புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி மூலங்களிலிருந்து மின்னாற்பகுப்பு மூலம் பச்சை ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் பொருளாதார பகுப்பாய்வு

ஹைட்ரஜன் ஆற்றலுக்கான மூலோபாய இலக்குகளை மேலும் மேலும் நாடுகள் நிர்ணயிக்கத் தொடங்கியுள்ளன, மேலும் சில முதலீடுகள் பசுமை ஹைட்ரஜன் தொழில்நுட்ப மேம்பாட்டிற்கு முனைகின்றன. தொழில்நுட்பம் மற்றும் உள்கட்டமைப்பில் முதல்-மூவர் நன்மைகளைத் தேடும் ஐரோப்பிய ஒன்றியமும் சீனாவும் இந்த வளர்ச்சிக்கு தலைமை தாங்குகின்றன. இதற்கிடையில், ஜப்பான், தென் கொரியா, பிரான்ஸ், ஜெர்மனி, நெதர்லாந்து, நியூசிலாந்து மற்றும் ஆஸ்திரேலியா ஆகிய நாடுகள் அனைத்தும் 2017 முதல் ஹைட்ரஜன் ஆற்றல் உத்திகளை வெளியிட்டு பைலட் திட்டங்களை உருவாக்கியுள்ளன. 2021 ஆம் ஆண்டில், ஐரோப்பிய ஒன்றியம் ஹைட்ரஜன் ஆற்றலுக்கான ஒரு மூலோபாயத் தேவையை வெளியிட்டது, காற்று மற்றும் சூரிய சக்தியை நம்பியிருப்பதன் மூலம் மின்னாற்பகுப்பு செல்களில் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் இயக்கத் திறனை 2024 ஆம் ஆண்டுக்குள் 6GW ஆகவும், 2030 ஆம் ஆண்டுக்குள் 40GW ஆகவும், EU இல் ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் திறன் EU க்கு வெளியே கூடுதலாக 40GW ஆல் 40GW ஆக அதிகரிக்கப்படும்.

அனைத்து புதிய தொழில்நுட்பங்களைப் போலவே, பச்சை ஹைட்ரஜனும் முதன்மை ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டிலிருந்து முக்கிய தொழில்துறை மேம்பாட்டிற்கு நகர்கிறது, இதன் விளைவாக குறைந்த அலகு செலவுகள் மற்றும் வடிவமைப்பு, கட்டுமானம் மற்றும் நிறுவலில் செயல்திறன் அதிகரித்துள்ளது. பச்சை ஹைட்ரஜன் LCOH மூன்று கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது: மின்னாற்பகுப்பு செல் செலவு, புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சார விலை மற்றும் பிற இயக்க செலவுகள். பொதுவாக, மின்னாற்பகுப்பு கலத்தின் விலை பச்சை ஹைட்ரஜன் LCOH இல் சுமார் 20% ~ 25% ஆகும், மேலும் மின்சாரத்தின் மிகப்பெரிய பங்கு (70% ~ 75%) ஆகும். இயக்க செலவுகள் ஒப்பீட்டளவில் சிறியவை, பொதுவாக 5% க்கும் குறைவாகவே உள்ளன.

சர்வதேச அளவில், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் விலை (முக்கியமாக பயன்பாட்டு அளவிலான சூரிய மற்றும் காற்றாலை) கடந்த 30 ஆண்டுகளில் கணிசமாகக் குறைந்துள்ளது, மேலும் அதன் சமப்படுத்தப்பட்ட ஆற்றல் செலவு (LCOE) இப்போது நிலக்கரி-அளவிலான மின்சாரத்திற்கு ($30-50 /MWh) அருகில் உள்ளது, இதனால் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் எதிர்காலத்தில் அதிக செலவு-போட்டித்தன்மை கொண்டதாகிறது. புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் செலவுகள் ஆண்டுக்கு 10% தொடர்ந்து குறைந்து வருகின்றன, மேலும் 2030 வாக்கில் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் செலவுகள் சுமார் $20 /MWh ஐ எட்டும். இயக்க செலவுகளை கணிசமாகக் குறைக்க முடியாது, ஆனால் செல் யூனிட் செலவுகளைக் குறைக்க முடியும், மேலும் சூரிய அல்லது காற்றாலை மின்சாரத்தைப் போலவே செல்களுக்கும் இதேபோன்ற கற்றல் செலவு வளைவு எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

1970களில் சோலார் PV உருவாக்கப்பட்டது, மேலும் 2010 ஆம் ஆண்டில் சோலார் PV LCoE-களின் விலை சுமார் $500 /MWh ஆக இருந்தது. சோலார் PV LCOE 2010 முதல் கணிசமாகக் குறைந்து தற்போது $30 முதல் $50 /MWh ஆக உள்ளது. மின்னாற்பகுப்பு செல் தொழில்நுட்பம் சூரிய ஒளிமின்னழுத்த செல் உற்பத்திக்கான தொழில்துறை அளவுகோலைப் போலவே இருப்பதால், 2020-2030 முதல், மின்னாற்பகுப்பு செல் தொழில்நுட்பம் சூரிய ஒளிமின்னழுத்த செல்களைப் போலவே யூனிட் செலவைப் பின்பற்ற வாய்ப்புள்ளது. அதே நேரத்தில், காற்றாலைக்கான LCOE கடந்த பத்தாண்டுகளில் கணிசமாகக் குறைந்துள்ளது, ஆனால் ஒரு சிறிய அளவு (சுமார் 50 சதவீதம் கடல் மற்றும் 60 சதவீதம் கடலோரம்).

நமது நாடு மின்னாற்பகுப்பு நீர் ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்களை (காற்றாலை மின்சாரம், ஒளிமின்னழுத்தம், நீர் மின்சாரம் போன்றவை) பயன்படுத்துகிறது, மின்சார விலை 0.25 யுவான் /kWh க்குக் கீழே கட்டுப்படுத்தப்படும்போது, ​​ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி செலவு ஒப்பீட்டு பொருளாதார செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது (15.3 ~ 20.9 யுவான் /kg). கார மின்னாற்பகுப்பு மற்றும் PEM மின்னாற்பகுப்பு ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் தொழில்நுட்ப மற்றும் பொருளாதார குறிகாட்டிகள் அட்டவணை 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன.

மின்னாற்பகுப்பு ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் செலவு கணக்கீட்டு முறை சமன்பாடுகள் (1) மற்றும் (2) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. LCOE= நிலையான செலவு/(ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி அளவு x ஆயுள்) + இயக்க செலவு (1) இயக்க செலவு = ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி மின்சார நுகர்வு x மின்சார விலை + நீர் விலை + உபகரணங்கள் பராமரிப்பு செலவு (2) கார மின்னாற்பகுப்பு மற்றும் PEM மின்னாற்பகுப்பு திட்டங்களை (1000 Nm3/h) உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், திட்டங்களின் முழு ஆயுள் சுழற்சி 20 ஆண்டுகள் என்றும் இயக்க ஆயுள் 9×104h என்றும் வைத்துக் கொள்ளுங்கள். தொகுப்பு மின்னாற்பகுப்பு செல், ஹைட்ரஜன் சுத்திகரிப்பு சாதனம், பொருள் கட்டணம், சிவில் கட்டுமான கட்டணம், நிறுவல் சேவை கட்டணம் மற்றும் பிற பொருட்களின் நிலையான செலவு மின்னாற்பகுப்புக்கு 0.3 யுவான் /kWh என கணக்கிடப்படுகிறது. செலவு ஒப்பீடு அட்டவணை 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

மற்ற ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலின் மின்சார விலை 0.25 யுவான் / kWh க்கும் குறைவாக இருந்தால், பச்சை ஹைட்ரஜனின் விலையை சுமார் 15 யுவான் / kg ஆகக் குறைக்கலாம், இது செலவு நன்மையைக் கொண்டிருக்கத் தொடங்குகிறது. கார்பன் நடுநிலைமையின் பின்னணியில், புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மின் உற்பத்தி செலவுகளைக் குறைத்தல், ஹைட்ரஜன் உற்பத்தித் திட்டங்களின் பெரிய அளவிலான வளர்ச்சி, மின்னாற்பகுப்பு செல் ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் முதலீட்டுச் செலவுகளைக் குறைத்தல் மற்றும் கார்பன் வரி மற்றும் பிற கொள்கைகளின் வழிகாட்டுதல் ஆகியவற்றுடன், பச்சை ஹைட்ரஜன் செலவுக் குறைப்புக்கான பாதை படிப்படியாகத் தெளிவாகும். அதே நேரத்தில், பாரம்பரிய ஆற்றல் மூலங்களிலிருந்து ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி கார்பன், சல்பர் மற்றும் குளோரின் போன்ற பல தொடர்புடைய அசுத்தங்களுடனும், மிகைப்படுத்தப்பட்ட சுத்திகரிப்பு மற்றும் CCUS செலவுகளுடனும் கலக்கப்படுவதால், உண்மையான உற்பத்தி செலவு 20 யுவான் / kg ஐ விட அதிகமாக இருக்கலாம்.