Coraz więcej krajów zaczyna wyznaczać strategiczne cele dla energetyki wodorowej, a niektóre inwestycje zmierzają w kierunku rozwoju technologii zielonego wodoru. UE i Chiny przewodzą w tym rozwoju, dążąc do uzyskania przewagi pionierskiej w dziedzinie technologii i infrastruktury. Tymczasem Japonia, Korea Południowa, Francja, Niemcy, Holandia, Nowa Zelandia i Australia opublikowały strategie dotyczące energetyki wodorowej i opracowały plany pilotażowe od 2017 roku. W 2021 roku UE wydała strategiczne wymogi dotyczące energetyki wodorowej, proponując zwiększenie zdolności operacyjnej produkcji wodoru w ogniwach elektrolitycznych do 6 GW do 2024 roku, dzięki wykorzystaniu energii wiatrowej i słonecznej, a do 40 GW do 2030 roku. Zdolność produkcji wodoru w UE wzrośnie do 40 GW, a kolejne 40 GW poza UE.
Podobnie jak w przypadku wszystkich nowych technologii, zielony wodór przechodzi z etapu badań i rozwoju do głównego nurtu rozwoju przemysłowego, co przekłada się na niższe koszty jednostkowe i większą wydajność projektowania, budowy i instalacji. Na LCOH zielonego wodoru składają się trzy elementy: koszt ogniwa elektrolitycznego, cena energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych oraz pozostałe koszty operacyjne. Ogólnie rzecz biorąc, koszt ogniwa elektrolitycznego stanowi około 20–25% LCOH zielonego wodoru i ma największy udział w energii elektrycznej (70–75%). Koszty operacyjne są stosunkowo niskie, zazwyczaj poniżej 5%.
W skali międzynarodowej ceny energii odnawialnej (głównie energii słonecznej i wiatrowej na skalę przemysłową) znacząco spadły w ciągu ostatnich 30 lat, a jej ekwiwalentny 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 roku osiągną około 20 USD/MWh. Kosztów operacyjnych nie da się znacząco obniżyć, ale koszty jednostkowe ogniw można obniżyć, a krzywa kosztów uczenia się dla ogniw jest podobna jak dla energii słonecznej i wiatrowej.
Fotowoltaika słoneczna (PV) została opracowana w latach 70. XX wieku, a cena jednostkowych kosztów energii (LCOE) fotowoltaicznej w 2010 roku wynosiła około 500 USD/MWh. Współczynnik LCOE (LCOE) fotowoltaiki znacznie spadł od 2010 roku i obecnie wynosi od 30 do 50 USD/MWh. Biorąc pod uwagę, że technologia ogniw elektrolitycznych jest zbliżona do przemysłowego standardu produkcji ogniw fotowoltaicznych, w latach 2020–2030 technologia ogniw elektrolitycznych prawdopodobnie będzie podążać podobną trajektorią jak ogniwa fotowoltaiczne pod względem kosztu jednostkowego. Jednocześnie, w ciągu ostatniej dekady, LCOE dla energii wiatrowej znacznie spadł, ale w mniejszym stopniu (około 50% na morzu i 60% na lądzie).
Nasz kraj wykorzystuje odnawialne źródła energii (takie jak energia wiatrowa, fotowoltaika, energia wodna) do produkcji wodoru metodą elektrolizy wodnej. Przy cenie prądu poniżej 0,25 juana/kWh, koszt produkcji wodoru charakteryzuje się względną efektywnością ekonomiczną (15,3–20,9 juana/kg). Wskaźniki techniczne i ekonomiczne produkcji wodoru metodą 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 przez produkcję 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. Koszt stały pakietu ogniwa elektrolitycznego, urządzenia do oczyszczania wodoru, opłaty za materiały, opłaty za prace budowlane, opłaty za usługi instalacyjne 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 juanów/kWh, koszt zielonego wodoru można obniżyć do około 15 juanów/kg, co zaczyna dawać przewagę kosztową. W kontekście neutralności węglowej, wraz ze spadkiem kosztów wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych, rozwojem projektów produkcji wodoru na szeroką skalę, zmniejszeniem zużycia energii przez ogniwa elektrolityczne i kosztów inwestycyjnych, a także wprowadzeniem podatku węglowego i innych polityk, droga do redukcji kosztów zielonego wodoru będzie stopniowo otwierać się. Jednocześnie, ponieważ produkcja wodoru z tradycyjnych źródeł energii będzie mieszana z wieloma zanieczyszczeniami, takimi jak węgiel, siarka i chlor, a koszty dodatkowego oczyszczania i CCUS (wychwytywania i składowania dwutlenku węgla), rzeczywisty koszt produkcji może przekroczyć 20 juanów/kg.
Czas publikacji: 06-02-2023