Группа европейских исследователей из ряда институтов и организаций оценила, сколько стоит водород, добытый путем электролиза с помощью солнечной энергии, и какова будет его стоимость в будущем в разных странах.
Результаты приведены статьи True Cost of Solar Hydrogen ("Настоящая стоимость солнечного водорода"), опубликованной в журнале RRL Solar, передает RenEn.
Эксперты попытались оценить капитальные (CAPEX) и эксплуатационные расходы (OPEX) электролиза воды с использованием солнечной энергии в крупном промышленном масштабе и, соответственно, стоимость "зеленого" водорода до 2050 года.
В качестве основного метода исследования авторы использовали кривые обучения для ключевых технологий, то есть солнечной фотоэлектрической энергетики и электролизеров. Также был проведен анализ чувствительности по спросу на водород и различных входных параметров.
Авторы рассмотрели 10 мест расположения: пять в Европе и пять вне ее, отличающиеся по уровню солнечной радиации, стоимости капитала (WACC) и, соответственно, стоимости солнечной энергии. Речь идет о: Хельсинки, Финляндия; Мюнхен, Германия; Тулуза, Франция; Рим, Италия; Малага, Испания; Раджастан, Индия; Эль-Пасо, Техас, США; Западная Австралия; Южная Африка; и пустыня Атакама в Чили, в которой наблюдается высокий уровень инсоляции.
Расчет проводился по трем сценариям: базового (среднего), быстрого роста и медленного роста. Для каждого применялись соответствующие предположения о будущей стоимости солнечной энергии и электролизеров.
Электролиз
Производство водорода с помощью щелочных электролизеров (AEC) используется для промышленных целей с 1920 года, пишут авторы. По оценкам, с 1956 года в мире было установлено около 20 ГВт (электрическая мощность). Однако годовой объем продаж сегодня оценивается всего в 140 МВт (2019).
Ожидается, что в будущем рынок будет расти очень быстро, и в базовом сценарии общая мощность электролизеров достигнет 5000 ГВт (5 ТВт). В сценарии медленного роста установленная мощность составит 1 ТВт, быстрого роста — 17 ТВт до 2050 года. Как мы видим, разброс "возможностей" очень широк.
По прогнозам авторов, стоимость электролизных установок "под ключ" (CAPEX) снизится с нынешних 400 евро за кВт до 230 евро в 2030 и 60 евро в 2050 в сценарии быстрого роста; до 260 евро и 80 евро/кВт в базовом сценарии; и до 280 евро и 130 евро/кВт в сценарии медленного роста.
"Нынешний КПД щелочных электролизеров составляет 67%, и предполагается, что к 2050 году он будет увеличиваться на 0,3% в год до 76%, — объясняют исследователи. — Стоимость катализаторов считается критической, так как никель является наиболее распространенным электрокатализатором во время электролиза щелочной воды. Исследование катализаторов различного типа могут привести к снижению стоимости водорода (LCOH) в будущем".
Стоимость водорода (LCOH)
При расчете LCOH авторы предположили, что фотоэлектрическая установка будет в 1,33 раза больше по мощности, чем электролизер. Это позволяет повысить КИУМ электролизеров по сравнению с КИУМ солнечной генерации. При таких условиях КИУМ электролизера в Хельсинки составит 18,5% (минимум из рассмотренных местонахождений), а Чили — 49,1% (максимум).
Также учитывается, что эффективность как солнечных установок, так и электролизеров ежегодно снижается.
В работе показано, что нынешняя минимальная LCOH водорода, производимого электролизом на основе солнечной электроэнергии, в настоящее время составляет 0,031 евро за кВт*ч (пустыня Атакама в Чили). Это соответствует 1 евро за кг H2.
В Хельсинки, регионе с самым низким уровнем солнечной радиации среди выбранных расположений, LCOH составляет 0,081 евро/кВт*ч, или 2,7 евро за кг водорода.
К 2030 году в базовом сценарии стоимость снизится до 0,7-1,8 евро за кг в зависимости от региона, а к 2050 году — до 0,3-0,9 евро за кг.
Отмечается, что стоимость "солнечного" водорода уже сегодня на 63% состоит из стоимости солнечной электроэнергии, а до 2050 года эта доля вырастет примерно до 74%. То есть "капитальные затраты на электролизер не будут играть важной роли в будущем развитии LCOH".
"Уже в течение нынешнего десятилетия солнечный водород станет во всем мире менее дорогим топливом по сравнению с водородом, произведенным из природного газа с CCS", — подытожили авторы.
Напомним, что Украина и еще три страны хотят создать "водородный коридор" в Европейский Союз на базе газотранспортных систем.
Ранее ЭкоПолитика писала, сколько стоит установить солнечные панели и что нужно знать о домашних СЭС.
