Поновлюваний водень конкурентоспроможний вже сьогодні?

В науковому журналі Nature Energy опублікована стаття, в якій стверджується, що водень, що отримується з відновлюваної електроенергії, «вже конкурентоспроможний по вартості» в деяких «нішах». При цьому додається, що «повна конкурентоспроможність» може бути досягнута приблизно через десятиліття.

Дані висновки контрастують з іншими роботами по поновлюваному водню, які відсувають досягнення конкурентоспроможності на більш віддалену перспективу. Наприклад, автори недавнього німецького дослідження  вважають, що електролізний водень може (при ряді допущень) стати конкурентоспроможним з природним газом десь до 2040 року.

У деяких наукових публікаціях міститься висновок, що до 2040 року водень стане панувати в сегменті довгострокового (у тому числі сезонного) зберігання енергії.

Деякі експерти в енергетиці скептично ставляться до того, що поновлюваний водень взагалі буде коли-небудь конкурентоспроможним.

У той же час на сьогоднішній день в технологічно розвинених країнах склалося розуміння, що «відновлюваний» (або «зелений»), тобто вироблений з вітрової або сонячної електроенергії методом електролізу водень, в майбутньому займе важливе місце в економіці.

Водень давно розглядається як потенційно важливою низьковуглецевою заміною природного газу (переважно метану) в енергетичній системі поряд з впровадженням поновлюваних джерел енергії.

Він може бути використаний для скорочення викидів в промислових процесах, таких як виробництво сталі, які вимагають використання вуглеводнів для одержання високих температур. Або він може замінити природний газ в системах теплопостачання будівель, вже підключених до газових мереж (з деякими модифікаціями котлів, трубопроводів та конфорок).

Для країн з холодним і помірно холодним кліматом, де пікове споживання газу відбувається в зимові місяці, сезонне накопичення енергії необхідно для доповнення системи з високою часткою відновлюваної енергії. «Зелений» водень — одне з найбільш ймовірних рішень цієї задачі.

Існує два основних способи отримання низьковуглецевого водню. Перший – це риформінг, при якому природний газ «перетворюється» на водень і CO2. Додавання в процес технологій уловлювання та зберігання вуглецю (CCS) означає, що цей CO2 не буде випущений в атмосферу (але це дорого і навряд чи дозволить уникнути викидів на 100%).

Другий шлях — електроліз води з використанням відновлювальної електрики. Проте в даний час вважається, що це більш дорога альтернатива, ніж технології перетворення викопного палива (навіть з CCS).

Інші можливі способи отримання водню, такі як «термохімічне розщеплення води» або штучний фотосинтез, знаходяться на більш ранніх стадіях розробки.

Розглянута сьогодні стаття обстоює точку зору, що «зелений» водень ще довго буде залишатися неконкурентоспроможним. Автори підрахували «з точки зору інвестора», що водень, отриманий з енергії вітру в Німеччині і Техасі, вже є економічно вигідним для малих і середніх споживачів газу, які зазвичай платять за сировину більше.

У статті також стверджується, що поновлюваний водень стане конкурентоспроможним з великомасштабним промисловим виробництвом водню на основі викопного палива в наступному десятилітті або близько цього. Це пояснюється падінням вартості енергії (у даному випадку) вітру і технологій електролізерів.

Ця ситуація зображена на графіку нижче. Згідно з дослідженням, поновлюваний водень в даний час економічно життєздатний в деяких випадках. В контексті статті це означає, що він може забезпечити більш високу віддачу для інвесторів, ніж інвестиції в ВДЕ електростанцію без водню, — якщо водень продається за ціною мінімум 3,23 долара США за кілограм в Німеччині і 3,53 долара США за кг. в Техасі.

стоимость водорода

У Німеччині досить посередній вітровий потенціал, тому в інших регіонах, де середня швидкість вітру вище, виробництво водню, при інших рівних умовах, може бути вигідніше, зазначають автори.

Слід зазначити, результати дослідження показують, що поновлюваний водень успішно конкурує з воднем, виробленим з викопного палива, навіть якщо не використовуються технології CCS. У цьому сенсі виробництва водню з природного газу з CCS не має сенсу, оскільки додає в процес додатковий «вартісний бар’єр».

Автори використовують кілька припущень, завдяки яким у статті зроблено сприятливий висновок щодо водню, одержуваного з відновлюваних джерел енергії.

По-перше, автори прийшли до висновку, що вартість електролізерів швидко падає (див. графік нижче). Дослідники проаналізували вартість електролізних технологій на основі різних джерел, включаючи дані виробників, операторів установок, статті в наукових журналах і інші доповіді. Крім того, ефективність перетворення водню в електрику також покращилася.

стоимость электролизеров

По-друге, результати наукової роботи ґрунтуються на умовах «оптимального розміру потужності» ВДЕ-електростанцій та електролізних установок. Наприклад, якщо вітряна турбіна працює у середньому з КВВП 30%, то будь-яка установка Power-to-Gas, встановлена при ній, повинна бути розрахована на використання більшої кількості енергії.

По-третє, у статті передбачається, що енергія вітру з часом стане набагато дешевше. Прогнозується, що ціни нових вітряних турбін будуть знижуватися на 4% в рік і впадуть приблизно в два рази до 2030 року. Також передбачається, що їх КВВП буде зростати на 0,7% в рік. В результаті LCOE вітрової енергії в Німеччині знизиться з нинішніх 54 євро за мегават-годину до 33 євро/мегават-годину до 2030 року. Аналогічне зниження передбачається і для Техасу.

Одержання дешевого водню при такій вартості ВДЕ електроенергії –також досить агресивне припущення.

Висновки:

Представлена наукова стаття містить розрахунки, на основі яких робляться висновки про швидке настання «повної» ринкової конкурентоспроможності «зеленого» водню.

Ми тут не верифікуємо ці розрахунки та припущення, лише відзначаємо, що деякі умови представляються нам занадто оптимістичними.

Тим не менш, дослідження допомагає обґрунтувати гіпотезу, що можливе істотне зниження вартості електролітичного водню, і що в кінцевому підсумку водень може грати більш важливу роль в енергосистемі.

Результати дослідження показують, що регулятори не повинні ігнорувати водень при розгляді питання про те, як перейти до енергосистеми, заснованої на відновлюваній енергії, говорять автори.

Дешевий водень з відновлюваних джерел полегшує повну декарбонізацію економіки з допомогою перетворення енергії в газ або рідини.

Категорії: Новини альтернативної енергетики,Технології

Відповісти

avatar