Исследователи Кельнского университета прикладных наук оценили потенциал Германии для децентрализованного производства зеленого водорода на основе солнечной электроэнергии и электролизных установок в различных сценариях. Они пришли к выводу, что эта комбинация уже сейчас конкурентоспособна по сравнению с голубым или серым водородом, производимым из ископаемого топлива. Их работа была сконцентрирована на щелочных электролизерах (AEM), которые они описали как зрелую технологию мегаваттного масштаба, и электролизерах с протонообменной мембраной (PEM), которые они определили как относительно новую технологию для маломасштабного применения. «Хотя щелочной электролиз является предпочтительной технологией, протонный электролиз постепенно завоевывает внимание ученых», — говорится в релизе.
В качестве места проведения тематического исследования исследователи выбрали Кельн, где несколько компаний производят и потребляют водород. В настоящее время спрос на водород на заправочных станциях в Кельне также растет. Они исходили из использования электролизной установки, работающей на солнечной электроэнергии, с производственной мощностью 21,36 кг в день. Щелочная установка была рассчитана на установленную мощность 49 киловатт, а протонообменный электролизер — на мощность 62 киловатта. Давление на выходе было указано как 29,9 бар для последнего и 9,9 бар для первого.
Исследователи изучили шесть различных сценариев: электролизер AEM, работающий от автономной солнечной электростанции мощностью 2,6 мегаватта и батареи емкостью 7 250 киловатт-часов; электролизер PEM, работающий от автономной солнечной электростанции мощностью 3,3 мегаватта и батареи емкостью 9. 125 киловатт-часов; электролизер AEM, работающий от подключенной к сети солнечной электростанции мощностью 850 киловатт; электролизер PEM, работающий от подключенной к сети солнечной электростанции мощностью 1 мегаватт; электролизер AEM, работающий от автономной солнечной электростанции мощностью 680 киловатт-часов с 1500 киловатт-часов и ограниченным временем работы; и PEM-электролизер, работающий от автономной солнечной электростанции мощностью 950 киловатт с батареей емкостью 2000 киловатт-часов и ограниченным временем работы.
Для последних двух сценариев время работы электролизера было выбрано таким образом, чтобы соответствовать фактическому времени производства электроэнергии. Стоимость водорода оценивалась с учетом первоначальных инвестиций в строительство систем, ежегодных эксплуатационных расходов, ежегодного производства водорода, ставки дисконтирования и срока службы системы, который для всех сценариев составляет
Более высокая нормированная стоимость водорода (LCOH) была зафиксирована для электролизеров, работающих с автономными солнечными электростанциями, что исследователи объясняют более высокими затратами, связанными с необходимостью приобретения аккумуляторной системы хранения электроэнергии. «В сценарии автономной работы с ограничениями мощность системы меньше, но значение LCOH остается высоким», — сказали исследователи. Они отметили, что наилучшие показатели были достигнуты при использовании солнечных электростанций, подключенных к сети, для электролизера AEM, который достиг себестоимости производства водорода в 6,23 евро за килограмм. Для сравнения, стоимость водорода для электролизера PEM, работающего от автономной солнечной электростанции с аккумуляторной системой, составляет 57,61 евро за килограмм. «Результаты ясно показывают, что идея запуска электролизеров в автономном режиме 24 часа в сутки, круглый год, экономически нецелесообразна, так как производимый водород очень дорог», — сказали исследователи.
Работа исследователей также предоставляет модель для определения размеров системы и позволяет рассчитать себестоимость водорода в любой точке мира путем изменения соответствующих входных параметров. Они представили ее в научной статье «Водород как энергоноситель: технико-экономическая оценка децентрализованного производства водорода в Германии», которая недавно была опубликована в журнале «Возобновляемая энергия».
Источник: https://www.pv-magazine.de/2021/12/16/photovoltaik-wasserstoff-koennte-in-deutschland-bereits-zum-preis-von-623-euro-pro-kilogramm-produziert-werden/
Перевод выполнен с разрешения редакции журнала pv mаgazine.
