Bərpa olunan enerji mənbələrindən elektroliz yolu ilə yaşıl hidrogen istehsalının iqtisadi təhlili

Getdikcə daha çox ölkə hidrogen enerjisi üçün strateji hədəflər qoymağa başlayır və bəzi investisiyalar yaşıl hidrogen texnologiyasının inkişafına meyl edir. Aİ və Çin bu inkişafa rəhbərlik edir, texnologiya və infrastrukturda ilk növbədə üstünlüklər axtarır. Bu arada, Yaponiya, Cənubi Koreya, Fransa, Almaniya, Hollandiya, Yeni Zelandiya və Avstraliya 2017-ci ildən bəri hidrogen enerjisi strategiyalarını açıqlayıb və pilot planlar hazırlayıblar. 2021-ci ildə Aİ hidrogen enerjisi üçün strateji tələb irəli sürüb və əməliyyat gücünün artırılmasını təklif edib. külək və günəş enerjisinə əsaslanaraq elektrolitik elementlərdə hidrogen istehsalının həcmini 2024-cü ilə qədər 6GW-a, 2030-cu ilə qədər isə 40GW-a çatdırmaqla, Aİ-də hidrogen istehsalının gücü Aİ-dən kənarda əlavə 40GW ilə 40GW-a çatdırılacaqdır.

Bütün yeni texnologiyalar kimi, yaşıl hidrogen ilkin tədqiqat və təkmilləşdirmədən əsas sənaye inkişafına doğru irəliləyir, nəticədə vahid qiymətləri aşağı düşür və dizayn, tikinti və quraşdırmada səmərəliliyin artmasına səbəb olur. Yaşıl hidrogen LCOH üç komponentdən ibarətdir: elektrolitik elementin dəyəri, bərpa olunan elektrik enerjisinin qiyməti və digər əməliyyat xərcləri. Ümumiyyətlə, elektrolitik hüceyrənin dəyəri yaşıl hidrogen LCOH-nin təxminən 20% ~ 25% -ni və elektrik enerjisinin ən böyük payını (70% ~ 75%) təşkil edir. Əməliyyat xərcləri nisbətən kiçikdir, ümumiyyətlə 5%-dən azdır.

Beynəlxalq miqyasda bərpa olunan enerjinin qiyməti (əsasən kommunal miqyasda günəş və külək) son 30 il ərzində əhəmiyyətli dərəcədə aşağı düşüb və onun bərabərləşdirilmiş enerji dəyəri (LCOE) indi kömürlə işləyən elektrik enerjisinə (30-50 dollar/MVt) yaxındır. , gələcəkdə bərpa olunan enerji mənbələrini daha rəqabətqabiliyyətli etmək. Bərpa olunan enerji xərcləri ildə 10% azalmağa davam edir və təxminən 2030-cu ilə qədər bərpa olunan enerji xərcləri təxminən $20/MVt-a çatacaq. Əməliyyat xərcləri əhəmiyyətli dərəcədə azaldıla bilməz, lakin hüceyrə vahidi xərcləri azaldıla bilər və günəş və ya külək enerjisi kimi hüceyrələr üçün də oxşar öyrənmə xərcləri əyrisi gözlənilir.

Solar PV 1970-ci illərdə hazırlanmış və 2010-cu ildə günəş PV LCoE-lərin qiyməti təxminən 500 dollar/MVt idi. Solar PV LCOE 2010-cu ildən bəri əhəmiyyətli dərəcədə azalıb və hazırda 30-50 ABŞ dolları/MWh təşkil edir. Elektrolitik hüceyrə texnologiyasının günəş fotovoltaik hüceyrə istehsalı üçün sənaye etalonuna bənzədiyini nəzərə alsaq, 2020-2030-cu illərdə elektrolitik hüceyrə texnologiyasının vahid dəyəri baxımından günəş fotovoltaik elementləri ilə oxşar trayektoriyanı izləyəcəyi ehtimal olunur. Eyni zamanda, son onillikdə külək üçün LCOE əhəmiyyətli dərəcədə azalıb, lakin daha az miqdarda (təxminən 50 faiz dənizdə və 60 faiz quruda).

Ölkəmiz elektrolitik su hidrogen istehsalı üçün bərpa olunan enerji mənbələrindən (məsələn, külək enerjisi, fotovoltaik, hidroenergetika) istifadə edir, elektrik enerjisinin qiyməti 0,25 yuan/kVt/saat aşağıda nəzarət edildikdə, hidrogen istehsalının dəyəri nisbi iqtisadi səmərəliliyə malikdir (15,3 ~ 20,9 yuan/kq). . Qələvi elektroliz və PEM elektroliz hidrogen istehsalının texniki-iqtisadi göstəriciləri Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

Elektrolitik hidrogen istehsalının maya dəyərinin hesablanması üsulu (1) və (2) tənliklərində göstərilmişdir. LCOE= sabit xərc/(hidrogen istehsalının miqdarı x istifadə müddəti) + əməliyyat dəyəri (1) Əməliyyat dəyəri = hidrogen hasilatı elektrik enerjisi istehlakı x elektrik enerjisi qiyməti + suyun qiyməti + avadanlığın istismar dəyəri (2) Qələvi elektroliz və PEM elektroliz layihələrinin qəbulu (1000 Nm3/saat) ) misal olaraq, layihələrin bütün həyat dövrünün 20 il, istismar müddəti isə 9×104 saat olduğunu fərz edək. Paket elektrolitik elementin, hidrogen təmizləyici qurğunun, material haqqının, mülki tikinti haqqının, quraşdırma xidmətinin haqqının və digər maddələrin sabit dəyəri elektroliz üçün 0,3 yuan/kVt/saat hesablanır. Xərclərin müqayisəsi Cədvəl 2-də göstərilmişdir.

Digər hidrogen istehsalı üsulları ilə müqayisədə, bərpa olunan enerjinin elektrik qiyməti 0,25 yuan / kWh-dən aşağı olarsa, yaşıl hidrogenin dəyəri təxminən 15 yuan / kq-a endirilə bilər ki, bu da xərc üstünlüyünə sahib olmağa başlayır. Karbon neytrallığı kontekstində, bərpa olunan enerji enerjisi istehsalı xərclərinin azaldılması, hidrogen istehsalı layihələrinin genişmiqyaslı inkişafı, elektrolitik hüceyrə enerji istehlakının və investisiya xərclərinin azaldılması, karbon vergisi və digər siyasətlərin rəhbərliyi ilə yol yaşıl hidrogen xərclərinin azaldılması tədricən aydın olacaq. Eyni zamanda, ənənəvi enerji mənbələrindən hidrogen istehsalı, karbon, kükürd və xlor kimi bir çox əlaqəli çirklərlə qarışdırılacağından və üst-üstə düşən təmizlənmə və CCUS xərcləri, faktiki istehsal dəyəri 20 yuan / kq-dan çox ola bilər.