Yhä useammat maat alkavat asettaa strategisia tavoitteita vetyenergialle, ja jotkut investoinnit suuntautuvat vihreän vetyteknologian kehittämiseen. EU ja Kiina ovat tämän kehityksen kärjessä ja etsivät edelläkävijyyden etuja teknologiassa ja infrastruktuurissa. Samaan aikaan Japani, Etelä-Korea, Ranska, Saksa, Alankomaat, Uusi-Seelanti ja Australia ovat kaikki julkaisseet vetyenergiastrategioita ja kehittäneet pilottisuunnitelmia vuodesta 2017 lähtien. Vuonna 2021 EU antoi vetyenergialle strategisen vaatimuksen, jossa ehdotettiin elektrolyysikennon vedyn tuotantokapasiteetin lisäämistä 6 GW:iin vuoteen 2024 mennessä tuuli- ja aurinkoenergian avulla ja 40 GW:iin vuoteen 2030 mennessä. EU:n vedyn tuotantokapasiteettia lisätään 40 GW:iin lisäämällä 40 GW EU:n ulkopuolella.
Kuten kaikkien uusien teknologioiden kohdalla, vihreä vety on siirtymässä ensisijaisesta tutkimuksesta ja kehityksestä valtavirran teolliseen kehitykseen, mikä johtaa alhaisempiin yksikkökustannuksiin ja tehokkuuden kasvuun suunnittelussa, rakentamisessa ja asennuksessa. Vihreän vedyn LCOH (LCOH) koostuu kolmesta osasta: elektrolyysikennojen kustannuksista, uusiutuvan sähkön hinnasta ja muista käyttökustannuksista. Yleisesti ottaen elektrolyysikennojen kustannukset muodostavat noin 20–25 % vihreän vedyn LCOH:sta ja suurimman osan sähköstä (70–75 %). Käyttökustannukset ovat suhteellisen pienet, yleensä alle 5 %.
Kansainvälisesti uusiutuvan energian (pääasiassa aurinko- ja tuulivoiman) hinta on laskenut merkittävästi viimeisten 30 vuoden aikana, ja sen energian tasauskustannukset (LCOE) ovat nyt lähellä hiilivoiman hintaa (30–50 dollaria/MWh), mikä tekee uusiutuvasta energiasta kustannuskilpailukykyisempää tulevaisuudessa. Uusiutuvan energian kustannukset laskevat edelleen 10 % vuodessa, ja noin vuoteen 2030 mennessä uusiutuvan energian kustannukset nousevat noin 20 dollariin/MWh. Käyttökustannuksia ei voida merkittävästi alentaa, mutta kennojen yksikkökustannuksia voidaan alentaa, ja kennoille odotetaan samanlaista oppimiskustannuskäyrää kuin aurinko- tai tuulivoimalle.
Aurinkosähkö kehitettiin 1970-luvulla, ja aurinkosähkön LCoE-hinta vuonna 2010 oli noin 500 dollaria/MWh. Aurinkosähkön LCOE-kustannukset ovat laskeneet merkittävästi vuodesta 2010 lähtien ja ovat tällä hetkellä 30–50 dollaria/MWh. Koska elektrolyyttikennoteknologia on samanlainen kuin aurinkosähkökennojen tuotannon teollinen vertailuarvo, elektrolyyttikennoteknologian on todennäköisesti seurattava samanlaista kehitystä kuin aurinkokennot yksikkökustannusten suhteen vuosina 2020–2030. Samaan aikaan tuulivoiman LCOE on laskenut merkittävästi viimeisen vuosikymmenen aikana, mutta pienemmässä määrin (noin 50 prosenttia merellä ja 60 prosenttia maalla).
Maassamme käytetään uusiutuvia energialähteitä (kuten tuulivoimaa, aurinkosähköä ja vesivoimaa) elektrolyyttiseen vedyn tuotantoon vedystä. Kun sähkön hintaa pidetään alle 0,25 yuania/kWh, vedyn tuotantokustannukset ovat suhteellisen taloudellisesti kannattavia (15,3–20,9 yuania/kg). Emäksisen elektrolyysin ja PEM-elektrolyysin vedyn tuotannon tekniset ja taloudelliset indikaattorit on esitetty taulukossa 1.
Elektrolyyttisen vedyn tuotannon kustannuslaskentamenetelmä on esitetty yhtälöissä (1) ja (2). LCOE = kiinteät kustannukset / (vedyn tuotantomäärä x käyttöikä) + käyttökustannukset (1) Käyttökustannukset = vedyn tuotannon sähkönkulutus x sähkön hinta + veden hinta + laitteiden ylläpitokustannukset (2) Esimerkkinä alkalielektrolyysi- ja PEM-elektrolyysiprojekteista (1000 Nm3/h) oletetaan, että projektien koko elinkaari on 20 vuotta ja käyttöikä on 9 × 104 h. Pakettielektrolyysikennon, vedynpuhdistuslaitteen, materiaalimaksujen, rakennusmaksujen, asennuspalvelumaksujen ja muiden osien kiinteät kustannukset ovat elektrolyysin osalta 0,3 yuania/kWh. Kustannusvertailu on esitetty taulukossa 2.
Verrattuna muihin vedyn tuotantomenetelmiin, jos uusiutuvan energian sähkön hinta on alle 0,25 yuania/kWh, vihreän vedyn hinta voi laskea noin 15 yuaniin/kg, mikä alkaa tuottaa kustannusetua. Hiilineutraaliuden yhteydessä uusiutuvan energian tuotantokustannusten alenemisen, vedyn tuotantohankkeiden laajamittaisen kehittämisen, elektrolyysikennojen energiankulutuksen ja investointikustannusten vähenemisen sekä hiiliveron ja muiden politiikkojen ohjauksen myötä vihreän vedyn kustannusten alentamisen tie kirkastuu vähitellen. Samaan aikaan, koska perinteisistä energialähteistä tuotettavaan vedyyn sekoitetaan monia siihen liittyviä epäpuhtauksia, kuten hiiltä, rikkiä ja klooria, sekä päällekkäisen puhdistuksen ja hiilidioksidin talteenoton (CCS) kustannukset nousevat, todelliset tuotantokustannukset voivat ylittää 20 yuania/kg.
Julkaisun aika: 06.02.2023