Група європейських дослідників з низки інститутів і організацій оцінила, скільки коштує водень, видобутий шляхом електролізу за допомогою сонячної енергії, та яка буде його вартість у майбутньому в різних країнах.
Результати наведено статті True Cost of Solar Hydrogen ("Справжня вартість сонячного водню"), яку опубліковано в журналі RRL Solar, передає RenEn.
Експерти спробували оцінити капітальні (CAPEX) і експлуатаційні витрати (OPEX) електролізу води з використанням сонячної енергії в великому промисловому масштабі й, відповідно, вартість "зеленого" водню до 2050 року.
Як основний метод дослідження автори використовували криві навчання для ключових технологій, тобто сонячної фотоелектричної енергетики та електролізерів. Також було проведено аналіз чутливості щодо попиту на водень і різних вхідних параметрів.
Автори розглянули 10 місць розташування: п'ять в Європі та п'ять поза нею, що відрізняються за рівнем сонячної радіації, вартості капіталу (WACC) і, відповідно, вартості сонячної енергії. Йдеться про: Гельсінкі, Фінляндія; Мюнхен, Німеччина; Тулуза, Франція; Рим, Італія; Малага, Іспанія; Раджастан, Індія; Ель-Пасо, Техас, США; Західна Австралія; Південна Африка; і пустеля Атакама в Чилі, у якій спостерігається найвищий рівень інсоляції.
Розрахунок проводився за трьома сценаріями: базового (середнього), швидкого зростання і повільного зростання. Для кожного застосовувалися відповідні припущення про майбутню вартість сонячної енергії (зокрема, з вищезгаданого дослідження) і електролізерів.
Електроліз
Виробництво водню за допомогою лужних електролізерів (AEC) використовується для промислових цілей із 1920 року, пишуть автори. За оцінками, з 1956 року у світі було встановлено приблизно 20 ГВт (електрична потужність). Однак річний обсяг продажів сьогодні оцінюється всього в 140 МВт (2019 рік).
Очікується, що в майбутньому ринок зростатиме дуже швидко, і в базовому сценарії загальна потужність електролізерів досягне 5000 ГВт (5 ТВт). У сценарії повільного зростання встановлена потужність становитиме 1 ТВт, швидкого зростання — 17 ТВт до 2050 року. Як ми бачимо, розкид "можливостей" дуже широкий.
За прогнозами авторів, вартість електролізних установок "під ключ" (CAPEX) знизиться з нинішніх 400 євро за кВт до 230 євро в 2030 р. і 60 євро у 2050 р. в сценарії швидкого зростання; до 260 євро і 80 євро/кВт в базовому сценарії; і до 280 євро і 130 євро/кВт в сценарії повільного зростання.
"Нинішній ККД лужних електролізерів становить 67%, і передбачається, що до 2050 року він буде збільшуватися на 0,3% за рік до 76%, — пояснюють дослідники. — Вартість каталізаторів не вважається критичною, тому що нікель є найбільш поширеним електрокаталізатором під час електролізу лужної води. Дослідження каталізаторів різного типу можуть привести до зниження вартості водню (LCOH) в майбутньому".
Вартість водню (LCOH)
Під час розрахунку LCOH автори припустили, що фотоелектрична установка буде в 1,33 раза більшою за потужністю, ніж електролізер. Це дає змогу підвищити КВВП електролізерів порівняно з КВВП сонячної генерації. За таких умов КВВП електролізера в Гельсінкі становитиме 18,5% (мінімум із розглянутих місцезнаходжень), а Чилі — 49,1% (максимум).
Також ураховується, що ефективність як сонячних установок, так і електролізерів щорічно знижується.
У роботі показано, що нинішня мінімальна LCOH водню, виробленого електролізом на основі сонячної електроенергії, нині становить 0,031 євро за кВт*год (пустеля Атакама в Чилі). Це відповідає 1 євро за кілограм H2.
У Гельсінкі, регіоні з найнижчим рівнем сонячної радіації серед вибраних розташувань, LCOH становить 0,081 євро/кВт*год, або 2,7 євро за кг водню.
До 2030 року в базовому сценарії вартість знизиться до 0,7-1,8 євро за кг залежно від регіону, а до 2050 року — до 0,3-0,9 євро за кг.
Зазначається, що вартість "сонячного" водню вже сьогодні на 63% складається з вартості сонячної електроенергії, а до 2050 року ця частка зросте приблизно до 74%. Тобто "капітальні витрати на електролізер не відіграватимуть важливої ролі в майбутньому розвитку LCOH".
"Уже протягом нинішнього десятиліття сонячний водень стане в усьому світі менш дорогим паливом порівняно з воднем, виробленим із природного газу з CCS", — підсумували автори.
Нагадаємо, що Україна та ще три країни хочуть створити "водневий коридор" до Європейського Союзу на базі газотранспортних систем.
Раніше ЕкоПолітика писала, скільки коштує встановити сонячні панелі та що потрібно знати про домашні СЕС.
