Cada cop més països comencen a establir objectius estratègics per a l'energia de l'hidrogen, i algunes inversions tendeixen al desenvolupament de la tecnologia de l'hidrogen verd. La UE i la Xina lideren aquest desenvolupament, buscant avantatges de pioner en tecnologia i infraestructura. Mentrestant, el Japó, Corea del Sud, França, Alemanya, els Països Baixos, Nova Zelanda i Austràlia han publicat estratègies d'energia d'hidrogen i han desenvolupat plans pilot des del 2017. El 2021, la UE va emetre un requisit estratègic per a l'energia de l'hidrogen, proposant augmentar la capacitat operativa de producció d'hidrogen en cel·les electrolítiques a 6 GW el 2024 basant-se en l'energia eòlica i solar, i a 40 GW el 2030, la capacitat de producció d'hidrogen a la UE s'augmentarà a 40 GW en 40 GW addicionals fora de la UE.
Com passa amb totes les noves tecnologies, l'hidrogen verd està passant de la investigació i el desenvolupament primaris al desenvolupament industrial generalitzat, la qual cosa resulta en costos unitaris més baixos i una major eficiència en el disseny, la construcció i la instal·lació. L'hidrogen verd LCOH consta de tres components: el cost de la cel·la electrolítica, el preu de l'electricitat renovable i altres costos operatius. En general, el cost de la cel·la electrolítica representa aproximadament el 20% ~ 25% de l'hidrogen verd LCOH i la major part de l'electricitat (70% ~ 75%). Els costos operatius són relativament petits, generalment inferiors al 5%.
A nivell internacional, el preu de l'energia renovable (principalment solar i eòlica a gran escala) ha baixat significativament durant els darrers 30 anys, i el seu cost energètic igualitzat (LCOE) ara s'acosta al de l'energia generada amb carbó (30-50 dòlars/MWh), cosa que fa que les energies renovables siguin més competitives en termes de costos en el futur. Els costos de les energies renovables continuen baixant un 10% anual i, cap al 2030, els costos de les energies renovables arribaran a uns 20 dòlars/MWh. Els costos operatius no es poden reduir significativament, però sí que es poden reduir els costos de les unitats de cèl·lula i s'espera una corba de costos d'aprenentatge similar per a les cèl·lules que per a l'energia solar o eòlica.
L'energia solar fotovoltaica es va desenvolupar a la dècada del 1970 i el preu dels LCoE (cobraments baixos en energia) de l'energia solar fotovoltaica el 2010 era d'uns 500 dòlars/MWh. El LCOE (cobrament baix en energia) de l'energia solar fotovoltaica ha disminuït significativament des del 2010 i actualment és de 30 a 50 dòlars/MWh. Atès que la tecnologia de cèl·lules electrolítiques és similar al punt de referència industrial per a la producció de cèl·lules solars fotovoltaiques, és probable que, del 2020 al 2030, la tecnologia de cèl·lules electrolítiques segueixi una trajectòria similar a la de les cèl·lules solars fotovoltaiques pel que fa al cost unitari. Al mateix temps, el LCOE (cobrament baix en energia) de l'energia eòlica ha disminuït significativament durant l'última dècada, però en una quantitat menor (aproximadament un 50% a alta mar i un 60% a terra).
El nostre país utilitza fonts d'energia renovables (com ara l'energia eòlica, la fotovoltaica i la hidroelèctrica) per a la producció d'hidrogen electrolític d'aigua. Quan el preu de l'electricitat es controla per sota de 0,25 iuans/kWh, el cost de producció d'hidrogen té una eficiència econòmica relativa (15,3 ~ 20,9 iuans/kg). Els indicadors tècnics i econòmics de la producció d'hidrogen per electròlisi alcalina i electròlisi PEM es mostren a la Taula 1.
El mètode de càlcul de costos de la producció d'hidrogen electrolític es mostra a les equacions (1) i (2). LCOE = cost fix / (quantitat de producció d'hidrogen x vida útil) + cost operatiu (1) Cost operatiu = consum d'electricitat per a la producció d'hidrogen x preu de l'electricitat + preu de l'aigua + cost de manteniment de l'equip (2) Prenent com a exemple els projectes d'electròlisi alcalina i electròlisi PEM (1000 Nm3/h), suposem que el cicle de vida complet dels projectes és de 20 anys i la vida útil és de 9 × 104h. El cost fix de la cel·la electrolítica del paquet, el dispositiu de purificació d'hidrogen, la tarifa de materials, la tarifa de construcció civil, la tarifa del servei d'instal·lació i altres elements es calcula en 0,3 iuans/kWh per a l'electròlisi. La comparació de costos es mostra a la Taula 2.
En comparació amb altres mètodes de producció d'hidrogen, si el preu de l'electricitat de les energies renovables és inferior a 0,25 iuans/kWh, el cost de l'hidrogen verd es pot reduir a uns 15 iuans/kg, cosa que comença a tenir un avantatge de costos. En el context de la neutralitat del carboni, amb la reducció dels costos de generació d'energia renovable, el desenvolupament a gran escala de projectes de producció d'hidrogen, la reducció del consum d'energia i els costos d'inversió de les cel·les electrolítiques, i l'orientació de l'impost sobre el carboni i altres polítiques, el camí de la reducció dels costos de l'hidrogen verd s'anirà desbloquejant gradualment. Al mateix temps, com que la producció d'hidrogen a partir de fonts d'energia tradicionals es barrejarà amb moltes impureses relacionades com el carboni, el sofre i el clor, i el cost de la purificació i la CCUS superposades, el cost de producció real pot superar els 20 iuans/kg.
Data de publicació: 06-02-2023