Cada vez mais países começam a definir objectivos estratégicos para a energia do hidrogénio e alguns investimentos tendem para o desenvolvimento da tecnologia do hidrogénio verde. A UE e a China estão a liderar este desenvolvimento, procurando vantagens de serem pioneiros em tecnologia e infraestruturas. Entretanto, o Japão, a Coreia do Sul, a França, a Alemanha, os Países Baixos, a Nova Zelândia e a Austrália divulgaram estratégias de energia do hidrogénio e desenvolveram planos piloto desde 2017. Em 2021, a UE emitiu um requisito estratégico para a energia do hidrogénio, propondo aumentar a capacidade operacional. da produção de hidrogénio em células eletrolíticas para 6 GW até 2024, recorrendo à energia eólica e solar, e para 40 GW até 2030, a capacidade de produção de hidrogénio na UE será aumentada para 40 GW por mais 40 GW fora da UE.
Tal como acontece com todas as novas tecnologias, o hidrogénio verde está a passar da investigação e desenvolvimento primários para o desenvolvimento industrial convencional, resultando em custos unitários mais baixos e numa maior eficiência na concepção, construção e instalação. O hidrogénio verde LCOH consiste em três componentes: custo da célula eletrolítica, preço da eletricidade renovável e outros custos operacionais. Em geral, o custo da célula eletrolítica é responsável por cerca de 20% ~ 25% do hidrogênio verde LCOH e a maior parte da eletricidade (70% ~ 75%). Os custos operacionais são relativamente pequenos, geralmente inferiores a 5%.
Internacionalmente, o preço da energia renovável (principalmente solar e eólica em escala de serviço público) caiu significativamente nos últimos 30 anos, e o seu custo de energia equalizado (LCOE) está agora próximo do da energia a carvão (30-50 dólares/MWh). , tornando as energias renováveis mais competitivas em termos de custos no futuro. Os custos das energias renováveis continuam a cair 10% ao ano e, por volta de 2030, os custos das energias renováveis atingirão cerca de 20 dólares/MWh. Os custos operacionais não podem ser reduzidos significativamente, mas os custos unitários das células podem ser reduzidos e espera-se uma curva de custos de aprendizagem semelhante para as células e para a energia solar ou eólica.
A energia solar fotovoltaica foi desenvolvida na década de 1970 e o preço dos LCoEs solares fotovoltaicos em 2010 era de cerca de US$ 500/MWh. O LCOE solar fotovoltaico diminuiu significativamente desde 2010 e atualmente está entre US$ 30 e US$ 50/MWh. Dado que a tecnologia das células eletrolíticas é semelhante ao padrão de referência industrial para a produção de células solares fotovoltaicas, de 2020 a 2030, a tecnologia das células eletrolíticas provavelmente seguirá uma trajetória semelhante à das células solares fotovoltaicas em termos de custo unitário. Ao mesmo tempo, o LCOE da energia eólica diminuiu significativamente ao longo da última década, mas num montante menor (cerca de 50% no mar e 60% no mar).
Nosso país usa fontes de energia renováveis (como energia eólica, fotovoltaica, hidrelétrica) para a produção de hidrogênio de água eletrolítica, quando o preço da eletricidade é controlado em 0,25 yuan/kWh abaixo, o custo de produção de hidrogênio tem eficiência econômica relativa (15,3 ~ 20,9 yuan/kg) . Os indicadores técnicos e econômicos de eletrólise alcalina e produção de hidrogênio por eletrólise PEM são mostrados na Tabela 1.
O método de cálculo do custo da produção de hidrogênio eletrolítico é mostrado nas equações (1) e (2). LCOE = custo fixo/(quantidade de produção de hidrogênio x vida útil) + custo operacional (1) Custo operacional = consumo de eletricidade para produção de hidrogênio x preço da eletricidade + preço da água + custo de manutenção do equipamento (2) Tomando projetos de eletrólise alcalina e eletrólise PEM (1000 Nm3/h ) como exemplo, suponha que o ciclo de vida total dos projetos seja de 20 anos e a vida operacional seja de 9×104h. O custo fixo do pacote de célula eletrolítica, dispositivo de purificação de hidrogênio, taxa de material, taxa de construção civil, taxa de serviço de instalação e outros itens é calculado em 0,3 yuan / kWh para eletrólise. A comparação de custos é mostrada na Tabela 2.
Em comparação com outros métodos de produção de hidrogénio, se o preço da eletricidade das energias renováveis for inferior a 0,25 yuan/kWh, o custo do hidrogénio verde pode ser reduzido para cerca de 15 yuan/kg, o que começa a ter uma vantagem de custo. No contexto da neutralidade carbónica, com a redução dos custos de produção de energia renovável, o desenvolvimento em grande escala de projectos de produção de hidrogénio, a redução do consumo de energia das células electrolíticas e dos custos de investimento, e a orientação do imposto sobre o carbono e outras políticas, a estrada da redução dos custos do hidrogénio verde ficará gradualmente clara. Ao mesmo tempo, como a produção de hidrogénio a partir de fontes de energia tradicionais será misturada com muitas impurezas relacionadas, como carbono, enxofre e cloro, e o custo da purificação sobreposta e CCUS, o custo real de produção pode exceder 20 yuan/kg.
Horário da postagem: 06/02/2023