ከታዳሽ የኃይል ምንጮች በኤሌክትሮላይሲስ አማካኝነት የአረንጓዴ ሃይድሮጂን ምርት ኢኮኖሚያዊ ትንተና

ቁጥራቸው እየጨመረ የመጣ አገሮች ለሃይድሮጂን ኢነርጂ ስትራቴጂካዊ ግቦችን ማውጣት ጀምረዋል፣ እና አንዳንድ ኢንቨስትመንቶች ለአረንጓዴ ሃይድሮጂን ቴክኖሎጂ ልማት ትኩረት እየሰጡ ነው። የአውሮፓ ህብረት እና ቻይና ይህንን ልማት እየመሩ ሲሆን በቴክኖሎጂ እና በመሠረተ ልማት ውስጥ የመጀመሪያ አንቀሳቃሽ ጥቅሞችን ይፈልጋሉ። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ጃፓን፣ ደቡብ ኮሪያ፣ ፈረንሳይ፣ ጀርመን፣ ኔዘርላንድስ፣ ኒውዚላንድ እና አውስትራሊያ ሁሉም ከ2017 ጀምሮ የሃይድሮጂን ኢነርጂ ስትራቴጂዎችን አውጥተው የሙከራ ዕቅዶችን አዘጋጅተዋል። እ.ኤ.አ. በ2021 የአውሮፓ ህብረት ለሃይድሮጂን ኢነርጂ ስትራቴጂካዊ መስፈርት አውጥቷል፣ በ2024 በነፋስ እና በፀሐይ ኃይል ላይ በመተማመን በኤሌክትሮላይቲክ ሴሎች ውስጥ የሃይድሮጂን ምርት የማንቀሳቀስ አቅም ወደ 6GW ለማሳደግ ሀሳብ አቅርቧል፣ እና እ.ኤ.አ. በ2030 በአውሮፓ ህብረት ውስጥ የሃይድሮጂን ምርት አቅም ከአውሮፓ ህብረት ውጭ ወደ 40GW ተጨማሪ 40GW ይጨምራል።

ልክ እንደ ሁሉም አዳዲስ ቴክኖሎጂዎች፣ አረንጓዴ ሃይድሮጂን ከዋናው ምርምር እና ልማት ወደ ዋና የኢንዱስትሪ ልማት እየተሸጋገረ ሲሆን ይህም የክፍል ወጪዎችን ይቀንሳል እና በዲዛይን፣ በግንባታ እና በመትከል ቅልጥፍናን ይጨምራል። አረንጓዴ ሃይድሮጂን LCOH ሶስት ክፍሎችን ያቀፈ ነው፡ የኤሌክትሮላይቲክ ሴል ወጪ፣ የታዳሽ የኤሌክትሪክ ዋጋ እና ሌሎች የአሠራር ወጪዎች። በአጠቃላይ የኤሌክትሮላይቲክ ሴል ዋጋ ከአረንጓዴ ሃይድሮጂን LCOH 20% ~ 25% እና ትልቁን የኤሌክትሪክ ድርሻ (70% ~ 75%) ይይዛል። የአሠራር ወጪዎች በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ ናቸው፣ በአጠቃላይ ከ 5% ያነሱ ናቸው።

በዓለም አቀፍ ደረጃ፣ የታዳሽ ኃይል ዋጋ (በዋነኝነት የመገልገያ ደረጃ የፀሐይ እና የንፋስ) ባለፉት 30 ዓመታት ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል፣ እና ተመጣጣኝ የኃይል ወጪው (LCOE) አሁን ከድንጋይ ከሰል የሚነድ ኃይል ($30-50 /MWh) ጋር ይቀራረባል፣ ይህም ለወደፊቱ ታዳሽ የኃይል ወጪዎችን የበለጠ ተወዳዳሪ ያደርገዋል። የታዳሽ የኃይል ወጪዎች በዓመት በ10% መቀነሳቸውን ቀጥለዋል፣ እና በ2030 አካባቢ የታዳሽ የኃይል ወጪዎች ወደ $20 /MWh ይደርሳሉ። የአሠራር ወጪዎች በከፍተኛ ሁኔታ ሊቀንሱ አይችሉም፣ ነገር ግን የሴል አሃድ ወጪዎች ሊቀንሱ ይችላሉ እና ለፀሐይ ወይም ለንፋስ ኃይል እንደ ህዋሶች ተመሳሳይ የመማሪያ ወጪ ኩርባ ይጠበቃል።

የፀሐይ ኃይል ማመንጫ (SOLAR PV) በ1970ዎቹ የተገነባ ሲሆን በ2010 የፀሐይ ኃይል ማመንጫ (SOLAR PV LCoEs) ዋጋ በ$500/MWh አካባቢ ነበር። የፀሐይ ኃይል ማመንጫ (SOLAR PV LCOE) ከ2010 ጀምሮ በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል እና በአሁኑ ጊዜ ከ$30 እስከ $50/MWh ነው። የኤሌክትሮላይቲክ ሴል ቴክኖሎጂ ከፀሐይ ኃይል ማመንጫ (SOLAR PV) ሴል ምርት የኢንዱስትሪ መለኪያ ጋር ተመሳሳይ በመሆኑ፣ ከ2020-2030 ባለው ጊዜ ውስጥ የኤሌክትሮላይቲክ ሴል ቴክኖሎጂ ከፀሐይ ኃይል ማመንጫ (SOLAR PV) ሴል ጋር ተመሳሳይ የሆነ አቅጣጫ የመከተል ዕድሉ ከፍተኛ ነው። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የንፋስ ኃይል ማመንጫ (LCOE) ባለፉት አስርት ዓመታት በከፍተኛ ሁኔታ ቀንሷል፣ ነገር ግን በትንሽ መጠን (በባህር ዳርቻ 50 በመቶ እና በባህር ዳርቻ 60 በመቶ)።

አገራችን ለኤሌክትሮላይቲክ የውሃ ሃይድሮጂን ምርት ታዳሽ የኃይል ምንጮችን (እንደ ነፋስ ኃይል፣ ፎቶቮልታይክ፣ ሃይድሮኤሌክትሪክ ኃይል) ትጠቀማለች፣ የኤሌክትሪክ ዋጋ ከ 0.25 ዩዋን /kWh በታች ሲቆጣጠር፣ የሃይድሮጂን ምርት ወጪ አንጻራዊ ኢኮኖሚያዊ ቅልጥፍና አለው (15.3 ~ 20.9 ዩዋን /ኪ.ግ)። የአልካላይን ኤሌክትሮላይዝስ እና የPEM ኤሌክትሮላይዝስ የሃይድሮጂን ምርት ቴክኒካዊ እና ኢኮኖሚያዊ አመልካቾች በሰንጠረዥ 1 ውስጥ ይታያሉ።

የኤሌክትሮላይቲክ ሃይድሮጂን ምርት የወጪ ስሌት ዘዴ በእኩልታዎች (1) እና (2) ውስጥ ይታያል። LCOE = ቋሚ ወጪ/(የሃይድሮጂን ምርት ብዛት x ዕድሜ) + የአሠራር ወጪ (1) የአሠራር ወጪ = የሃይድሮጂን ምርት የኤሌክትሪክ ፍጆታ x የኤሌክትሪክ ዋጋ + የውሃ ዋጋ + የመሳሪያ ጥገና ወጪ (2) የአልካላይን ኤሌክትሮሊሲስ እና የPEM ኤሌክትሮሊሲስ ፕሮጀክቶችን (1000 Nm3/h) እንደ ምሳሌ በመውሰድ የፕሮጀክቶቹ አጠቃላይ የህይወት ዑደት 20 ዓመት እና የአሠራር ጊዜ 9 × 104h እንደሆነ ያስቡ። የጥቅል ኤሌክትሮላይቲክ ሴል፣ የሃይድሮጂን ማጣሪያ መሳሪያ፣ የቁሳቁስ ክፍያ፣ የሲቪል ግንባታ ክፍያ፣ የመጫኛ አገልግሎት ክፍያ እና ሌሎች እቃዎች ቋሚ ወጪ ለኤሌክትሮላይሲስ በ0.3 yuan /kWh ይሰላል። የወጪ ንጽጽሩ በሠንጠረዥ 2 ውስጥ ይታያል።

ከሌሎች የሃይድሮጂን ማምረቻ ዘዴዎች ጋር ሲነጻጸር፣ የታዳሽ ኃይል የኤሌክትሪክ ዋጋ ከ0.25 ዩዋን /kWh በታች ከሆነ፣ የአረንጓዴ ሃይድሮጂን ዋጋ ወደ 15 ዩዋን /ኪ.ግ ሊቀንስ ይችላል፣ ይህም የወጪ ጥቅም ማግኘት ይጀምራል። በካርቦን ገለልተኛነት ሁኔታ፣ የታዳሽ ኃይል የኃይል ማመንጫ ወጪዎችን በመቀነስ፣ የሃይድሮጂን ምርት ፕሮጀክቶች ሰፊ እድገት፣ የኤሌክትሮላይቲክ ሴል የኃይል ፍጆታ እና የኢንቨስትመንት ወጪዎች ቅነሳ፣ እና የካርቦን ታክስ እና ሌሎች ፖሊሲዎች መመሪያ፣ የአረንጓዴ ሃይድሮጂን ወጪ ቅነሳ መንገድ ቀስ በቀስ ግልጽ ይሆናል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ ከባህላዊ የኃይል ምንጮች የሚገኘው የሃይድሮጂን ምርት እንደ ካርቦን፣ ሰልፈር እና ክሎሪን ካሉ ብዙ ተዛማጅ ቆሻሻዎች ጋር ስለሚቀላቀል፣ እና የተደራረበ የማጥራት እና የCCUS ወጪ ስለሚቀላቀል፣ ትክክለኛው የምርት ወጪ ከ20 ዩዋን /ኪ.ግ ሊበልጥ ይችላል።