Группа европейских исследователей под руководством финского Технологического университета Лаппеенранты (LUT) изучила, как будут развиваться инвестиционные и эксплуатационные затраты на электролизные установки, использующие электроэнергию, выработанную солнечными электростанциями. Ученые пришли к выводу, что нормированная стоимость экологически чистого энергоносителя может снизиться с примерно 0,031 — 0,081 евро за киловатт-час в настоящее время до 0,02 — 0,05 евро в 2030 году и 0,01 — 0,027 евро в 2050 году.
«Мы наблюдаем беспрецедентный рост «зеленого» водорода, поскольку спрос на него растет, а стоимость в промышленных масштабах значительно снижается благодаря очень дешевой солнечной электроэнергии и дешевым электролизным установкам», — сказал журналу pv magazine Кристиан Брайер, профессор экономики солнечной энергетики в LUT. «Сейчас перед компаниями и странами открываются огромные возможности для бизнеса. Но только умные люди, принимающие решения в промышленности и политике, выиграют от этого».
Причины снижения затрат исследователи видят, с одной стороны, в том, что электролизные установки, работающие на электроэнергии от крупных с солнечных электростанций, могут работать все дешевле и дешевле, а с другой — в снижении инвестиционных затрат на сами солнечные электростанции. Анализ основан на исторических темпах обучения для обеих технологий и ряде других различных сценариев роста. «Нормированная стоимость водорода (LCOH) была рассчитана для пяти европейских и пяти неевропейских мест дислокации с различными уровнями солнечного излучения и различными средневзвешенными ставками стоимости капитала», — говорят авторы.
В частности, исследователи изучили такие места дислокации электролизных установок , как Хельсинки (Финляндия), Мюнхен (Германия), Тулуза (Франция), Рим (Италия), Малага (Испания), Раджастан (Индия), Эль-Пасо (Техас, США), Западная Австралия, Южная Африка и чилийская пустыня Атакама.
Солнечная энергетика
Эксперты рассчитали средние инвестиционные затраты на солнечную электроэнергию в промышленных масштабах для трех различных сценариев: Сценарий быстрого роста, в котором они прогнозируют снижение инвестиционных затрат с нынешних примерно 0,047 евро за киловатт-час до 0,027 евро в 2030 году и 0,013 евро в 2050 году; сценарий низких темпов роста, при котором прогнозируется снижение до 0,031 евро за киловатт-час в 2030 году и 0,019 евро в 2050 году; и сценарий медленных темпов роста, при котором инвестиционные затраты достигнут только 0,036 евро за киловатт-час в 2030 году и 0,025 евро в 2050 году.
Ученые исходили из того, что средняя цена солнечной батареи падает на консервативные 25 процентов каждый год, и что средняя эффективность её улучшается на 0,4 процента в год. Эксплуатационные расходы в 2020 году оценивались в 9,4 евро за киловатт-час в год. Исследователи также предполагают, что эксплуатационные расходы будут снижаться на десять процентов в год.
Электролиз
Для крупномасштабных электролизных установок инвестиционные затраты могут снизиться с 400 евро за киловатт в 2020 году до 230 евро в 2030 году и 60 евро в 2050 году при сценарии быстрого роста, говорят исследователи. В сценарии базового роста они снижаются до 260 евро за киловатт в 2030 году и 80 евро в 2050 году, а в сценарии медленного роста — до 280 евро за киловатт в 2030 году и 130 евро в 2050 году.
«По имеющимся данным, эффективность щелочных электролизных установок составляет 67 процентов, и предполагается, что она будет увеличиваться на 0,3 процентных пункта в год и достигнет 76 процентов к 2050 году», — добавили авторы. «Стоимость катализатора не считается критической, так как никель является наиболее распространенным электрокатализатором при электролизе щелочной воды».
Нормированная стоимость солнечного водорода
При расчете нормированной стоимости продукции исследовательская группа исходила из того, что мощность солнечной электростанции завышена по отношению к входной мощности электролизной установки с коэффициентом 1,33. При такой конфигурации электролизные установки работают на 33 процента больше часов полной нагрузки по сравнению с выработкой солнечных электростанций на каждом месте дислокации. Для расчета выработки оценивается ухудшение на два процента в первый год и ежегодное ухудшение на 0,5 процента в последующие годы. Для электролизных установок исследователи предполагают ежегодное снижение эффективности от 0,10 до 1,50 процента.
По данным ученых, текущая нормированная стоимость водорода самая низкая в чилийской пустыне Атакама — регионе с самой высокой солнечной радиацией в мире — 0,031 евро за киловатт-час, а самая высокая в Хельсинки, регионе с самой низкой солнечной радиацией среди выбранных мест дислокации, — 0,081 евро за киловатт-час. «К 2030 году нормированная стоимость водорода снизится примерно на 33 процента, а к 2050 году — на 67 процентов», — отмечают исследователи. «Примечательно, что стоимость солнечной электроэнергии уже сейчас составляет около 63 процентов от нормированной стоимости водорода, а к 2050 году возрастет до 74 процентов. Это говорит о том, что инвестиционные затраты на электролизные установки не будут играть большой роли в будущем развитии нормированной стоимости».
По мнению исследователей, нормированная стоимость водорода снизится до 0,020 — 0,054 евро за киловатт-час, или 0,7 — 1,8 евро за килограмм, к 2030 году и до 0,010 — 0,027 евро за киловатт-час, или 0,3 — 0,9 евро за килограмм, к 2050 году. «Уже в этом десятилетии солнечный водород будет дешевле во всем мире по сравнению с водородом, произведенным из природного газа с улавливанием и хранением углерода», — говорится в заключении. «Лучшие солнечные производственные площадки в мире уже достигли полной конкурентоспособности по сравнению с ископаемым водородом на основе метана, даже без улавливания углерода ископаемого топлива», — добавил Брайер. Время побелки и озеленения прошло. Крупные отрасли промышленности, такие как сталелитейная, химическая, морские перевозки и авиация, должны разработать реальные стратегии конверсии, чтобы ответить на массированное политическое давление и давление инвесторов.»
Исследовательская группа описала свои выводы и соответствующую методологию в статье «Истинная стоимость солнечного водорода», опубликованной в журнале RRL Solar. В группу входят ученые из LUT, Баскского исследовательского и технологического альянса (BRTA) в Испании, итальянского исследовательского института Eurac, Объединенного исследовательского центра Европейской комиссии (JRC) и Института Беккереля в Бельгии.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2021/09/20/kosten-fuer-solarstrom-wasserstoff-sinken-bis-2030-auf-07-bis-180-euro-pro-kilogramm/
Перевод выполнен с разрешения редакции журнала pv—mаgazine.
