoru w procesie elektrolizy alkalicznej i elektrolizy PEM przedstawiono w tabeli 1.
Metodę kalkulacji kosztów produkcji wodoru elektrolitycznego przedstawiono w równaniach (1) i (2). LCOE = koszt stały/(ilość produkcji wodoru x żywotność) + koszt operacyjny (1) Koszt operacyjny = zużycie energii elektrycznej przy produkcji wodoru x cena energii elektrycznej + cena wody + koszt konserwacji sprzętu (2) Realizacja projektów elektrolizy alkalicznej i elektrolizy PEM (1000 Nm3/h ) jako przykład załóżmy, że cały cykl życia projektów wynosi 20 lat, a czas eksploatacji to 9×104h. Stały koszt pakietu ogniwa elektrolitycznego, urządzenia do oczyszczania wodoru, opłaty materiałowej, opłaty za budowę cywilną, opłaty za usługę instalacyjną i innych pozycji oblicza się na 0,3 juana/kWh w przypadku elektrolizy. Porównanie kosztów przedstawiono w tabeli 2.
W porównaniu z innymi metodami produkcji wodoru, jeśli cena energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych jest niższa niż 0,25 juanów/kWh, koszt zielonego wodoru można obniżyć do około 15 juanów/kg, co zaczyna przynosić przewagę kosztową. W kontekście neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla, wraz z redukcją kosztów wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, rozwojem na dużą skalę projektów w zakresie produkcji wodoru, zmniejszeniem zużycia energii i kosztów inwestycji w ogniwach elektrolitycznych, a także wytycznymi dotyczącymi podatku węglowego i innych polityk, droga redukcji kosztów ekologicznego wodoru będzie stopniowo ujawniać się. Jednocześnie, ponieważ produkcja wodoru z tradycyjnych źródeł energii będzie zmieszana z wieloma powiązanymi zanieczyszczeniami, takimi jak węgiel, siarka i chlor, a także kosztem nałożonego oczyszczania i CCUS, rzeczywisty koszt produkcji może przekroczyć 20 juanów/kg.
Czas publikacji: 06 lutego 2023 r