Όλο και περισσότερες χώρες αρχίζουν να θέτουν στρατηγικούς στόχους για την ενέργεια από υδρογόνο και ορισμένες επενδύσεις τείνουν στην ανάπτυξη τεχνολογίας πράσινου υδρογόνου. Η ΕΕ και η Κίνα ηγούνται αυτής της εξέλιξης, αναζητώντας πλεονεκτήματα πρωτοπόρου στην τεχνολογία και τις υποδομές. Εν τω μεταξύ, η Ιαπωνία, η Νότια Κορέα, η Γαλλία, η Γερμανία, η Ολλανδία, η Νέα Ζηλανδία και η Αυστραλία έχουν δημοσιεύσει στρατηγικές για την ενέργεια από υδρογόνο και έχουν αναπτύξει πιλοτικά σχέδια από το 2017. Το 2021, η ΕΕ εξέδωσε μια στρατηγική απαίτηση για την ενέργεια από υδρογόνο, προτείνοντας την αύξηση της λειτουργικής ικανότητας παραγωγής υδρογόνου σε ηλεκτρολυτικά στοιχεία σε 6GW έως το 2024, βασιζόμενη στην αιολική και ηλιακή ενέργεια, και σε 40GW έως το 2030, η ικανότητα παραγωγής υδρογόνου στην ΕΕ θα αυξηθεί σε 40GW κατά 40GW επιπλέον εκτός ΕΕ.
Όπως συμβαίνει με όλες τις νέες τεχνολογίες, το πράσινο υδρογόνο μετακινείται από την πρωτογενή έρευνα και ανάπτυξη στην κύρια βιομηχανική ανάπτυξη, με αποτέλεσμα χαμηλότερο κόστος μονάδας και αυξημένη απόδοση στον σχεδιασμό, την κατασκευή και την εγκατάσταση. Το πράσινο υδρογόνο LCOH αποτελείται από τρία στοιχεία: το κόστος των ηλεκτρολυτικών κυψελών, την τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και άλλα λειτουργικά κόστη. Γενικά, το κόστος των ηλεκτρολυτικών κυψελών αντιπροσωπεύει περίπου το 20% ~ 25% του πράσινου υδρογόνου LCOH και το μεγαλύτερο μερίδιο της ηλεκτρικής ενέργειας (70% ~ 75%). Τα λειτουργικά κόστη είναι σχετικά μικρά, γενικά λιγότερο από 5%.
Σε διεθνές επίπεδο, η τιμή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (κυρίως της ηλιακής και αιολικής ενέργειας σε κλίμακα κοινής ωφέλειας) έχει μειωθεί σημαντικά τα τελευταία 30 χρόνια και το εξισορροπημένο κόστος ενέργειας (LCOE) είναι πλέον κοντά σε αυτό της παραγωγής ενέργειας από άνθρακα (30-50 δολάρια/MWh), καθιστώντας τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας πιο ανταγωνιστικές στο μέλλον. Το κόστος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας συνεχίζει να μειώνεται κατά 10% ετησίως και περίπου το 2030 το κόστος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα φτάσει τα 20 δολάρια/MWh περίπου. Το λειτουργικό κόστος δεν μπορεί να μειωθεί σημαντικά, αλλά το κόστος μονάδας κυψελών μπορεί να μειωθεί και αναμένεται μια παρόμοια καμπύλη κόστους μάθησης για τα κυψέλες όπως και για την ηλιακή ή την αιολική ενέργεια.
Η ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970 και η τιμή της ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας (LCoE) το 2010 ήταν περίπου 500 δολάρια/MWh. Το LCOE της ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας έχει μειωθεί σημαντικά από το 2010 και σήμερα κυμαίνεται από 30 έως 50 δολάρια/MWh. Δεδομένου ότι η τεχνολογία ηλεκτρολυτικών κυψελών είναι παρόμοια με το βιομηχανικό σημείο αναφοράς για την παραγωγή ηλιακών φωτοβολταϊκών κυψελών, από το 2020 έως το 2030, η τεχνολογία ηλεκτρολυτικών κυψελών είναι πιθανό να ακολουθήσει παρόμοια πορεία με τα ηλιακά φωτοβολταϊκά κυψέλες όσον αφορά το μοναδιαίο κόστος. Ταυτόχρονα, το LCOE για την αιολική ενέργεια έχει μειωθεί σημαντικά την τελευταία δεκαετία, αλλά σε μικρότερο ποσοστό (περίπου 50% στην ανοιχτή θάλασσα και 60% στην ξηρά).
Η χώρα μας χρησιμοποιεί ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (όπως αιολική ενέργεια, φωτοβολταϊκή ενέργεια, υδροηλεκτρική ενέργεια) για την ηλεκτρολυτική παραγωγή υδρογόνου από νερό. Όταν η τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας ελέγχεται σε 0,25 γιουάν/kWh κάτω, το κόστος παραγωγής υδρογόνου έχει σχετική οικονομική απόδοση (15,3 ~ 20,9 γιουάν/kg). Οι τεχνικοί και οικονομικοί δείκτες της αλκαλικής ηλεκτρόλυσης και της παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση PEM παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.
Η μέθοδος υπολογισμού του κόστους παραγωγής ηλεκτρολυτικού υδρογόνου παρουσιάζεται στις εξισώσεις (1) και (2). LCOE = σταθερό κόστος/(ποσότητα παραγωγής υδρογόνου x διάρκεια ζωής) + λειτουργικό κόστος (1) Λειτουργικό κόστος = κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας παραγωγής υδρογόνου x τιμή ηλεκτρικής ενέργειας + τιμή νερού + κόστος συντήρησης εξοπλισμού (2) Λαμβάνοντας ως παράδειγμα έργα αλκαλικής ηλεκτρόλυσης και ηλεκτρόλυσης PEM (1000 Nm3/h), υποθέτουμε ότι ο συνολικός κύκλος ζωής των έργων είναι 20 έτη και η διάρκεια λειτουργίας είναι 9×104 ώρες. Το σταθερό κόστος του ηλεκτρολυτικού στοιχείου συσκευασίας, της συσκευής καθαρισμού υδρογόνου, του τέλους υλικών, του τέλους πολιτικού μηχανικού κατασκευών, του τέλους υπηρεσιών εγκατάστασης και άλλων στοιχείων υπολογίζεται σε 0,3 γιουάν/kWh για την ηλεκτρόλυση. Η σύγκριση κόστους παρουσιάζεται στον Πίνακα 2.
Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους παραγωγής υδρογόνου, εάν η τιμή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι χαμηλότερη από 0,25 γιουάν/kWh, το κόστος του πράσινου υδρογόνου μπορεί να μειωθεί σε περίπου 15 γιουάν/kg, κάτι που αρχίζει να έχει πλεονέκτημα κόστους. Στο πλαίσιο της ουδετερότητας άνθρακα, με τη μείωση του κόστους παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, την ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας έργων παραγωγής υδρογόνου, τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και του κόστους επένδυσης των ηλεκτρολυτικών κυψελών, και την καθοδήγηση του φόρου άνθρακα και άλλων πολιτικών, ο δρόμος για τη μείωση του κόστους του πράσινου υδρογόνου θα είναι σταδιακά ανοιχτός. Ταυτόχρονα, επειδή η παραγωγή υδρογόνου από παραδοσιακές πηγές ενέργειας θα αναμειχθεί με πολλές σχετικές ακαθαρσίες όπως άνθρακα, θείο και χλώριο, και το κόστος του επικαλυπτόμενου καθαρισμού και της CCUS, το πραγματικό κόστος παραγωγής μπορεί να υπερβεί τα 20 γιουάν/kg.
Ώρα δημοσίευσης: 06 Φεβρουαρίου 2023