Studie: Cena zeleného vodíku by měla v dalších dekádách znatelně poklesnout
Vodík, velice diskutované téma poslední doby, se v průběhu zvláště letošního roku a podpoře, které se mu dostává např. ze strany EU, pomalu vyvinul v neodmyslitelnou součást budoucí energetiky založené na obnovitelných zdrojích energie. Aktuálně je ovšem cena zeleného vodíku, tedy vodíku vyrobeného skrze elektrolýzu vody za pomoci energie z obnovitelných zdrojů, vysoká. Nicméně nejnovější studie ukazují, že jeho cena by měla mezi lety 2020 až 2050 znatelně poklesnout.
Studie, kterou si nechala vypracovat Mezinárodní rada pro čistou dopravu (ICCT), zkoumá tři scénáře výroby vodíku skrze elektrolýzu vody, jak v USA, tak i v EU, s využitím elektrické energie z obnovitelných zdrojů energie – konkrétně energie slunce a větru. Studie také mimo jiné srovnávala ostatní dostupné studie na toto téma a poukazovala na rozdíly, zejména v předpokladech týkajících se kapitálových nákladů (CAPEX).
Scénář 1
Prvním scénářem je připojení elektrolyzéru k rozvodné sítí, což znamená jeho maximální možné využití napříč celým rokem. Předpokladem scénáře je, že elektřina potřebná k elektrolýze vody bude pocházet z obnovitelných zdrojů, které si provozoval zařízení zajistí například pomocí dlouhodobých PPA kontraktů (Power Purchase Agreements).
Dle studie poklesne medián cen zeleného vodíku pro zařízení připojené k rozvodné síti a využívající pouze elektřinu z OZE z aktuální úrovně pohybující se v USA okolo 8,81 USD/kg, v případě EU okolo 13,11 USD/kg na hodnoty predikované pro rok 2050 – v případě USA na 5,77 USD/kg, pro EU pak na 7,69 USD/kg. Minimální cena má poklesnout z nynější úrovně 6,06 USD/kg v USA, resp. 4,83 USD/kg v EU na 4,15 USD/kg, resp. 3,21 USD/kg.
Scénář 2
Druhým scénářem je přímé napojení elektrolyzéru na obnovitelný zdroj energie – větrnou nebo solární elektrárnu. V tomto případě se nedá počítat s maximálním možným využitím elektrolyzéru napříč celým rokem, tzn. menší výnos z prodeje vodíku, ovšem cena elektřiny se v tomto případě uvažuje nižší, jelikož předpokladem scénáře je využití přímého vedení, kdy se neplatí regulovaná složka ceny elektrické energie (platba za přenos a distribuci apod).
Druhý scénář počítá s poklesem mediánu cen v USA z 10,61 USD/kg na 5,97 USD/kg v roce 2050. Pro EU z 19,23 USD/kg na 10,02 USD/kg. Minimální cena má poklesnout z nynější úrovně 4,56 USD/kg v USA, resp. 4,06 USD/kg v EU na 2,44 USD/kg, resp. 2,23 USD/kg.
Scénář 3
Posledním scénářem je využití elektrolyzéru jako úložiště energie, kdy je elektrolyzér připojen k rozvodné síti a je využíván pouze v době, kdy je v soustavě přebytek energie – např. v Německu byly v letošním roce na spotovém trhu k vidění relativně často záporné ceny elektrické energie v důsledku výroby OZE. Ve studii je vzhledem k velmi rozdílným podmínkám v závislosti na lokaci počítáno s využitím elektrolyzéru 4 hod/den.
Poslední scénář počítá s poklesem mediánu cen v USA z 11,02 USD/kg na 5,92 USD/kg v roce 2050. Pro EU z 10,85 USD/kg na 6,08 USD/kg. Minimální cena má poklesnout z nynější úrovně 6,10 USD/kg v USA, resp. 5,97 USD/kg v EU na hodnotu 4,75 USD/kg, resp. 6,67 USD/kg.
Strategie EU
EU před nedávnem přijala strategii, ve které oficiálně sází na vodík. Do roku 2024 chce na svém území vybudovat pro výrobu zeleného vodíku elektrolyzéry o výkonu nejméně 6 GW. Do roku 2030 by pak měl výkon dosahovat 40 GW, přičemž se odhaduje, že cena zeleného vodíku by měla být do roku 2030 konkurenceschopná ve srovnání s jinými formami výroby vodíku.
Jinou formou výroby je například parní reforming zemního plynu, takový vodík se pak označuje jako šedý. Pokud jsou vzniklé emise zachycovány – např. pomocí technologie Carbon Campture and Storage (CCS), jde pak o vodík modrý. Strategie EU tuto možnost výroby vodíku s využitím technologie CCS nevylučuje a počítá s využitím do té doby, než se stane zelený vodík konkurenceschopným.
Cena výroby šedého vodíku se liší dle regionu, např. v Nizozemsku se cena pohybuje okolo 1,04 EUR/kg.
Mohlo by vás zajímat:
Hmm, jak je možné, že cena poklesne? To tedy poklesne i cena elektrické energie, která se na výrobu použije. A bude o důvod více ji (EE) začít skladovat v akumulátorech s násobnou účinností uložení energie než ve vodíku. O bezpečnosti nehovoříc.
Naprostý souhlas. Jen pro úplnost doplním numerickou hodnotu, při současné technologii jsou baterky 3x účinnější než ukládání EE do vodíku.
V některých oblastech (dálkové letectví) je palivo dodnes nenahraditelné, takže slabou účinnost P2X jsu parciálně ochotný tolerovat. Musí ale jít o PRAKTICKÉ palivo, ne řídký a extrémně nepraktický vodík.
Souhlasím s Vámi, když jsem si o tom před časem dumal, vyšlo mi jako nejlepší syntetizovat methanol. Je to látka, která se dá jednoduše a efektivně (pomocí vodíku) syntetizovat. Dá se použít jako "drop-in" náhrada benzínu, je sice toxická (to je benzín taky), ale příjemně voní, je biologicky odbouratelná a rozpustná ve vodě.
A se skladováním není problém, stačily by plastové barely nebo jiné nádrže.
Před časem jsem narazil na studii, kde se hodnotilo jaké místa na světě jsou vhodné pro OZE syntézu paliv. Jde o to, aby ta místa měla co nejlepší kombinaci větru a Slunce tak, aby elektrolyzéry měly co nejvyšší koeficient využití, a snadná dostupnost. Top lokality jsou podle téhle studie Patagonie, mělčiny Severního moře, západní a jižní pobřeží Austrálie. Tam bych byl ochotný věřit, že budou lokality, kde se může rozběhnout syntéza paliv. Chce to ovšem dál pracovat na poklesu cen elektřiny z FVE+VtE a elektrolyzerů.
Jo, methanol je docela efektivní když se dělá přímo ze syntézního plynu. Syntetické uhlovodíky se většinou dělají dalším zpracováním toho methanolu, takže narůstá ztráta.
Jako drop-in náhrada benzinu nemá sice takovou energii, ale zase má dobré oktanové číslo (110). Hoří čistě takže bude fungovat i v turbínách, a je to dobré palivo i pro hodně palivových článků.
Jo, taky jsem četl že ty elektrolyzéry by měly jet co nejvíc aby to mělo cenu. Bývala vize že to bude z jádra, skoro všechny reaktory IV. generace jsou vysokoteplotní částečně proto že se počítalo s nějakou termální syntézou vodíku, ale smůla, všechno zůstalo na papíře. Budeme muset vyřešit problematické elektrolyzéry a ještě zlevnit ty OZE jak píšete.
Není to zbytečně složité stačil by dřevoplyn když to šlo za války proč ne teď.
Není to úplně jednoduché ale...
Lepší než vozit dřevo z kůrovcové kalamity do Číny.
Ad Bizon) Vysokoteplotní reaktory by byly ideální, bohužel to skončilo na neschopnosti jaderného průmyslu stavět levně, na čas a mít bezpečné reaktory.
Jestli něčemu v oblasti vodíku/syntetických paliv věřím, tak jsou to ekonomické zákonitosti, hlavně zkušenostní křivka. Čím více se to bude dělat tím více půjde cena dolů.
Taky si myslím, že začínat se má tam, kde to má nejdříve ekonomický smysl. Proto je prvnímu logickým cílem náhrada příšerně drahých ropných paliv a vodík v chemickém průmyslu (hlavně tam, kde nemají dostatek levného plynu na reforming).
To jsou samy o sobě obrovské trhy, které zajistí velký pokles cen. A pak nastupují další možnosti.
Energetik 007:
Dřevoplyn není moc dobře zpracovatelný, to je spíš pára s obsahem dlouhých uhlovodíků, kondenzací se z toho získává dehet, to se dá poslat přímo do motoru, ale potřebujete jej upravit a moderním by to moc nechutnalo.
Smysl by takový postup měl jenom v kombinaci s torefakcí biomasy kde by to ale nebyl plyn jen ze dřeva, ale plyn vznikly zahříváním obecné biomasy obsahující celulózu, lignin atd. Ideálně tedy ještě dost suché (sláma, dřevo...), mokrá je spíš pro BPS, stejně jako odpad z potravinářství.
Bizone,
nemáte něco víc k termální syntéze vodíku? Účinnost, postup atd.? Slyšel jsem tedy jenom o tom že se to mělo provádět tak že se bude elektrolyzovat pára (500°C a více). Ten postup by nemusel být vůbec závislý na nějakém vysokoteplotním reaktoru.
Doufám že máte pravdu, osobně jsu asi větší pesimista. 45% vodíku se spotřebuje v rafineriích kde je dostupný reformingem, ale těch dalších 45% na výrobu amoniaku by snad časem mohlo být odjinud.
Já mám o praktičnost vodíku strach kvůli precedentu z raketové techniky. Vodík je na orbitě prakticky IDEÁLNÍ palivo, má zdeleka nejvyšší specifický impuls(=efektivitu). Zkušenost s handlingem je přes 50 let, bezpečnost už je solidní. Přesto všechy systémy spoléhající na vodík (raketoplán, Ariane V, Delta IV) jsou mimořádně drahé. A naopak hráči kteří se na "ideální" vodík naprosto vykašlali (Soyuz, SpaceX) jsou ze všech jednoznačně nejlevnější.
Ad Carlos) Vysokoteplotní elektrolýza je jedna možnost, tam není potřeba extra vysoká teplota. Ty vysokoteplotní reaktory byly ale určené na na druhou možnost, vysokoteplotní chemickou syntézu vodíku. Existuje několik chemických cyklů kde na jedné straně vstupuje voda, a na druhé leze vodík. Jeden z takových cyklů je například Sulfur–iodine cycle, vyžaduje minimálně 850°C. Účinnost teoreticky solidní, ale nevím o tom že by prakticky fungoval nějaký pořádný pilotní projekt.
Ad Energetik 007) Z dřevoplynu by to taky šlo. Když je dělaný ze suchého dřeva tak je to podobné jako generátorový/uhelný/koksárenský plyn. Pro syntézu se všechny properou od vody a uhlovodíků, a zbyde syntézní plyn CO2 a H2. Na Youtube je pár maníků co mají elektrocentrály napojené přímo na zplyňovač dřeva, dobrá post-apo technologie :D
Shit, už mi z té CO2 hysterie taky hrabe. Syntézní plyn je samozřejmě CO a H2...
Nejen metanol, ale také etanol je dobré palivo. Před pár dny se na Osel.cz objevil článek o přípravě ethanolu z CO2, vody a elektřiny. https://www.osel.cz/11315-novy-elektrokatalyzator-exceluje-ve-vyrobe-etanolu-z-oxidu-uhliciteho-a-vody.html
Je pravda, že něco podobného jsem už četl před 4 lety, ale stejně je to zajímavé. Snad to někdy přejde do praxe.
FT syntézou se dají vyrobit různé uhlovodíky i alkoholy, pan Veselý ten methanol propagoval podle mně proto, že je to primární produkt jediné reakce, takže se nekupí neefektivity.
Ethanol a methanol mají jinak dost podobné vlastnosti jako paliva, s ethanolem je ale problém se zdaněním (chlast..) Ten článek o katalyzátoru neudává ani účinnost, ani konkrétní reakci kterou katalyzuje, takže o tom nevíme reálně vůbec nic... Jinak existují bakterie které umí produkovat bio-butanol. Ten už je dost podobný benzínu, voní jako uhlovodík a je i takový lehce mastný.
Myslím, že výrazná část produkce má nahrazovat zemní plyn, respektive bude tvořit určitý podíl plynu pro následné spalování.
Sleduj tohle https://cleantechnica.com/2019/03/03/belgian-scientists-announce-new-solar-panel-that-makes-hydrogen/
Komentáře v diskuzi mohou pouze přihlášení uživatelé. Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj níže.
V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.
Přihlásit se