Ngày càng nhiều quốc gia bắt đầu đặt ra các mục tiêu chiến lược cho năng lượng hydro và một số khoản đầu tư đang hướng đến phát triển công nghệ hydro xanh. EU và Trung Quốc đang dẫn đầu sự phát triển này, tìm kiếm lợi thế đi đầu về công nghệ và cơ sở hạ tầng. Trong khi đó, Nhật Bản, Hàn Quốc, Pháp, Đức, Hà Lan, New Zealand và Úc đều đã công bố các chiến lược năng lượng hydro và phát triển các kế hoạch thí điểm kể từ năm 2017. Năm 2021, EU đã ban hành yêu cầu chiến lược đối với năng lượng hydro, đề xuất tăng công suất hoạt động của sản xuất hydro trong các pin điện phân lên 6GW vào năm 2024 bằng cách dựa vào năng lượng gió và mặt trời, và lên 40GW vào năm 2030, công suất sản xuất hydro tại EU sẽ được tăng lên 40GW bằng cách thêm 40GW bên ngoài EU.
Giống như tất cả các công nghệ mới, hydro xanh đang chuyển từ nghiên cứu và phát triển sơ cấp sang phát triển công nghiệp chính thống, dẫn đến chi phí đơn vị thấp hơn và hiệu quả tăng lên trong thiết kế, xây dựng và lắp đặt. Hydro xanh LCOH bao gồm ba thành phần: chi phí pin điện phân, giá điện tái tạo và các chi phí vận hành khác. Nhìn chung, chi phí pin điện phân chiếm khoảng 20% ~ 25% hydro xanh LCOH và chiếm tỷ trọng lớn nhất trong điện (70% ~ 75%). Chi phí vận hành tương đối nhỏ, thường dưới 5%.
Trên phạm vi quốc tế, giá năng lượng tái tạo (chủ yếu là năng lượng mặt trời và gió quy mô tiện ích) đã giảm đáng kể trong 30 năm qua và chi phí năng lượng cân bằng (LCOE) hiện gần bằng giá điện than (30-50 đô la/MWh), khiến năng lượng tái tạo có khả năng cạnh tranh về chi phí hơn trong tương lai. Chi phí năng lượng tái tạo tiếp tục giảm 10% mỗi năm và đến khoảng năm 2030, chi phí năng lượng tái tạo sẽ đạt khoảng 20 đô la/MWh. Chi phí vận hành không thể giảm đáng kể, nhưng chi phí đơn vị tế bào có thể giảm và dự kiến đường cong chi phí học tập tương tự đối với tế bào như đối với năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió.
Điện mặt trời PV được phát triển vào những năm 1970 và giá của điện mặt trời LCoE vào năm 2010 là khoảng 500 đô la/MWh. Điện mặt trời LCOE đã giảm đáng kể kể từ năm 2010 và hiện ở mức 30 đến 50 đô la/MWh. Do công nghệ tế bào điện phân tương tự như chuẩn mực công nghiệp cho sản xuất tế bào quang điện mặt trời, nên từ năm 2020-2030, công nghệ tế bào điện phân có khả năng sẽ đi theo quỹ đạo tương tự như tế bào quang điện mặt trời về mặt chi phí đơn vị. Đồng thời, LCOE cho điện gió đã giảm đáng kể trong thập kỷ qua, nhưng với mức giảm nhỏ hơn (khoảng 50 phần trăm ngoài khơi và 60 phần trăm trên bờ).
Nước ta sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (như điện gió, quang điện, thủy điện) để sản xuất hydro nước điện phân, khi giá điện được kiểm soát ở mức 0,25 nhân dân tệ/kWh dưới, chi phí sản xuất hydro có hiệu quả kinh tế tương đối (15,3 ~ 20,9 nhân dân tệ/kg). Các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của sản xuất hydro điện phân kiềm và điện phân PEM được thể hiện trong Bảng 1.
Phương pháp tính chi phí sản xuất hydro điện phân được thể hiện trong các phương trình (1) và (2). LCOE = chi phí cố định / (lượng sản xuất hydro x tuổi thọ) + chi phí vận hành (1) Chi phí vận hành = lượng điện tiêu thụ sản xuất hydro x giá điện + giá nước + chi phí bảo dưỡng thiết bị (2) Lấy các dự án điện phân kiềm và điện phân PEM (1000 Nm3 / h) làm ví dụ, giả sử rằng toàn bộ vòng đời của các dự án là 20 năm và tuổi thọ vận hành là 9 × 104 giờ. Chi phí cố định của pin điện phân trọn gói, thiết bị lọc hydro, phí vật liệu, phí xây dựng dân dụng, phí dịch vụ lắp đặt và các mục khác được tính là 0,3 nhân dân tệ / kWh cho điện phân. So sánh chi phí được thể hiện trong Bảng 2.
So với các phương pháp sản xuất hydro khác, nếu giá điện của năng lượng tái tạo thấp hơn 0,25 nhân dân tệ / kWh, chi phí hydro xanh có thể giảm xuống còn khoảng 15 nhân dân tệ / kg, bắt đầu có lợi thế về chi phí. Trong bối cảnh trung hòa carbon, với việc giảm chi phí sản xuất điện năng lượng tái tạo, phát triển quy mô lớn các dự án sản xuất hydro, giảm tiêu thụ năng lượng tế bào điện phân và chi phí đầu tư, và hướng dẫn của thuế carbon và các chính sách khác, con đường giảm chi phí hydro xanh sẽ dần rõ ràng. Đồng thời, do sản xuất hydro từ các nguồn năng lượng truyền thống sẽ bị trộn lẫn với nhiều tạp chất liên quan như carbon, lưu huỳnh và clo, và chi phí tinh chế chồng chất và CCUS, nên chi phí sản xuất thực tế có thể vượt quá 20 nhân dân tệ / kg.
Thời gian đăng: 06-02-2023