A zöld hidrogén költsége 2030-ra várhatóan eléri a 0,7 EUR és 1,8 EUR/kg közötti, és 2050-ig a 0,3 EUR/kg és 0,9 EUR/kg közötti tartományt, az Európai Fotovoltaikus Technológiai és Innovációs Platform (European Technology and Innovation Platform for Photovoltaics) által vezetett európai kutatócsoport szerint. A tudósok megállapítása az volt, hogy a hidrogén fajlagos költsége (levelized cost of hydrogen, LCOH) a jelenlegi 0,031 EUR-0,081 EUR/kWh szintről 2030-ra 0,02-0,05 EUR/kWh szintre, 2050-re pedig 0,01-0,007 EUR/kWh közötti szintre fog mérséklődni.
Hidrogén ellátási rendszer Kölnben, Németországban.
Kép: DLR, wikimedia commons, https://bit.ly/3nOn47s
Az európai kutatók Európai Fotovoltaikus Technológiai és Innovációs Platform (European Technology and Innovation Platform for Photovoltaics, ETIP-PV) által vezetett csoportja a tőke (CAPEX) és a működési költség (operational expenditure, OPEX) értékelését tűzte ki célul az erőművi nagyságrendű naperőmű segítségével, hidrogén elektrolízisére és a következő három évtizedre vonatkozóan, és azt jelezték előre, hogy a zöld hidrogén költsége a jelenlegi 0,031-0,081 EUR/kWh helyett 2030-ra 0,02-0,05 EUR/kWh, míg 2050-re 0,01-0,027 EUR/kWh között lesz.
„A zöld hidrogén példátlan, a kereslet kiugró húzóerején alapuló növekedésének lehettünk tanúi, igazi megoldásokra és az erőművi nagyságrendű zöld hidrogén költségének masszív csökkentésére törekedtek, amelynek hajtómotorját a rendkívül alacsony költségű napelemek és elektrolizáló készülékek jelentik” – jelezte Christian Breyer, a finnországi Lappeenranta Műszaki Egyetem (Lappeenranta University of Technology, LUT) professzora a pv magazine felé. “Huge business opportunities arise right now, for companies and countries, but only smart decision-makers in industry and policy will benefit.”
Elemzésükből az derült ki, hogy az előrejelzett költségcsökkentés két tényező egyidejű áresésének eredménye lesz: az egyik az elektrolízist szolgáló erőművi nagyságrendű napelem erőművek ára, a másik magának a szolár eszközökhöz szükséges tőkének a csökkenése lesz; ezeket mindkét technológiára vonatkozóan ún. múltbeli tanulási sebességekre (historical learning rates, LR-k) alapozták. „A hidrogén fajlagos költségét (levelized cost of hydrogen, LCOH) öt Európán belüli és öt Európán kívüli, különböző nap besugárzási szintű helyszínre és több súlyozott átlagos tőkeköltségre (weighted average cost of capital, WACC) számították ki.
A helyszínek a következők voltak: Helsinki, Finország; München, Németország; Toulouse, Franciaország; Róma, Olaszország; Malaga, Spanyolország; Rajasthan, India; El Paso, Texas, USA; Nyugat-Ausztrália; Dél-Afrika; és a chilei Atacama-sivatag.
Napenergia
Az erőművi nagyságrendű naperőmű átlagos tőkeigényét (CAPEX) három különböző forgatókönyv alapján számították ki: A gyors növekedési forgatókönyvnél az előrejelzés a jelenlegi 0,047 EUR/kWh szintről 2030-ra 0,027 EUR/kWh szintre, 2050-re pedig 0,013 EUR/kWh szintre fog esni; az alapszintű növekedési forgatókönyv esetén ez az érték 2030-ra 0,031 EUR/kWh szintre, 2050-re pedig 0,019 EUR/kWh szintre fog zuhanni; míg a lassú növekedési forgatókönyvet figyelembe véve csak a 0,036 EUR/kWh-t éri el 2030-ig és a 0,025 EUR/kWh-t 2050-ig.
A kutatók azt feltételezték, hogy a modulok ára minden évben átlagosan konzervatív 25%-kal csökkenhet, és hogy a modulok hatékonysága 0,4%-kal növekedhet. 2020-ban az OPEX-et évente 9,4 EUR/kW nagyságúra becsülték, és azt feltételezték, hogy évente 10%-ot fog csökkenni.
Elektrolízis
A nagyüzemi elektrolizáló berendezéseknél a kutatók azt találták, hogy a CAPEX a gyors növekedési forgatókönyvnél a 2020-as 400 EUR/kW érték helyett 2030-ban a 230 EUR/kW, 2050-ben a 60 EUR/kW értékre eshet vissza. Továbbá arra is számítanak, hogy ez az ár tovább eshet, alapszintű növekedési forgatókönyv esetén elérheti a 260 EUR/kW-t 2030-ban és a 80 EUR/kW-t 2050-ben; és a lassú növekedési forgatókönyv szerint a 280 EUR/kW értéket 2030-ban és a 130 EUR/kW-ot 2050-ben.
„A legkorszerűbb lúgos elektrolizáló berendezések hatékonysága a beszámolók szerint 67%, ezért feltételezték, hogy az éves 0,3 százalékpontos növekedéssel 2050-re el fogják érni a 76%-ot” – fejtette ki bővebben a csoport. „A katalizátorok költsége nem tekinthető kritikusnak, mivel a víz lúgos elektrolízisének leggyakrabban használt katalizátora a nikkel”.
LCOH
Az LCOH kiszámításánál a kutatócsoport azt feltételezte, hogy a napelem erőmű az elektrolizáló berendezés bemeneti kapacitásához képest 1,33-szorosára túlméretezett. Ilyen konfigurációval az elektrolizáló berendezések 33%-kal több teljes terheléses órával (full load hours, FLH) fognak rendelkezni a napelemek egyes helyszíneken elért hozamához képest. A napelem erőmű hozamát tekintve az első évre 2%-os, utána évi 0,5%-os degradációt becsültek, míg az elektrolizáló berendezéseknél évi 0,10 és 1,50% közötti degradációt vettek figyelembe.
A tudósok meghatározták, hogy a napelemekkel előállított hidrogén jelenleg a chilei Atacama-sivatagban éri el a legalacsonyabb LCOH-t, a 0,031 EUR/kWh értéket, az egész világon ebben a régióban a legmagasabb a napbesugárzási érték; és a legnagyobbat, 0,081 EUR/kWh-t Helsinkiben állapítottak meg, a kiválasztott helyszínek közül ebben a régióban a legalacsonyabb a napsugárzás. „2030-a a LCOH körülbelül 33%-kal esik majd vissza, míg 2050-ig 67%-kal” – hangsúlyozták. „Figyelemre méltó, hogy a napelemekkel előállított elektromos áram költsége már körülbelül a LCOH 63%-át teszi ki, ami 2050-re körülbelül 74%-ra fog emelkedni. Ez arra utal, hogy az elektrolizáló berendezéshez szükséges tőke nem fog kiemelt szerepet betölteni a jövőbeli LCOH fejlődésében.”
A kutatók szerint az LCOH 2030-ig 0,020 EUR és 0,054 EUR/kWh vagy 0,7 és 1,8 EUR/kg közötti értéket, 2050-ig pedig 0,010 EUR és 0,027 EUR/kWh vagy 0,3 és 0,9 EUR/kg közötti értéket fog felvenni. „Már ebben az évtizedben megvalósul, hogy a napenergiával termelt hidrogén globális szinten kevésbé drága tüzelőanyaggá válik, mint a földgázból előállított és szénhez kötés útján tárolt hidrogén” – vonták le a következtetést. „A világ napenergia szempontjából legkedvezőbb helyszínei már ma is elérik a teljes versenyképességet a fosszilis metán-alapú hidrogénnel szemben, még a fosszilis szénmegkötés nélkül is” – tette hozzá Breyer. „Lejárt a cégtábla festés és a zöldre mosdatás kora, és a nagyobb iparágaknak, például az acélgyártásnak, a vegyiparnak, a tengeri szállításnak és a repülésnek valódi átállási stratégiákkal kell előrukkolniuk, és ezzel reagálni a politika és a befektetők réséről érkező óriási nyomásra.”
Megállapításaikat és a kapcsolódó módszertant a „A zöld hidrogén tényleges költsége (The True Cost of Solar Hydrogen)” címen tették közre az RRL Solar folyóiratban.
Forrás: pv-magazine