Stále více zemí si začíná stanovovat strategické cíle pro vodíkovou energii a některé investice směřují do rozvoje zelených vodíkových technologií. EU a Čína jsou v tomto vývoji v čele a hledají výhody průkopníků v oblasti technologií a infrastruktury. Japonsko, Jižní Korea, Francie, Německo, Nizozemsko, Nový Zéland a Austrálie mezitím od roku 2017 zveřejnily strategie pro vodíkovou energii a vyvinuly pilotní plány. V roce 2021 EU vydala strategický požadavek pro vodíkovou energii, v němž navrhla zvýšit provozní kapacitu výroby vodíku v elektrolytických článcích na 6 GW do roku 2024 s využitím větrné a solární energie a na 40 GW do roku 2030, přičemž kapacita výroby vodíku v EU se zvýší na 40 GW o dalších 40 GW mimo EU.
Stejně jako u všech nových technologií se i u zeleného vodíku přesouvá od primárního výzkumu a vývoje k hlavnímu průmyslovému vývoji, což vede k nižším jednotkovým nákladům a zvýšené efektivitě návrhu, konstrukce a instalace. Zelený vodíkový LCOH se skládá ze tří složek: nákladů na elektrolytický článek, ceny elektřiny z obnovitelných zdrojů a dalších provozních nákladů. Obecně platí, že náklady na elektrolytický článek tvoří přibližně 20 % ~ 25 % zeleného vodíkového LCOH a největší podíl elektřiny (70 % ~ 75 %). Provozní náklady jsou relativně nízké, obvykle méně než 5 %.
V mezinárodním měřítku cena obnovitelné energie (zejména solární a větrné energie pro velké společnosti) za posledních 30 let výrazně klesla a její vyrovnané náklady na energii (LCOE) se nyní blíží nákladům na energii z uhlí (30–50 USD/MWh), což z obnovitelných zdrojů v budoucnu dělá cenově konkurenceschopnější. Náklady na obnovitelné zdroje energie nadále klesají o 10 % ročně a kolem roku 2030 dosáhnou nákladů na obnovitelné zdroje energie přibližně 20 USD/MWh. Provozní náklady nelze výrazně snížit, ale náklady na jednotku článků lze snížit a u článků se očekává podobná křivka nákladů na učení jako u solární nebo větrné energie.
Solární fotovoltaika byla vyvinuta v 70. letech 20. století a cena LCOE solárních fotovoltaických článků se v roce 2010 pohybovala kolem 500 USD/MWh. LCOE solárních fotovoltaických článků se od roku 2010 výrazně snížila a v současnosti se pohybuje mezi 30 a 50 USD/MWh. Vzhledem k tomu, že technologie elektrolytických článků je podobná průmyslovému standardu pro výrobu solárních fotovoltaických článků, bude se technologie elektrolytických článků v letech 2020–2030 pravděpodobně vyvíjet podobnou trajektorií jako solární fotovoltaické články, pokud jde o jednotkové náklady. Zároveň LCOE pro větrnou energii za poslední desetiletí výrazně poklesla, ale o menší míru (přibližně o 50 procent na moři a 60 procent na pevnině).
Naše země využívá obnovitelné zdroje energie (jako je větrná energie, fotovoltaika, vodní energie) k výrobě elektrolytického vodíku z vody. Pokud je cena elektřiny pod 0,25 juanu/kWh, náklady na výrobu vodíku dosahují relativní ekonomické efektivity (15,3 ~ 20,9 juanu/kg). Technické a ekonomické ukazatele výroby vodíku alkalickou elektrolýzou a PEM elektrolýzou jsou uvedeny v tabulce 1.
Metoda výpočtu nákladů na elektrolytickou výrobu vodíku je znázorněna v rovnicích (1) a (2). LCOE = fixní náklady / (množství vyrobeného vodíku x životnost) + provozní náklady (1) Provozní náklady = spotřeba elektřiny na výrobu vodíku x cena elektřiny + cena vody + náklady na údržbu zařízení (2) Vezměme-li jako příklad projekty alkalické elektrolýzy a PEM elektrolýzy (1000 Nm3/h), předpokládejme, že celý životní cyklus projektů je 20 let a provozní životnost je 9 × 10⁴h. Fixní náklady na elektrolýzu, zařízení na čištění vodíku, poplatek za materiál, poplatek za stavební práce, poplatek za instalaci a další položky jsou vypočítány na 0,3 juanu/kWh pro elektrolýzu. Porovnání nákladů je uvedeno v tabulce 2.
Ve srovnání s jinými metodami výroby vodíku, pokud je cena elektřiny z obnovitelných zdrojů nižší než 0,25 juanů/kWh, lze náklady na zelený vodík snížit na přibližně 15 juanů/kg, což začíná přinášet cenovou výhodu. V kontextu uhlíkové neutrality, se snižováním nákladů na výrobu energie z obnovitelných zdrojů, rozsáhlým rozvojem projektů výroby vodíku, snižováním spotřeby energie a investičních nákladů v elektrolytických článcích a s upřednostňováním uhlíkové daně a dalších politik, se cesta ke snižování nákladů na zelený vodík postupně uvolní. Zároveň, protože výroba vodíku z tradičních zdrojů energie bude smíšena s mnoha souvisejícími nečistotami, jako je uhlík, síra a chlor, a náklady na superponované čištění a CCUS, mohou skutečné výrobní náklady překročit 20 juanů/kg.
Čas zveřejnění: 6. února 2023