Giderek daha fazla ülke hidrojen enerjisi için stratejik hedefler belirlemeye başlıyor ve bazı yatırımlar yeşil hidrojen teknolojisi geliştirmeye yöneliyor. AB ve Çin, teknoloji ve altyapıda ilk olma avantajını arayarak bu gelişmeye öncülük ediyor. Bu arada, Japonya, Güney Kore, Fransa, Almanya, Hollanda, Yeni Zelanda ve Avustralya 2017'den beri hidrojen enerjisi stratejileri yayınladı ve pilot planlar geliştirdi. 2021'de AB, hidrojen enerjisi için stratejik bir gereklilik yayınlayarak, rüzgar ve güneş enerjisine dayanarak elektrolitik hücrelerde hidrojen üretiminin işletme kapasitesini 2024 yılına kadar 6 GW'a ve 2030 yılına kadar 40 GW'a çıkarmayı önerdi; AB dışındaki ek 40 GW ile AB'deki hidrojen üretim kapasitesi 40 GW'a çıkarılacak.
Tüm yeni teknolojilerde olduğu gibi, yeşil hidrojen de temel araştırma ve geliştirme aşamasından ana akım endüstriyel geliştirmeye doğru ilerlemekte olup, bu durum daha düşük birim maliyetlerine ve tasarım, inşaat ve kurulumda artan verimliliğe yol açmaktadır. Yeşil hidrojenin işletme maliyeti (LCOH) üç bileşenden oluşmaktadır: elektrolitik hücre maliyeti, yenilenebilir elektrik fiyatı ve diğer işletme maliyetleri. Genel olarak, elektrolitik hücre maliyeti yeşil hidrojenin işletme maliyetinin yaklaşık %20-25'ini oluştururken, elektrik maliyeti en büyük payı (%70-75) oluşturmaktadır. İşletme maliyetleri nispeten düşüktür, genellikle %5'ten azdır.
Uluslararası alanda, yenilenebilir enerjinin (esas olarak şebeke ölçekli güneş ve rüzgar enerjisi) fiyatı son 30 yılda önemli ölçüde düştü ve eşitlenmiş enerji maliyeti (LCOE) artık kömürle çalışan santrallerin maliyetine (30-50 $/MWh) yakın, bu da yenilenebilir enerjiyi gelecekte daha rekabetçi hale getiriyor. Yenilenebilir enerji maliyetleri yılda %10 oranında düşmeye devam ediyor ve yaklaşık 2030 yılına kadar yenilenebilir enerji maliyetleri yaklaşık 20 $/MWh'ye ulaşacak. İşletme maliyetleri önemli ölçüde azaltılamaz, ancak hücre birim maliyetleri düşürülebilir ve hücreler için güneş veya rüzgar enerjisine benzer bir öğrenme maliyeti eğrisi bekleniyor.
Güneş fotovoltaik (PV) teknolojisi 1970'lerde geliştirildi ve 2010 yılında güneş PV'nin LCOE (Enerji Maliyeti) fiyatı yaklaşık 500 $/MWh civarındaydı. Güneş PV LCOE'si 2010'dan beri önemli ölçüde azaldı ve şu anda 30 ila 50 $/MWh arasında. Elektrolitik hücre teknolojisinin güneş fotovoltaik hücre üretiminde endüstriyel referans noktasına benzer olduğu göz önüne alındığında, 2020-2030 yılları arasında elektrolitik hücre teknolojisinin birim maliyet açısından güneş fotovoltaik hücreleriyle benzer bir yörünge izlemesi muhtemeldir. Aynı zamanda, rüzgar enerjisinin LCOE'si son on yılda önemli ölçüde azaldı, ancak daha küçük bir oranda (yaklaşık %50 açık deniz ve %60 karasal).
Ülkemizde elektrolitik su hidrojeni üretimi için yenilenebilir enerji kaynakları (rüzgar enerjisi, fotovoltaik, hidroelektrik gibi) kullanılmaktadır. Elektrik fiyatı 0,25 yuan/kWh'nin altında tutulduğunda, hidrojen üretim maliyeti nispeten ekonomik verimlilik göstermektedir (15,3 ~ 20,9 yuan/kg). Alkali elektroliz ve PEM elektroliz hidrojen üretiminin teknik ve ekonomik göstergeleri Tablo 1'de gösterilmiştir.
Elektrolitik hidrojen üretiminin maliyet hesaplama yöntemi denklem (1) ve (2)'de gösterilmiştir. LCOE = sabit maliyet / (hidrojen üretim miktarı x ömür) + işletme maliyeti (1) İşletme maliyeti = hidrojen üretimi için elektrik tüketimi x elektrik fiyatı + su fiyatı + ekipman bakım maliyeti (2) Alkali elektroliz ve PEM elektroliz projelerini (1000 Nm3/h) örnek alarak, projelerin toplam ömrünün 20 yıl ve işletme ömrünün 9×104 saat olduğunu varsayalım. Paket elektrolitik hücre, hidrojen arıtma cihazı, malzeme ücreti, inşaat ücreti, kurulum hizmeti ücreti ve diğer kalemlerin sabit maliyeti elektroliz için 0,3 yuan/kWh olarak hesaplanmıştır. Maliyet karşılaştırması Tablo 2'de gösterilmiştir.
Diğer hidrojen üretim yöntemleriyle karşılaştırıldığında, yenilenebilir enerjinin elektrik fiyatı 0,25 yuan/kWh'den düşükse, yeşil hidrojenin maliyeti yaklaşık 15 yuan/kg'a kadar düşürülebilir ve bu da maliyet avantajı sağlamaya başlar. Karbon nötrlüğü bağlamında, yenilenebilir enerji üretim maliyetlerinin düşürülmesi, hidrojen üretim projelerinin büyük ölçekli geliştirilmesi, elektrolitik hücre enerji tüketiminin ve yatırım maliyetlerinin azaltılması ve karbon vergisi ve diğer politikaların yönlendirmesiyle, yeşil hidrojen maliyetinin düşürülmesi yolu giderek daha belirgin hale gelecektir. Aynı zamanda, geleneksel enerji kaynaklarından hidrojen üretimi karbon, kükürt ve klor gibi birçok ilgili safsızlıkla karışacağından ve saflaştırma ve CCUS'nin ek maliyetleri nedeniyle, gerçek üretim maliyeti 20 yuan/kg'ı aşabilir.
Yayın tarihi: 06 Şubat 2023