Истинската цена на зеления водород от слънцето пресметнаха учени
Истинската цена на слънчевия водород - True Cost of Solar Hydrogen. Така е озаглавена статията в специализираното издание RRL Solar на група европейски учени от редица институти и организации, опитали се да оценят капиталовите (CAPEX) и експлоатационни (OPEX) разходи на електролизата на водата, използваща слънчева енергия в голям промишлен мащаб и съответно стойността на зеления водород в бъдеще, до 2050 година.
Като основен метод на изследването авторите са използвали кривата на обучение за ключови технологии, тоест слънчевата фотоволтаична енергетика и електролизата.
Извършен е и анализ на чувствителността по отношение на търсенето на водород и различни входни параметри. В частност са използвани и предположения за бъдещата стойност на слънчевата енергия от 2019 г. представени в публикацията Impact of weighted average cost of capital, capital expenditure, and other parameters on future utility-scale PV levelised cost of electricity.
Авторите разглеждат десет местоположения – пет в Европа и пет извън нея, различаващи се по нивото на слънчева радиация, стойността на капитала (WACC) и съответно, стойността на слънчевата енергия. Това са Хелзинки във Финландия, Мюнхен в Германия, Тулуза във Франция, Рим в Италия, Малага в Испания, Раджастан в Индия, Ел Пасо в Тексас, САЩ, Западна Австралия, Южна Африка и пустинята Атакама в Чили, в които се отчита най-високата степен на инсолация. Данните за Финландия, Германия и Франция са в значителна степен репрезентативни и за Русия.
Изчисленията са направени по три сценария – базов (среден), бърз ръст и бавен ръст. За всеки е приложено съответстващото допускане за бъдещите разходи за слънчевата енергия и електролизаторите.
Електролизатори
Производството на водород с помощта на алкални електролизатори се използва за промишлени цели от 1920 година, пишат авторите. Според тях през 1956 г. в света са били изградени приблизително 20 ГВт (електрически). Годишният обем на продажби през 2019 г. обаче е оценява общо на 140 МВт.
Очаква се, че в бъдеще пазарът ще расте много бързо и според базовия сценарий, общата мощност на електролизаторите ще достигне 5000 ГВт (5 TВт). В сценария за бавен ръст, установената мощност се предвижда да е от порядъка на 1 ТВт, а за бързия ръст – 17 ТВт през 2050 г. Както се вижда трите сценария обхващат много широк диапазон.
Според прогнозата на авторите, стойността на електролизаторните инсталации, напълно завършени (CAPEX) ще спадне от настоящите 400 евро за кВт до 230 евро през 2030 г. и 60 евро през 2050 г. в сценария за бърз ръст. В базовия сценарий – става въпрос за 260 евро и 80 евро за кВт и в сценария за бавен ръст – до 280 евро и 130 евро за кВт съответно.
„Настоящият коефициент на полезно действие на алкалните електролизатори съставлява 67 % и се предполага, че до 2050 г. той ще ке увеличава от 0,3 % годишно до 76 %“, обясняват изследователите. „„Цената на катализаторите не се счита за критична, тъй като никелът е най-често срещаният електрокатализатор при електролизата на алкална вода. Изследванията на различни видове катализатори могат да доведат до по-ниски разходи за водород (LCOH) в бъдеще“.
Стойността на водорода (LCOH)
При изчисленията на LCOH авторите предполагат, че фотоволтаичната инсталация ще бъде с 1,33 пъти повече от електролизатора. Това ще позволи да се повиши коефициента на използване на установената мощност в сравнение коефициента на използване на слънчевата мощност. При такива условия, капацитет на електролизатор в Хелзинки ще е 18,5 % (минимумът от разглежданите местоположения), а в Чили – 49,1 % (максимумът).
Отчита се също така, че ефективността, както на слънчевите инсталации, така и на електролизаторите годишно намалява.
В изследването на учените се посочва, че настоящата минимална LCOH на водорода, произведен от електролизатори на основата на слънчева електроенергия в настоящия момент съставлява 0,031 евро за кВтч (в пустинята Атакама в Чили). Това отговаря на 1 евро за килограм Н2.
В Хелзинки, регионът с най-ниско ниво на слънчева радиация сред избраните местоположение, LCOH е 0,081 евро за кВтч или 2,7 евро за килограм водород.
През 2030 г. в базовия сценарий стойността ще спадне до 0,7-1,8 евро за килограм в зависимост от региона, е през 2050 г. – до 0,3-0,9 евро за килограм.
Отбелязва се също така, че цената на "слънчевия" водород днес е 63% от цената на слънчевата електроенергия, а до 2050 г. този дял ще нарасне до около 74%. Тоест „капиталовите разходи на електролизаторите няма да играят важна роля в бъдещото развитие на LCOH“.
„През това десетилетие слънчевият водород ще стане по-евтино гориво в световен мащаб от водорода, произведен от природен газ с CCS“, заключават авторите.
Икономиката на зеления водород е въпрос, по който има редица публикации, а оценките са различни. Засега светът разполага сам с теоретични постановки, а бъдещето ще покаже коя и най-близката прогноза.
Изследването може да прочетете на: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/solr.202100487
Вижте и изследването: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pip.3189