Energia-iturri berriztagarrietatik abiatutako elektrolisiaren bidez hidrogeno berdearen ekoizpenaren analisi ekonomikoa

Gero eta herrialde gehiago ari dira hidrogenoaren energiarako helburu estrategikoak ezartzen, eta inbertsio batzuk hidrogenoaren teknologia berdearen garapenerako joera dute. EB eta Txina ari dira garapen hori buru, teknologian eta azpiegituretan lehen mugimenduko abantailak bilatzen. Bien bitartean, Japoniak, Hego Koreak, Frantziak, Alemaniak, Herbehereak, Zelanda Berriak eta Australiak hidrogenoaren energia-estrategiak kaleratu dituzte eta plan pilotuak garatu dituzte 2017az geroztik. 2021ean, EBk hidrogeno-energiaren eskakizun estrategiko bat eman zuen, funtzionamendu-ahalmena handitzea proposatuz. zelula elektrolitikoetan hidrogenoaren ekoizpena 2024rako 6GWra arte, haize- eta eguzki-energian oinarrituz, eta 40GW-ra 2030erako, EBn hidrogenoaren ekoizpen-ahalmena 40GW-ra igoko da EBtik kanpo 40GW gehiagorekin.

Teknologia berri guztietan bezala, hidrogeno berdea lehen ikerketa eta garapenetik garapen industrial nagusira pasatzen ari da, eta, ondorioz, unitate-kostu txikiagoak eta eraginkortasuna areagotu egiten da diseinuan, eraikuntzan eta instalazioan. Hidrogeno berdea LCOH hiru osagai ditu: zelula elektrolitikoen kostua, elektrizitate-prezio berriztagarria eta beste ustiapen-kostuak. Oro har, zelula elektrolitikoen kostua hidrogeno berdearen LCOH% 20 ~% 25 inguru da eta elektrizitatearen zati handiena (% 70 ~% 75). Funtzionamendu-kostuak nahiko txikiak dira, oro har, %5 baino txikiagoak.

Nazioartean, energia berriztagarrien prezioa (eguzkia eta eolikoa nagusiki) nabarmen jaitsi da azken 30 urteotan, eta bere energia-kostu berdindua (LCOE) gaur egun ikatz-energiaren (30-50 $ / MWh) hurbil dago. , berriztagarriak etorkizunean kostu-lehiakorrago bihurtuz. Energia berriztagarrien kostuak urtean %10 jaisten jarraitzen du, eta 2030 inguruan energia berriztagarrien kostuak 20 $/MWh ingurura iritsiko dira. Funtzionamendu-kostuak ezin dira nabarmen murriztu, baina zelulen unitate-kostuak murriztu daitezke eta zelulentzat eguzki edo haize-energiaren antzeko ikaskuntza-kostuen kurba espero da.

Eguzki fotovoltaikoa 1970eko hamarkadan garatu zen eta eguzki fotovoltaikoko LCoEen prezioa 2010ean 500 $/MWh ingurukoa zen. Eguzki PV LCOE nabarmen murriztu da 2010az geroztik eta gaur egun $ 30 eta $ 50 / MWh da. Zelula elektrolitikoen teknologia eguzki-zelula fotovoltaikoen ekoizpenaren erreferente industrialaren antzekoa dela kontuan hartuta, 2020-2030 bitartean, litekeena da zelula elektrolitikoen teknologiak eguzki-zelula fotovoltaikoen antzeko ibilbidea egingo duela kostu unitarioari dagokionez. Aldi berean, eolikorako LCOE nabarmen jaitsi da azken hamarkadan, baina kopuru txikiagoan (ehuneko 50 inguru itsasoan eta % 60 lurreko).

Gure herrialdeak energia-iturri berriztagarriak erabiltzen ditu (hala nola energia eolikoa, fotovoltaikoa, hidroenergia) ur elektrolitikoko hidrogenoa ekoizteko, elektrizitatearen prezioa 0,25 yuan / kWh azpian kontrolatzen denean, hidrogenoaren ekoizpen-kostuak eraginkortasun ekonomiko erlatiboa du (15,3 ~ 20,9 yuan / kg) . Elektrolisi alkalinoaren eta PEM elektrolisiaren hidrogenoaren ekoizpenaren adierazle tekniko eta ekonomikoak 1. taulan agertzen dira.

Hidrogeno elektrolitikoaren ekoizpenaren kostuak kalkulatzeko metodoa (1) eta (2) ekuazioetan ageri da. LCOE= kostu finkoa/(hidrogenoaren ekoizpen kantitatea x bizitza) + ustiapen kostua (1) Funtzionamendu kostua = hidrogenoaren ekoizpena elektrizitate-kontsumoa x elektrizitatearen prezioa + uraren prezioa + ekipoen mantentze-kostua (2) Elektrolisi alkalinoa eta PEM elektrolisi proiektuak hartzea (1000 Nm3/h). ) adibide gisa, demagun proiektuen bizi-ziklo osoa 20 urtekoa dela eta funtzionamendu-bizitza 9×104h-koa dela. Pakete-zelula elektrolitikoen, hidrogenoa arazteko gailuaren, materialaren kuota, eraikuntza zibilaren kuota, instalazio-zerbitzuaren kuota eta beste elementu batzuen kostu finkoa 0,3 yuan / kWh-an kalkulatzen da elektrolisirako. Kostuen konparaketa 2. taulan ageri da.

Hidrogenoa ekoizteko beste metodo batzuekin alderatuta, energia berriztagarrien elektrizitatearen prezioa 0,25 yuan /kWh baino txikiagoa bada, hidrogeno berdearen kostua 15 yuan /kg ingurura murriztu daiteke, kostu abantaila bat izaten hasten dena. Karbonoaren neutraltasunaren testuinguruan, energia berriztagarrien energia sortzeko kostuen murrizketarekin, hidrogenoa ekoizteko proiektuen eskala handian garatzearekin, zelula elektrolitikoen energiaren kontsumoa eta inbertsio kostuak murriztearekin eta karbonoaren gaineko zergaren eta beste politiken orientazioarekin, errepidea. hidrogeno berdearen kostua murriztea pixkanaka argituko da. Aldi berean, energia-iturri tradizionaletako hidrogenoaren ekoizpena erlazionatutako ezpurutasun askorekin nahastuko delako, hala nola karbonoa, sufrea eta kloroa, eta gainjarritako arazketa eta CCUS kostua, benetako ekoizpen-kostua 20 yuan / kg baino gehiago izan daiteke.