Coraz więcej krajów zaczyna wyznaczać cele strategiczne dla energii wodorowej, a niektóre inwestycje zmierzają w kierunku rozwoju technologii zielonego wodoru. UE i Chiny przewodzą temu rozwojowi, poszukując przewagi pierwszego gracza w zakresie technologii i infrastruktury. Tymczasem Japonia, Korea Południowa, Francja, Niemcy, Holandia, Nowa Zelandia i Australia opublikowały strategie dotyczące energii wodorowej i opracowały plany pilotażowe od 2017 r. W 2021 r. UE wydała strategiczne wymagania dotyczące energii wodorowej, proponując zwiększenie zdolności operacyjnej produkcji wodoru w ogniwach elektrolitycznych do 6 GW do 2024 r. poprzez wykorzystanie energii wiatrowej i słonecznej, a do 40 GW do 2030 r., zdolność produkcji wodoru w UE zostanie zwiększona do 40 GW o dodatkowe 40 GW poza UE.
Podobnie jak w przypadku wszystkich nowych technologii, zielony wodór przechodzi z podstawowych badań i rozwoju do głównego nurtu rozwoju przemysłowego, co skutkuje niższymi kosztami jednostkowymi i zwiększoną wydajnością w projektowaniu, budowie i instalacji. Zielony wodór LCOH składa się z trzech składników: kosztu ogniwa elektrolitycznego, ceny energii odnawialnej i innych kosztów operacyjnych. Ogólnie rzecz biorąc, koszt ogniwa elektrolitycznego stanowi około 20% ~ 25% zielonego wodoru LCOH i największy udział energii elektrycznej (70% ~ 75%). Koszty operacyjne są stosunkowo niewielkie, na ogół poniżej 5%.
Na arenie międzynarodowej cena energii odnawialnej (głównie energii słonecznej i wiatrowej na skalę przemysłową) znacznie spadła w ciągu ostatnich 30 lat, a jej wyrównany koszt energii (LCOE) jest obecnie zbliżony do kosztu energii z węgla (30–50 USD/MWh), co sprawia, że energia odnawialna będzie w przyszłości bardziej konkurencyjna cenowo. Koszty energii odnawialnej nadal spadają o 10% rocznie, a około 2030 r. koszty energii odnawialnej osiągną około 20 USD/MWh. Kosztów operacyjnych nie można znacząco obniżyć, ale koszty jednostkowe ogniw można obniżyć, a dla ogniw przewiduje się podobną krzywą kosztów uczenia się, jak dla energii słonecznej lub wiatrowej.
Solar PV został opracowany w latach 70. XX wieku, a cena LCoE solar PV w 2010 r. wynosiła około 500 USD/MWh. Solar PV LCOE znacznie spadło od 2010 r. i obecnie wynosi od 30 do 50 USD/MWh. Biorąc pod uwagę, że technologia ogniw elektrolitycznych jest podobna do przemysłowego punktu odniesienia dla produkcji ogniw fotowoltaicznych, w latach 2020–2030 technologia ogniw elektrolitycznych prawdopodobnie podąży podobną trajektorią jak ogniwa fotowoltaiczne pod względem kosztu jednostkowego. Jednocześnie LCOE dla wiatru znacznie spadło w ciągu ostatniej dekady, ale w mniejszym stopniu (około 50 procent na morzu i 60 procent na lądzie).
Nasz kraj wykorzystuje odnawialne źródła energii (takie jak energia wiatrowa, fotowoltaika, energia wodna) do produkcji wodoru z wody elektrolitycznej, gdy cena energii elektrycznej jest kontrolowana w 0,25 juana/kWh poniżej, koszt produkcji wodoru ma względną efektywność ekonomiczną (15,3 ~ 20,9 juana/kg). Wskaźniki techniczne i ekonomiczne produkcji wodoru z elektrolizy alkalicznej i elektrolizy PEM przedstawiono w tabeli 1.
Metoda kalkulacji kosztów produkcji wodoru elektrolitycznego jest pokazana w równaniach (1) i (2). LCOE = koszt stały/(ilość produkowanego wodoru x czas życia) + koszt operacyjny (1) Koszt operacyjny = zużycie energii elektrycznej podczas produkcji wodoru x cena energii elektrycznej + cena wody + koszt konserwacji sprzętu (2) Biorąc za przykład projekty elektrolizy alkalicznej i elektrolizy PEM (1000 Nm3/h), załóżmy, że cały cykl życia projektów wynosi 20 lat, a czas życia 9×104h. Stały koszt pakietu ogniwa elektrolitycznego, urządzenia do oczyszczania wodoru, opłaty za materiały, opłaty za budowę, opłaty za usługę instalacyjną i innych pozycji jest obliczony na 0,3 juana/kWh dla elektrolizy. Porównanie kosztów pokazano w tabeli 2.
W porównaniu z innymi metodami produkcji wodoru, jeśli cena energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych jest niższa niż 0,25 juana/kWh, koszt zielonego wodoru można obniżyć do około 15 juanów/kg, co zaczyna mieć przewagę kosztową. W kontekście neutralności węglowej, wraz ze zmniejszeniem kosztów wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, rozwojem projektów produkcji wodoru na dużą skalę, zmniejszeniem zużycia energii przez ogniwa elektrolityczne i kosztów inwestycyjnych oraz wytycznymi podatku węglowego i innych polityk, droga do redukcji kosztów zielonego wodoru będzie stopniowo jasna. Jednocześnie, ponieważ produkcja wodoru z tradycyjnych źródeł energii będzie mieszana z wieloma powiązanymi zanieczyszczeniami, takimi jak węgiel, siarka i chlor, a koszt nałożonego oczyszczania i CCUS, rzeczywisty koszt produkcji może przekroczyć 20 juanów/kg.
Czas publikacji: 06-02-2023