Economic analysis ng green hydrogen production sa pamamagitan ng electrolysis mula sa renewable energy sources

Parami nang parami ang mga bansa na nagsisimulang magtakda ng mga madiskarteng layunin para sa enerhiya ng hydrogen, at ang ilang mga pamumuhunan ay may kaugaliang pagpapaunlad ng teknolohiyang berdeng hydrogen. Ang EU at China ay nangunguna sa pag-unlad na ito, na naghahanap ng mga first-mover na pakinabang sa teknolohiya at imprastraktura. Samantala, ang Japan, South Korea, France, Germany, Netherlands, New Zealand at Australia ay naglabas lahat ng mga diskarte sa enerhiya ng hydrogen at nakabuo ng mga pilot plan mula noong 2017. Noong 2021, naglabas ang EU ng isang estratehikong kinakailangan para sa enerhiya ng hydrogen, na nagmumungkahi na dagdagan ang kapasidad ng pagpapatakbo ng produksyon ng hydrogen sa mga electrolytic cell sa 6GW sa 2024 sa pamamagitan ng pag-asa sa hangin at solar energy, at sa 40GW sa 2030, ang kapasidad ng produksyon ng hydrogen sa EU ay tataas sa 40GW ng karagdagang 40GW sa labas ng EU.

Tulad ng lahat ng mga bagong teknolohiya, ang berdeng hydrogen ay lumilipat mula sa pangunahing pananaliksik at pag-unlad patungo sa pangunahing pag-unlad ng industriya, na nagreresulta sa mas mababang mga gastos sa yunit at pagtaas ng kahusayan sa disenyo, konstruksiyon at pag-install. Ang green hydrogen LCOH ay binubuo ng tatlong bahagi: electrolytic cell cost, renewable electricity price at iba pang operating cost. Sa pangkalahatan, ang halaga ng electrolytic cell ay nagkakahalaga ng halos 20% ~ 25% ng berdeng hydrogen LCOH, at ang pinakamalaking bahagi ng kuryente (70% ~ 75%). Ang mga gastos sa pagpapatakbo ay medyo maliit, sa pangkalahatan ay mas mababa sa 5%.

Sa buong mundo, ang presyo ng renewable energy (pangunahin ang utility-scale solar at wind) ay bumagsak nang malaki sa nakalipas na 30 taon, at ang equalized energy cost (LCOE) nito ay malapit na ngayon sa coal-fired power ($30-50/MWh) , na ginagawang mas cost-competitive ang mga renewable sa hinaharap. Ang mga gastos sa nababagong enerhiya ay patuloy na bumababa ng 10% sa isang taon, at sa bandang 2030 ang mga gastos sa nababagong enerhiya ay aabot sa humigit-kumulang $20/MWh. Ang mga gastos sa pagpapatakbo ay hindi maaaring makabuluhang bawasan, ngunit ang mga gastos sa cell unit ay maaaring mabawasan at ang isang katulad na curve ng gastos sa pag-aaral ay inaasahan para sa mga cell tulad ng para sa solar o wind power.

Ang Solar PV ay binuo noong 1970s at ang presyo ng solar PV LCoEs noong 2010 ay humigit-kumulang $500 /MWh. Ang Solar PV LCOE ay makabuluhang nabawasan mula noong 2010 at kasalukuyang $30 hanggang $50/MWh. Dahil ang electrolytic cell technology ay katulad ng pang-industriyang benchmark para sa solar photovoltaic cell production, mula 2020-2030, ang electrolytic cell technology ay malamang na sumunod sa isang katulad na trajectory bilang solar photovoltaic cells sa mga tuntunin ng unit cost. Kasabay nito, malaki ang pagbaba ng LCOE para sa hangin sa nakalipas na dekada, ngunit sa mas maliit na halaga (mga 50 porsiyento sa labas ng pampang at 60 porsiyento sa pampang).

Gumagamit ang ating bansa ng renewable energy sources (tulad ng wind power, photovoltaic, hydropower) para sa electrolytic water hydrogen production, kapag ang presyo ng kuryente ay kinokontrol sa 0.25 yuan /kWh sa ibaba, ang hydrogen production cost ay may relatibong economic efficiency (15.3 ~ 20.9 yuan /kg) . Ang mga teknikal at pang-ekonomiyang tagapagpahiwatig ng alkaline electrolysis at PEM electrolysis hydrogen production ay ipinapakita sa Talahanayan 1.

Ang paraan ng pagkalkula ng gastos ng produksyon ng electrolytic hydrogen ay ipinapakita sa mga equation (1) at (2). LCOE= fixed cost/(hydrogen production quantity x life) + operating cost (1) Operating cost = hydrogen production pagkonsumo ng kuryente x presyo ng kuryente + presyo ng tubig + equipment maintenance cost (2) Pagkuha ng alkaline electrolysis at PEM electrolysis projects (1000 Nm3/h ) bilang halimbawa, ipagpalagay na ang buong ikot ng buhay ng mga proyekto ay 20 taon at ang buhay ng pagpapatakbo ay 9×104h. Ang fixed cost ng package electrolytic cell, hydrogen purification device, material fee, civil construction fee, installation service fee at iba pang item ay kinakalkula sa 0.3 yuan /kWh para sa electrolysis. Ang paghahambing ng gastos ay ipinapakita sa Talahanayan 2.

Kung ikukumpara sa iba pang paraan ng produksyon ng hydrogen, kung ang presyo ng kuryente ng renewable energy ay mas mababa sa 0.25 yuan /kWh, ang halaga ng berdeng hydrogen ay maaaring bawasan sa humigit-kumulang 15 yuan /kg, na nagsisimulang magkaroon ng kalamangan sa gastos. Sa konteksto ng carbon neutrality, kasama ang pagbawas sa mga gastos sa pagbuo ng renewable energy power, ang malakihang pag-unlad ng mga proyekto sa produksyon ng hydrogen, ang pagbabawas ng electrolytic cell energy consumption at mga gastos sa pamumuhunan, at ang gabay ng carbon tax at iba pang mga patakaran, ang kalsada ng berdeng hydrogen na pagbabawas ng gastos ay unti-unting magiging malinaw. Kasabay nito, dahil ang produksyon ng hydrogen mula sa tradisyonal na pinagmumulan ng enerhiya ay ihahalo sa maraming kaugnay na dumi tulad ng carbon, sulfur at chlorine, at ang halaga ng superimposed purification at CCUS, ang aktwal na gastos sa produksyon ay maaaring lumampas sa 20 yuan /kg.