Arvien vairāk valstu sāk izvirzīt stratēģiskus mērķus ūdeņraža enerģijas jomā, un dažas investīcijas ir vērstas uz zaļās ūdeņraža tehnoloģijas attīstību. ES un Ķīna ir šīs attīstības līderes, meklējot pionieru priekšrocības tehnoloģijās un infrastruktūrā. Tikmēr Japāna, Dienvidkoreja, Francija, Vācija, Nīderlande, Jaunzēlande un Austrālija kopš 2017. gada ir publicējušas ūdeņraža enerģijas stratēģijas un izstrādājušas pilotprojektus. 2021. gadā ES izdeva stratēģisku prasību attiecībā uz ūdeņraža enerģiju, ierosinot līdz 2024. gadam palielināt ūdeņraža ražošanas jaudu elektrolīzes elementos līdz 6 GW, paļaujoties uz vēja un saules enerģiju, un līdz 40 GW līdz 2030. gadam, ūdeņraža ražošanas jauda ES tiks palielināta līdz 40 GW, pievienojot vēl 40 GW ārpus ES.
Tāpat kā visas jaunās tehnoloģijas, zaļais ūdeņradis pāriet no primārās pētniecības un izstrādes uz vispārēju rūpniecisko attīstību, kā rezultātā samazinās vienības izmaksas un palielinās efektivitāte projektēšanā, būvniecībā un uzstādīšanā. Zaļā ūdeņraža LCOH sastāv no trim komponentiem: elektrolīzes elementu izmaksām, atjaunojamās elektroenerģijas cenas un citām ekspluatācijas izmaksām. Kopumā elektrolīzes elementu izmaksas veido aptuveni 20% ~ 25% no zaļā ūdeņraža LCOH un lielāko elektroenerģijas daļu (70% ~ 75%). Ekspluatācijas izmaksas ir salīdzinoši nelielas, parasti mazākas par 5%.
Starptautiskā mērogā atjaunojamās enerģijas (galvenokārt komunālo pakalpojumu mēroga saules un vēja enerģijas) cena pēdējo 30 gadu laikā ir ievērojami kritusies, un tās izlīdzinātās enerģijas izmaksas (LCOE) tagad ir tuvu ogļu enerģijas izmaksām (30–50 USD/MWh), padarot atjaunojamos energoresursus nākotnē izmaksu ziņā konkurētspējīgākus. Atjaunojamās enerģijas izmaksas turpina kristies par 10 % gadā, un aptuveni līdz 2030. gadam atjaunojamās enerģijas izmaksas sasniegs aptuveni 20 USD/MWh. Ekspluatācijas izmaksas nevar būtiski samazināt, taču var samazināt elementu vienības izmaksas, un elementiem ir sagaidāma līdzīga mācību izmaksu līkne kā saules vai vēja enerģijai.
Saules fotoelektriskās tehnoloģijas tika izstrādātas 20. gs. septiņdesmitajos gados, un saules fotoelektrisko elementu (LCOE) cena 2010. gadā bija aptuveni 500 USD/MWh. Saules fotoelektrisko elementu LCOE kopš 2010. gada ir ievērojami samazinājušās un pašlaik ir no 30 līdz 50 USD/MWh. Ņemot vērā, ka elektrolītisko elementu tehnoloģija ir līdzīga saules fotoelektrisko elementu ražošanas rūpnieciskajam etalonam, no 2020. līdz 2030. gadam elektrolītisko elementu tehnoloģija, visticamāk, ievēros līdzīgu trajektoriju kā saules fotoelektriskās baterijas vienības izmaksu ziņā. Tajā pašā laikā vēja enerģijas LCOE pēdējās desmitgades laikā ir ievērojami samazinājušās, bet mazākā mērā (aptuveni 50 % jūrā un 60 % uz sauszemes).
Mūsu valsts izmanto atjaunojamos enerģijas avotus (piemēram, vēja enerģiju, fotoelektrisko enerģiju, hidroenerģiju) ūdeņraža ražošanai elektrolītiskā ūdenī, un, ja elektroenerģijas cena tiek kontrolēta zemāk par 0,25 juaņām/kWh, ūdeņraža ražošanas izmaksām ir relatīva ekonomiskā efektivitāte (15,3–20,9 juaņas/kg). Sārmainās elektrolīzes un PEM elektrolīzes ūdeņraža ražošanas tehniskie un ekonomiskie rādītāji ir parādīti 1. tabulā.
Elektrolītiskā ūdeņraža ražošanas izmaksu aprēķināšanas metode ir parādīta (1) un (2) vienādojumos. LCOE = fiksētās izmaksas/(ūdeņraža ražošanas daudzums x kalpošanas laiks) + ekspluatācijas izmaksas (1) Ekspluatācijas izmaksas = ūdeņraža ražošanas elektroenerģijas patēriņš x elektroenerģijas cena + ūdens cena + iekārtu uzturēšanas izmaksas (2) Ņemot par piemēru sārmainās elektrolīzes un PEM elektrolīzes projektus (1000 Nm3/h), pieņemsim, ka projektu kopējais dzīves cikls ir 20 gadi un ekspluatācijas laiks ir 9 × 104 h. Komplektētās elektrolīzes šūnas, ūdeņraža attīrīšanas ierīces, materiālu maksas, būvniecības maksas, uzstādīšanas pakalpojuma maksas un citu vienību fiksētās izmaksas elektrolīzei tiek aprēķinātas 0,3 juaņas/kWh apmērā. Izmaksu salīdzinājums ir parādīts 2. tabulā.
Salīdzinot ar citām ūdeņraža ražošanas metodēm, ja atjaunojamās enerģijas elektroenerģijas cena ir zemāka par 0,25 juaņām/kWh, zaļā ūdeņraža izmaksas var samazināt līdz aptuveni 15 juaņām/kg, kas sāk sniegt izmaksu priekšrocības. Oglekļa neitralitātes kontekstā, samazinoties atjaunojamās enerģijas ražošanas izmaksām, plašā mērogā attīstot ūdeņraža ražošanas projektus, samazinoties elektrolītisko elementu enerģijas patēriņam un investīciju izmaksām, kā arī ieviešot oglekļa nodokļa un citas politikas nostādnes, zaļā ūdeņraža izmaksu samazināšanas ceļš pakāpeniski kļūs skaidrs. Tajā pašā laikā, tā kā ūdeņraža ražošanā no tradicionālajiem enerģijas avotiem tiks sajaukti daudzi saistīti piemaisījumi, piemēram, ogleklis, sērs un hlors, kā arī papildu attīrīšanas un CCUS izmaksas, faktiskās ražošanas izmaksas var pārsniegt 20 juaņas/kg.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 6. februāris