Жаңартылатын энергия көздерінен электролиз арқылы жасыл сутегі өндірісінің экономикалық талдауы

Көптеген елдер сутегі энергетикасы бойынша стратегиялық мақсаттар қоя бастады, ал кейбір инвестициялар жасыл сутегі технологиясын дамытуға ұмтылуда. ЕО мен Қытай технология мен инфрақұрылымдағы бірінші кезектегі артықшылықтарды іздей отырып, бұл дамуды басқарады. Сонымен қатар, Жапония, Оңтүстік Корея, Франция, Германия, Нидерланды, Жаңа Зеландия және Австралия 2017 жылдан бастап сутегі энергетикасы бойынша стратегияларды шығарды және пилоттық жоспарларды әзірледі. 2021 жылы ЕО сутегі энергиясына стратегиялық талап қойып, жұмыс қабілеттілігін арттыруды ұсынды. 2024 жылға қарай жел және күн энергиясын пайдалану арқылы электролиттік ұяшықтарда сутегі өндірісін 6 ГВт-қа дейін, ал 2030 жылға қарай 40 ГВт-қа дейін, ЕО-да сутегі өндірісінің қуаты ЕО-дан тыс қосымша 40 ГВт-қа 40 ГВт-қа дейін ұлғайтылады.

Барлық жаңа технологиялар сияқты, жасыл сутегі бастапқы зерттеулер мен әзірлемелерден негізгі өнеркәсіптік дамуға көшуде, нәтижесінде бірліктің құны төмендейді және жобалау, құрылыс және монтаждаудағы тиімділік артады. Жасыл сутегі LCOH үш құрамдас бөліктен тұрады: электролиттік ұяшық құны, жаңартылатын электр энергиясының бағасы және басқа операциялық шығындар. Жалпы алғанда, электролиттік ұяшықтардың құны жасыл сутегі LCOH шамамен 20% ~ 25% құрайды, ал электр энергиясының ең үлкен үлесі (70% ~ 75%). Операциялық шығындар салыстырмалы түрде аз, әдетте 5%-дан аз.

Халықаралық деңгейде жаңартылатын энергияның бағасы (негізінен күн және жел) соңғы 30 жылда айтарлықтай төмендеді және оның теңестірілген энергия құны (LCOE) қазір көмірмен жұмыс істейтін энергияға (30-50 доллар / МВт/сағ) жақын. , болашақта жаңартылатын энергия көздерін бәсекеге қабілетті ету. Жаңартылатын энергия шығындары жылына 10%-ға төмендейді және шамамен 2030 жылға қарай жаңартылатын энергия шығындары шамамен $20/МВт/сағ жетеді. Операциялық шығындарды айтарлықтай азайту мүмкін емес, бірақ ұяшық бірлігінің шығындарын азайтуға болады және күн немесе жел энергиясы сияқты ұяшықтар үшін ұқсас оқу құнының қисығы күтілуде.

Solar PV 1970 жылдары жасалған және 2010 жылы күн PV LCoE бағасы шамамен $500 / МВт сағ болды. Solar PV LCOE 2010 жылдан бері айтарлықтай төмендеді және қазіргі уақытта $30-дан $50/МВт/сағ. құрайды. Электролиттік ұяшықтар технологиясы күн фотоэлементтерін өндіруге арналған өнеркәсіптік эталонға ұқсас екенін ескере отырып, 2020-2030 жылдар аралығында электролиттік ұяшықтар технологиясы бірлігінің құны бойынша күн фотоэлементтері сияқты ұқсас траекторияны ұстануы мүмкін. Сонымен қатар, желге арналған LCOE соңғы онжылдықта айтарлықтай төмендеді, бірақ азырақ мөлшерге (шамамен 50% теңізде және 60% құрлықта).

Біздің ел электр қуатының бағасы 0,25 юань/кВт/сағ төмен бақыланатын сутегі электролиттік сутегі өндірісі үшін жаңартылатын энергия көздерін (жел энергиясы, фотоэлектрлік, гидроэнергетика сияқты) пайдаланады, сутегі өндіру құны салыстырмалы экономикалық тиімділікке ие (15,3 ~ 20,9 юань/кг). . Сілтілік электролиздің және ПЭМ электролизінің сутегі өндірісінің техникалық-экономикалық көрсеткіштері 1-кестеде көрсетілген.

Электролиттік сутегі өндірісінің өзіндік құнын есептеу әдісі (1) және (2) теңдеулерде көрсетілген. LCOE= тұрақты құн/(сутегін өндіру көлемі x қызмет ету мерзімі) + пайдалану құны (1) Пайдалану құны = сутегі өндірісі электр энергиясын тұтыну x электр энергиясының бағасы + су бағасы + жабдықты ұстау құны (2) Сілтілік электролиз және PEM электролиз жобаларын алу (1000 Нм3/сағ) ) мысал ретінде жобалардың бүкіл өмірлік циклі 20 жыл және пайдалану мерзімі 9×104 сағ деп есептейік. Қаптаманың электролиттік элементінің, сутегін тазартатын құрылғының, материалды төлеудің, азаматтық құрылыстың ақысы, монтаждау қызметінің ақысы және басқа заттардың тұрақты құны электролиз үшін 0,3 юань/кВт сағ мөлшерінде есептеледі. Шығындарды салыстыру 2-кестеде көрсетілген.

Сутегін өндірудің басқа әдістерімен салыстырғанда, жаңартылатын энергияның электр қуатының бағасы 0,25 юань / кВтсағ төмен болса, жасыл сутегінің құны шамамен 15 юань / кг-ға дейін төмендетілуі мүмкін, бұл шығындардың артықшылығына ие бола бастайды. Көміртекті бейтараптық жағдайында жаңартылатын энергия көздерін өндіру шығындарын азайту, сутегі өндіру жобаларын ауқымды дамыту, электролиттік ұяшықтардың энергия тұтынуын және инвестициялық шығындарды азайту, көміртегі салығын және басқа да саясаттарды басшылыққа ала отырып, жол жасыл сутегі құнының төмендеуі бірте-бірте анық болады. Сонымен қатар, дәстүрлі энергия көздерінен сутегі өндірісі көміртегі, күкірт және хлор сияқты көптеген байланысты қоспалармен араласатындықтан және қабатталған тазарту және CCUS құны, нақты өндіріс құны 20 юань / кг-нан асуы мүмкін.