Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներից էլեկտրոլիզի միջոցով կանաչ ջրածնի արտադրության տնտեսական վերլուծություն

Ավելի ու ավելի շատ երկրներ են սկսում ռազմավարական նպատակներ սահմանել ջրածնային էներգիայի համար, և որոշ ներդրումներ հակված են կանաչ ջրածնային տեխնոլոգիաների զարգացմանը: ԵՄ-ն և Չինաստանը առաջատարն են այս զարգացման մեջ՝ փնտրելով առաջին քայլի առավելություններ տեխնոլոգիաների և ենթակառուցվածքների ոլորտում: Միևնույն ժամանակ, Ճապոնիան, Հարավային Կորեան, Ֆրանսիան, Գերմանիան, Նիդեռլանդները, Նոր Զելանդիան և Ավստրալիան 2017 թվականից ի վեր հրապարակել են ջրածնային էներգիայի ռազմավարություններ և մշակել փորձնական ծրագրեր: 2021 թվականին ԵՄ-ն հրապարակեց ջրածնային էներգիայի վերաբերյալ ռազմավարական պահանջ՝ առաջարկելով էլեկտրոլիտիկ բջիջներում ջրածնի արտադրության գործառնական հզորությունը մինչև 6 ԳՎտ ավելացնել մինչև 2024 թվականը՝ հիմնվելով քամու և արևային էներգիայի վրա, իսկ մինչև 40 ԳՎտ մինչև 2030 թվականը, ԵՄ-ում ջրածնի արտադրության հզորությունը կհասնի 40 ԳՎտ-ի՝ ԵՄ-ից դուրս լրացուցիչ 40 ԳՎտ-ով:

Ինչպես բոլոր նոր տեխնոլոգիաների դեպքում, կանաչ ջրածինը առաջնային հետազոտությունից և մշակումից անցնում է հիմնական արդյունաբերական զարգացման, ինչը հանգեցնում է միավորի արժեքի իջեցման և նախագծման, շինարարության և տեղադրման արդյունավետության բարձրացման: Կանաչ ջրածնի ցածրորակ ջրածնի (LCOH) սինթետիկ յուղը (LCOH) բաղկացած է երեք բաղադրիչներից՝ էլեկտրոլիտիկ մարտկոցի արժեք, վերականգնվող էլեկտրաէներգիայի գին և այլ շահագործման ծախսեր: Ընդհանուր առմամբ, էլեկտրոլիտիկ մարտկոցի արժեքը կազմում է կանաչ ջրածնի LCOH-ի մոտ 20%-ը ~ 25%-ը և էլեկտրաէներգիայի ամենամեծ մասը (70% ~ 75%): Շահագործման ծախսերը համեմատաբար փոքր են, ընդհանուր առմամբ՝ 5%-ից պակաս:

Միջազգային մակարդակով վերականգնվող էներգիայի (հիմնականում կոմունալ մասշտաբի արևային և քամու) գինը զգալիորեն նվազել է վերջին 30 տարիների ընթացքում, և դրա հավասարեցված էներգիայի արժեքը (LCOE) այժմ մոտ է ածխով աշխատող էներգիայի արժեքին ($30-50/ՄՎտժ), ինչը վերականգնվող էներգիան ապագայում դարձնում է ավելի մրցունակ։ Վերականգնվող էներգիայի ծախսերը շարունակում են նվազել տարեկան 10%-ով, և մոտ 2030 թվականին վերականգնվող էներգիայի ծախսերը կհասնեն մոտ $20/ՄՎտժ։ Գործառնական ծախսերը չեն կարող զգալիորեն կրճատվել, բայց բջջային միավորի ծախսերը կարող են կրճատվել, և բջիջների համար սպասվում է նմանատիպ ուսումնական արժեքի կոր, ինչպես արևային կամ քամու էներգիայի դեպքում։

Արևային ֆոտովոլտային էներգիան մշակվել է 1970-ականներին, և 2010 թվականին արևային ֆոտովոլտային ցածր սպառման էներգիայի (LCoE) գինը կազմել է մոտ $500/ՄՎտժ: Արևային ֆոտովոլտային էներգիայի ցածր սպառման էներգիայի (LCOE) գինը զգալիորեն նվազել է 2010 թվականից ի վեր և ներկայումս կազմում է $30-ից $50/ՄՎտժ: Հաշվի առնելով, որ էլեկտրոլիտիկ բջիջների տեխնոլոգիան նման է արևային ֆոտովոլտային բջիջների արտադրության արդյունաբերական չափանիշին, 2020-2030 թվականներին էլեկտրոլիտիկ բջիջների տեխնոլոգիան, հավանաբար, կհետևի արևային ֆոտովոլտային բջիջների նմանատիպ հետագծին՝ միավորի արժեքի առումով: Միևնույն ժամանակ, քամու էներգիայի LCOE-ն զգալիորեն նվազել է վերջին տասնամյակում, բայց ավելի փոքր չափով (մոտ 50 տոկոս ծովային և 60 տոկոս ցամաքային):

Մեր երկիրը էլեկտրոլիտիկ ջրածնի արտադրության համար օգտագործում է վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներ (օրինակ՝ քամու էներգիա, ֆոտովոլտային, հիդրոէներգետիկ), երբ էլեկտրաէներգիայի գինը կարգավորվում է 0.25 յուան/կՎտժ-ից ցածր, ջրածնի արտադրության արժեքը ունի հարաբերական տնտեսական արդյունավետություն (15.3 ~ 20.9 յուան/կգ): Հիմնային էլեկտրոլիզի և PEM էլեկտրոլիզի ջրածնի արտադրության տեխնիկական և տնտեսական ցուցանիշները ներկայացված են աղյուսակ 1-ում:

Էլեկտրոլիտային ջրածնի արտադրության արժեքի հաշվարկման մեթոդը ներկայացված է (1) և (2) հավասարումներում: LCOE = ֆիքսված արժեք/(ջրածնի արտադրության քանակ x կյանքի տևողություն) + շահագործման ծախս (1) Շահագործման ծախս = ջրածնի արտադրություն էլեկտրաէներգիայի սպառում x էլեկտրաէներգիայի գին + ջրի գին + սարքավորումների սպասարկման ծախս (2) Որպես օրինակ վերցնելով ալկալային էլեկտրոլիզի և PEM էլեկտրոլիզի նախագծերը (1000 Նմ3/ժ), ենթադրենք, որ նախագծերի ամբողջ կյանքի ցիկլը 20 տարի է, իսկ շահագործման ժամկետը՝ 9×104 ժամ: Էլեկտրոլիտային խցիկի, ջրածնի մաքրման սարքի, նյութերի վճարի, քաղաքացիական շինարարության վճարի, տեղադրման ծառայության վճարի և այլ կետերի ֆիքսված արժեքը էլեկտրոլիզի համար հաշվարկվում է 0.3 յուան/կՎտժ: Արժեքի համեմատությունը ներկայացված է աղյուսակ 2-ում:

Համեմատած ջրածնի արտադրության այլ մեթոդների հետ, եթե վերականգնվող էներգիայի էլեկտրաէներգիայի գինը ցածր է 0.25 յուան/կՎտժ-ից, կանաչ ջրածնի արժեքը կարող է կրճատվել մինչև մոտ 15 յուան/կգ, ինչը սկսում է ունենալ արժեքային առավելություն: Ածխածնային չեզոքության համատեքստում, վերականգնվող էներգիայի արտադրության ծախսերի կրճատման, ջրածնի արտադրության նախագծերի լայնածավալ զարգացման, էլեկտրոլիտային բջիջների էներգիայի սպառման և ներդրումային ծախսերի կրճատման, ինչպես նաև ածխածնի հարկի և այլ քաղաքականության ուղղորդման հետ մեկտեղ, կանաչ ջրածնի ծախսերի կրճատման ճանապարհը աստիճանաբար կհստակեցվի: Միևնույն ժամանակ, քանի որ ավանդական էներգիայի աղբյուրներից ջրածնի արտադրությունը կխառնվի բազմաթիվ հարակից խառնուրդների հետ, ինչպիսիք են ածխածինը, ծծումբը և քլորը, և վերադրված մաքրման և CCUS-ի արժեքի հետ, իրական արտադրության արժեքը կարող է գերազանցել 20 յուանը/կգ-ը: