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.
Ранее Электровести писали, что появилась новая технология электролиза AEM: ее создатели обещают снизить затраты, повысить производительность и в 10 рез увеличить срок службы.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
