Tot mai multe țări încep să stabilească obiective strategice pentru energia pe bază de hidrogen, iar unele investiții tind spre dezvoltarea tehnologiei hidrogenului verde. UE și China conduc această dezvoltare, căutând avantaje de pionierat în tehnologie și infrastructură. Între timp, Japonia, Coreea de Sud, Franța, Germania, Olanda, Noua Zeelandă și Australia au lansat strategii pentru energia pe bază de hidrogen și au dezvoltat planuri pilot începând cu 2017. În 2021, UE a emis o cerință strategică pentru energia pe bază de hidrogen, propunând creșterea capacității de operare a producției de hidrogen în celule electrolitice la 6 GW până în 2024, bazându-se pe energia eoliană și solară, și la 40 GW până în 2030, capacitatea de producție de hidrogen în UE urmând să fie crescută la 40 GW cu încă 40 GW în afara UE.
Ca în cazul tuturor tehnologiilor noi, hidrogenul verde trece de la cercetarea și dezvoltarea primară la dezvoltarea industrială mainstream, ceea ce duce la costuri unitare mai mici și la o eficiență sporită în proiectare, construcție și instalare. Hidrogenul verde LCOH constă din trei componente: costul celulei electrolitice, prețul energiei electrice regenerabile și alte costuri de operare. În general, costul celulei electrolitice reprezintă aproximativ 20% ~ 25% din hidrogenul verde LCOH și cea mai mare parte a energiei electrice (70% ~ 75%). Costurile de operare sunt relativ mici, în general mai puțin de 5%.
La nivel internațional, prețul energiei regenerabile (în principal energie solară și eoliană la scară largă) a scăzut semnificativ în ultimii 30 de ani, iar costul egalizat al energiei (LCOE) este acum apropiat de cel al energiei pe bază de cărbune (30-50 USD/MWh), ceea ce face ca sursele regenerabile de energie să fie mai competitive din punct de vedere al costurilor în viitor. Costurile energiei regenerabile continuă să scadă cu 10% pe an, iar până în jurul anului 2030, costurile energiei regenerabile vor ajunge la aproximativ 20 USD/MWh. Costurile de operare nu pot fi reduse semnificativ, dar costurile unităților de celule pot fi reduse și se așteaptă o curbă a costurilor de învățare similară pentru celule ca și pentru energia solară sau eoliană.
Energia solară fotovoltaică a fost dezvoltată în anii 1970, iar prețul LCOE-urilor pentru energia solară fotovoltaică în 2010 era de aproximativ 500 USD/MWh. LCOE-ul pentru energia solară fotovoltaică a scăzut semnificativ din 2010 și este în prezent între 30 și 50 USD/MWh. Având în vedere că tehnologia celulelor electrolitice este similară cu referința industrială pentru producția de celule solare fotovoltaice, în perioada 2020-2030, tehnologia celulelor electrolitice va urma probabil o traiectorie similară cu cea a celulelor solare fotovoltaice în ceea ce privește costul unitar. În același timp, LCOE-ul pentru energia eoliană a scăzut semnificativ în ultimul deceniu, dar cu o cantitate mai mică (aproximativ 50% offshore și 60% onshore).
Țara noastră utilizează surse de energie regenerabilă (cum ar fi energia eoliană, fotovoltaică, hidroenergie) pentru producerea de hidrogen din apă electrolitică, iar atunci când prețul energiei electrice este controlat sub 0,25 yuani/kWh, costul de producție a hidrogenului are o eficiență economică relativă (15,3 ~ 20,9 yuani/kg). Indicatorii tehnici și economici ai producției de hidrogen prin electroliză alcalină și electroliză PEM sunt prezentați în Tabelul 1.
Metoda de calcul al costurilor pentru producerea de hidrogen electrolitic este prezentată în ecuațiile (1) și (2). LCOE = cost fix / (cantitatea de hidrogen produsă x durata de viață) + costul de operare (1) Costul de operare = consumul de energie electrică pentru producerea de hidrogen x prețul energiei electrice + prețul apei + costul de întreținere a echipamentelor (2) Luând ca exemplu proiectele de electroliză alcalină și electroliză PEM (1000 Nm3/h), presupunem că întregul ciclu de viață al proiectelor este de 20 de ani, iar durata de viață de operare este de 9 × 10⁴h. Costul fix al celulei electrolitice integrate, al dispozitivului de purificare a hidrogenului, al taxei pentru materiale, al taxei pentru construcții civile, al taxei pentru servicii de instalare și al altor elemente este calculat la 0,3 yuani / kWh pentru electroliză. Comparația costurilor este prezentată în Tabelul 2.
Comparativ cu alte metode de producție a hidrogenului, dacă prețul energiei electrice regenerabile este mai mic de 0,25 yuani/kWh, costul hidrogenului verde poate fi redus la aproximativ 15 yuani/kg, ceea ce începe să prezinte un avantaj din punct de vedere al costurilor. În contextul neutralității carbonului, odată cu reducerea costurilor de generare a energiei regenerabile, dezvoltarea la scară largă a proiectelor de producție a hidrogenului, reducerea consumului de energie și a costurilor de investiții ale celulelor electrolitice și îndrumarea taxei pe carbon și a altor politici, calea reducerii costurilor hidrogenului verde va fi treptat clară. În același timp, deoarece producția de hidrogen din surse tradiționale de energie va fi amestecată cu multe impurități conexe, cum ar fi carbonul, sulful și clorul, și costul purificării suprapuse și CCUS, costul real de producție poate depăși 20 de yuani/kg.
Data publicării: 06 februarie 2023