Исследователи из немецкого Института солнечных энергетических систем, входящего в Общество Фраунгофера, (Fraunhofer ISE) опубликовали работу «Прогноз стоимости низкотемпературного электролиза».
Поскольку мир дружно устремился к светлому (зелёному) водородному будущему, «нужно сделать технологию электролиза зрелой и экономически конкурентоспособной для крупномасштабного использования. В связи с этим необходимо достоверное понимание структуры затрат на основные системы электролиза воды для принятия правильных мер по дальнейшему развитию технологии», — говорят авторы.
Ученые разработали фундаментальную модель затрат для щелочных электролизёров (AEL) и электролизеров с протонообменной мембраной (PEM), в которой подробно анализируются отдельные статьи расходов. «Доли затрат на отдельные подсистемы и компоненты определяются с помощью ценовых предложений от производителей и поставщиков и с помощью конкретных функций затрат».
В работе рассматриваются два типоразмера электролизёров обеих технологий – 5 МВт и 100 МВт.
Структура затрат, нынешняя (2020 год) и будущая (2030 год), на электролизёры «под ключ» показана на верхнем графике.
По прогнозу Fraunhofer ISE, стоимость щелочного электролизера мощностью 100 МВт снизится с 663 евро/кВт в 2020 году до 444 евро в 2030 году, а стоимость системы мощностью 5 МВт — с 949 до 726 евро. Для технологии PEM стоимость объекта мощностью 100 МВт должна снизиться с 720 до 500 евро, а для системы мощностью 5 МВт — с 980 до 730 евро за киловатт.
«В целом ожидается, что к 2030 году общие системные затраты составят 400-500 евро за киловатт, хотя децентрализованные системы меньшего размера останутся значительно дороже», — говорят представители Института.
Во всех рассмотренных случаях электролизный блок (стек) является самым дорогим компонентом системы. Щелочные стеки имеют преимущество в стоимости по сравнению с PEM, это преимущество сохранится и в будущем. Благодаря технологическому прогрессу и расширению активной зоны, удельные затраты на стеки могут быть снижены практически вдвое в течение 10 лет для обоих типов электролизёров, примерно с 200 евро/кВт постоянного тока до менее 90 евро/кВт постоянного тока для AEL и с 380 евро/кВт до примерно 220 евро/кВт для стеков PEM.
Однако в зависимости от размера электролизёра, экономические преимущества систем AEL «почти сводятся на нет из-за необходимости в дополнительном механическом компрессоре», — поясняют авторы.
Структура стоимости AEL и PEM блоков представлена на следующем графике:
Авторы подчёркивают, что многие компоненты влияют на стоимость как стеков, так и системы в целом. В частности, не следует недооценивать затраты на силовую электронику (выпрямитель и трансформатор), вклад которых в стоимость системы сопоставим со вкладом стеков.
В исследовании рассматриваются четыре различных пути снижения затрат на электролизные блоки: увеличение размеров стека, технологические усовершенствования, увеличение объемов производства (масштабирование) и усовершенствование производственных технологий (например, автоматизация). По мнению авторов, технологическое усовершенствование блоков AEL даст максимальное снижение затрат. Существенно могут повлиять на стоимость рост размеров и увеличение объёмов производства.
Сегодня массовое производство электролизных систем находится в самом начале пути, говорится в работе. Стандартизация и повышенная автоматизация производственных процессов имеют решающее значение для достижения целевых показателей по стоимости и объемам производства.
Как только будут введены в эксплуатацию первые установки мегаваттного масштаба, и заводы гигаваттного масштаба начнут производство, появится возможность получить более полное представление о текущих затратах и производственных процессах, что может привести к более точным оценкам перспектив снижения затрат, заключают авторы.
Отмечу, что оценка стоимости электролизёров в литературе довольно сильно отличается.
Так, в недавнем докладе МЭА (Global Hydrogen Review 2021) говорится, что установки под ключ стоят 1000-1750 долларов за киловатт (2020 год), а в Китае 750-1300 долларов за киловатт (а по некоторым источникам и 500 долларов / кВт). При этом МЭА указывает (впрочем, ссылаясь на Водородный совет), что к 2030 году стоимость сильно упадёт во всех сценариях, и окажется где-то в диапазоне 400-600 долларов, что близко к оценке Fraunhofer ISE.
В научной работе «Истинная стоимость солнечного водорода» прогнозируется, что стоимость электролизных установок «под ключ» снизится (в базовом сценарии) с нынешних 400 евро за кВт до 260 евро в 2030 году и 80 евро / кВт в 2050 году. То есть авторы полагают, что нынешние капитальные затраты на установку мощностью 100 МВт составят 400 евро за кВт, ссылаясь при этом на доклад IRENA «Вопросы снижения стоимости зеленого водорода». Это кажется чересчур оптимистичной оценкой.
По данным NEL, норвежского производителя электролизёров, нынешние планы расширения производства (500 МВт в год) позволят существенно снизить капитальные затраты. Судя по публикуемому компанией графику, где-то до 450 долларов за кВт. Дальнейшее расширение, по словам компании, ещё больше уменьшит стоимость электролизёров и позволит снизить стоимость зеленого водорода до 1,5 доллара за кг к 2025 году.
Уважаемые читатели !!
Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области «новой энергетики». Помогите, чем можете, пожалуйста.
Яндекс Кошелёк (ЮMoney)
Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241