Все повече страни започват да си поставят стратегически цели за водородната енергия, а някои инвестиции са насочени към развитието на зелени водородни технологии. ЕС и Китай са водещи в това развитие, търсейки предимствата на пионерите в технологиите и инфраструктурата. Междувременно Япония, Южна Корея, Франция, Германия, Нидерландия, Нова Зеландия и Австралия публикуваха стратегии за водородна енергия и разработиха пилотни планове от 2017 г. насам. През 2021 г. ЕС издаде стратегическо изискване за водородната енергия, предлагайки да се увеличи оперативният капацитет за производство на водород в електролитни клетки до 6 GW до 2024 г., като се разчита на вятърна и слънчева енергия, и до 40 GW до 2030 г., като капацитетът за производство на водород в ЕС ще бъде увеличен до 40 GW с допълнителни 40 GW извън ЕС.
Както при всички нови технологии, зеленият водород се измества от първичните научноизследователски и развойни дейности към масовото индустриално развитие, което води до по-ниски единични разходи и повишена ефективност при проектирането, строителството и монтажа. Зеленият водород LCOH се състои от три компонента: цена на електролитната клетка, цена на електроенергията от възобновяеми източници и други оперативни разходи. Като цяло, цената на електролитната клетка представлява около 20% ~ 25% от LCOH за зелен водород и най-голям дял от електроенергията (70% ~ 75%). Оперативните разходи са относително малки, обикновено по-малко от 5%.
В международен план цената на възобновяемата енергия (главно слънчева и вятърна енергия за комунални услуги) е спаднала значително през последните 30 години, а нейната изравнена енергийна цена (LCOE) сега е близка до тази на въглищната енергия (30-50 долара/MWh), което прави възобновяемите енергийни източници по-конкурентни по отношение на разходите в бъдеще. Цените на възобновяемата енергия продължават да падат с 10% годишно и до около 2030 г. цените на възобновяемата енергия ще достигнат около 20 долара/MWh. Експлоатационните разходи не могат да бъдат намалени значително, но цените на клетъчните единици могат да бъдат намалени и се очаква подобна крива на разходите за обучение за клетките, както за слънчевата или вятърната енергия.
Слънчевата фотоволтаична енергия е разработена през 70-те години на миналия век, а цената на LCOE (нископроизводствените разходи за енергия) за соларните фотоволтаични системи (PV) през 2010 г. е била около 500 долара/MWh. LCOE (нископроизводствените разходи за енергия) за соларните фотоволтаични системи е намаляла значително от 2010 г. насам и в момента е между 30 и 50 долара/MWh. Като се има предвид, че технологията на електролитните клетки е подобна на индустриалния бенчмарк за производство на слънчеви фотоволтаични клетки, от 2020 до 2030 г. тя вероятно ще следва подобна траектория като слънчевите фотоволтаични клетки по отношение на единичната си цена. В същото време LCOE за вятърна енергия е намаляла значително през последното десетилетие, но с по-малка стойност (около 50% в морето и 60% на сушата).
Нашата страна използва възобновяеми енергийни източници (като вятърна енергия, фотоволтаична енергия, водноелектрическа енергия) за производство на електролитен водород от вода. Когато цената на електроенергията се контролира под 0,25 юана/kWh, разходите за производство на водород имат относителна икономическа ефективност (15,3 ~ 20,9 юана/кг). Техническите и икономическите показатели за производството на водород чрез алкална електролиза и PEM електролиза са показани в Таблица 1.
Методът за изчисляване на разходите за електролитно производство на водород е показан в уравнения (1) и (2). LCOE = фиксирани разходи / (количество произведен водород x живот) + оперативни разходи (1) Оперативни разходи = потребление на електроенергия за производство на водород x цена на електроенергията + цена на водата + разходи за поддръжка на оборудването (2) Вземайки за пример проекти за алкална електролиза и PEM електролиза (1000 Nm3/h), приемаме, че целият жизнен цикъл на проектите е 20 години, а експлоатационният живот е 9×104h. Фиксираните разходи за пакетна електролитна клетка, устройство за пречистване на водород, такса за материали, такса за строителство, такса за монтаж и други елементи се изчисляват на 0,3 юана/kWh за електролиза. Сравнението на разходите е показано в Таблица 2.
В сравнение с други методи за производство на водород, ако цената на електроенергията от възобновяема енергия е по-ниска от 0,25 юана/kWh, цената на зеления водород може да бъде намалена до около 15 юана/кг, което започва да дава предимство по отношение на разходите. В контекста на въглеродната неутралност, с намаляването на разходите за производство на електроенергия от възобновяема енергия, мащабното развитие на проекти за производство на водород, намаляването на потреблението на енергия и инвестиционните разходи в електролитните клетки, както и насоките за данък върху въглеродните емисии и други политики, пътят за намаляване на разходите за зелен водород постепенно ще стане ясен. В същото време, тъй като производството на водород от традиционни енергийни източници ще бъде смесено с много свързани примеси като въглерод, сяра и хлор, и разходите за наслагване на пречистване и CCUS, реалните производствени разходи могат да надхвърлят 20 юана/кг.
Време на публикуване: 06 февруари 2023 г.