Flere og flere land begynner å sette strategiske mål for hydrogenenergi, og noen investeringer tenderer mot utvikling av grønn hydrogenteknologi. EU og Kina leder an i denne utviklingen, og ser etter fordeler innen teknologi og infrastruktur. I mellomtiden har Japan, Sør-Korea, Frankrike, Tyskland, Nederland, New Zealand og Australia alle lansert strategier for hydrogenenergi og utviklet pilotplaner siden 2017. I 2021 utstedte EU et strategisk krav for hydrogenenergi, der de foreslo å øke driftskapasiteten for hydrogenproduksjon i elektrolyseceller til 6 GW innen 2024 ved å stole på vind- og solenergi, og til 40 GW innen 2030 vil kapasiteten for hydrogenproduksjon i EU økes til 40 GW med ytterligere 40 GW utenfor EU.
Som med all ny teknologi, beveger grønn hydrogen seg fra primærforskning og utvikling til mainstream industriell utvikling, noe som resulterer i lavere enhetskostnader og økt effektivitet i design, konstruksjon og installasjon. Grønn hydrogen (LCOH) består av tre komponenter: kostnad for elektrolytisk celle, pris på fornybar strøm og andre driftskostnader. Generelt utgjør kostnaden for elektrolytisk celle omtrent 20 % ~ 25 % av grønn hydrogen (LCOH), og den største andelen av elektrisitet (70 % ~ 75 %). Driftskostnadene er relativt små, vanligvis mindre enn 5 %.
Internasjonalt har prisen på fornybar energi (hovedsakelig sol- og vindkraft i stor skala) falt betydelig de siste 30 årene, og den utjevnede energikostnaden (LCOE) er nå nær kullkraft ($30–50/MWh), noe som gjør fornybar energi mer kostnadskonkurransedyktig i fremtiden. Kostnadene for fornybar energi fortsetter å falle med 10 % i året, og innen rundt 2030 vil kostnadene for fornybar energi nå rundt $20/MWh. Driftskostnadene kan ikke reduseres betydelig, men enhetskostnadene for celler kan reduseres, og en lignende læringskostnadskurve forventes for celler som for sol- eller vindkraft.
Solcelleanlegg ble utviklet på 1970-tallet, og prisen på solcelleanlegg med lavt forbruk (LCoE) i 2010 var rundt 500 dollar/MWh. Kostnaden for solcelleanlegg med lavt forbruk (LCoE) har sunket betydelig siden 2010 og er for tiden 30 til 50 dollar/MWh. Gitt at elektrolytisk celleteknologi ligner på den industrielle referanseindeksen for produksjon av solcelleceller, vil elektrolytisk celleteknologi sannsynligvis følge en lignende bane som solcelleceller når det gjelder enhetskostnad fra 2020–2030. Samtidig har LCOE for vindkraft sunket betydelig det siste tiåret, men med et mindre beløp (omtrent 50 prosent offshore og 60 prosent på land).
Landet vårt bruker fornybare energikilder (som vindkraft, solceller, vannkraft) til elektrolytisk vannproduksjon av hydrogen. Når strømprisen kontrolleres til under 0,25 yuan/kWh, har produksjonskostnadene for hydrogen en relativ økonomisk effektivitet (15,3 ~ 20,9 yuan/kg). Tekniske og økonomiske indikatorer for alkalisk elektrolyse og PEM-elektrolyse av hydrogen er vist i tabell 1.
Kostnadsberegningsmetoden for elektrolytisk hydrogenproduksjon er vist i ligning (1) og (2). LCOE = faste kostnader/(hydrogenproduksjonsmengde x levetid) + driftskostnader (1) Driftskostnader = strømforbruk for hydrogenproduksjon x strømpris + vannpris + vedlikeholdskostnader for utstyr (2) Hvis vi tar alkalisk elektrolyse og PEM-elektrolyseprosjekter (1000 Nm3/t) som et eksempel, antar vi at hele livssyklusen til prosjektene er 20 år og driftslevetiden er 9 × 104t. De faste kostnadene for elektrolysepakken, hydrogenrenseenheten, materialavgifter, byggeavgifter, installasjonsgebyrer og andre poster er beregnet til 0,3 yuan/kWh for elektrolyse. Kostnadssammenligningen er vist i tabell 2.
Sammenlignet med andre hydrogenproduksjonsmetoder, hvis strømprisen for fornybar energi er lavere enn 0,25 yuan/kWh, kan kostnaden for grønn hydrogen reduseres til omtrent 15 yuan/kg, noe som begynner å gi en kostnadsfordel. I sammenheng med karbonnøytralitet, med reduksjonen av kostnader til kraftproduksjon fra fornybar energi, storskala utvikling av hydrogenproduksjonsprosjekter, reduksjonen av energiforbruk og investeringskostnader for elektrolyseceller, og veiledning fra karbonavgift og annen politikk, vil veien for kostnadsreduksjon for grønn hydrogen gradvis bli tydeligere. Samtidig, fordi hydrogenproduksjon fra tradisjonelle energikilder vil bli blandet med mange relaterte urenheter som karbon, svovel og klor, og kostnadene for overliggende rensing og CCUS, kan den faktiske produksjonskostnaden overstige 20 yuan/kg.
Publisert: 06.02.2023