Зміст журналів



Оцінка сердньозваженої собівартості виробництва водню в Україні

Лещенко І.Ч., канд. техн. наук, ст. наук. співр.
Інститут загальної енергетики НАН України, вул. Антоновича, 172. м. Київ, 03150, Україна
Мова: українська
Джерело: Проблеми загальної енергетики, 2021, 2(65):4―11
https://doi.org/10.15407/pge2021.02.004
Рубрика: Математичне моделювання енергетичних об'єктів і систем
УДК: 620.9
Надійшла: 17.03.2021
Опубліковано: 29.06.2021

Анотація:

Наведено огляд можливих технологій декарбонізації газової галузі, зокрема, технологій Power-to-Gas, що використовують відновлювану або надлишкову електроенергію для виробництва водню за допомогою електролізу води. Наведено порівняння основних типів електролізерів для виробництва водню – лужних та з протонообмінною мембраною (РЕМ), і зроблено висновок про доцільність застосування саме РЕМ електролізерів для виробництва водню з використанням електроенергії, виробленої відновлюваними джерелами. Наведено порівняльний аналіз доступних літературних джерел, які приводять найбільш обґрунтовані оцінки собівартості виробництва «зеленого» водню.
Наведено математичну залежність для визначення середньозваженої собівартості виробництва водню за життєвий цикл та вихідні дані для розрахунків. сформовані на основі літературних джерел та власних припущень з урахуванням конкретних можливих умов роботи РЕМ електролізера в нашій країні, та результати розрахунків, виконаних автором.
Результати проведених розрахунків показали, що ключовими вихідними параметрами, які впливають на собівартість виробництва водню в умовах України, як і в інших країнах, є капітальні витрати на будівництво електролізера, його коефіцієнт використання встановленої потужності та вартість електроенергії. За рахунок вибору схеми організації електропостачання для електролізера можна досягти збільшення його коефіцієнта використання встановленої потужності і, відповідно, зменшення середньозваженої собівартості виробництва водню. Зокрема, при використанні у нічний період електроенергії, відпущеної АЕС за нічним тарифом, можна зменшити собівартість виробництва водню для технологічного об’єкта ФЕС – РЕМ електролізер з 15,73 дол. США/кг Н2 до 7,34 дол. США/кг Н2.
Аналіз результатів розрахунків показав, що отримані значення собівартості виробництва водню в умовах нашої країни для режимів прямого підключення електролізеру до ВДЕ та підключення електролізера до мережі дають співставні з європейськими оцінки собівартості виробництва водню.

Ключовi слова: декарбонізація, газова галузь, електролізер, виробництво водню, середньозважена собівартість

Лiтература:

  1. The Oil and Gas Industry in Energy Transitions. World Energy Outlook special report. January 2020. URL: https://www.iea.org/reports/the-oil-and-gas-industry-in-energy-transitions (дата звернення: 11.03.2021).
  2. Hydrogen from renewable power: Technology outlook for the energy transition. International Renewable Energy Agency IRENA. 2018. URL:https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2018/Sep/%_Hydrogen_from_renewable_power_2018.pdf (дата звернення: 25.12.2020).
  3. The Future of Hydrogen. IEA Tech. rep. 2019. URL https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen (дата звернення: 15.09.2020).
  4. The World’s Most Efficient and Reliable Electrolysers. Nel Hydrogen Electrolysers. URL: https://nelhydrogen.com/wp-content/uploads/2020/03/Electrolysers-Brochure-Rev-C.pdf (дата звернення: 22.12.2020).
  5. Denis Thomas Large scale PEM electrolysis: technology status and upscaling strategies. Hydrogenics. October 2019. Brussels (BE). URL: http://hybalance.eu/wp-content/uploads/2019/10/Large-scale-PEM-electrolysis.pdf (дата звернення: 17.12.2020).
  6. Silyzer 300. The next paradigm of PEM electrolysis. URL: https://assets.siemens-energy.com/siemens/assets/api/uuid:a193b68f-7ab4-4536-abe2-c23e01d0b526/datasheet-silyzer300.pdf (дата звернення: 03.03.2021).
  7. Kuhn K.-J. Electrolysis / eFuels. Pathways to synthetic eFuels. Siemens Energy. URL: https://www.wko.at/site/OEGEW/Veranstaltungen/co-electrolysis-and-synthesis.pdf/ (дата звернення: 03.03.2021).
  8. IRENA. Hydrogen: A renewable energy perspective. International Renewable Energy Agency. 2019. 52 р. URL: https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Sep/ IRENA_Hydrogen_2019.pdf (дата звернення: 02.10.2020).
  9. Christensen A. Assessment of Hydrogen Production Costs from Electrolysis: United States and Europe. International Council on Clean Transportation. 2020. URL: https://theicct.org/publications/assessment-hydrogen-production-costs-electrolysis-united-states-and-europe (дата звернення: 02.10.2020).
  10. Grimm A., de Jong W.A., Kramer G.J. Renewable hydrogen production: A techno-economic comparison of photoelectrochemicalcells and photovoltaic-electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy. Vol. 45. Issue 43. P. 22545—22555 (дата звернення: 05.11.2020). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.06.092
  11. Yates J., Daiyan R., Patterson R., Egan R., Amal R., Ho-Baille A., Chang N.L. Techno-economic Analysis of Hydrogen Electrolysis from Off-Grid Stand-Alone Photovoltaics Incorporating Uncertainty Analysis. Cell Reports Physical Science. 2020. Vol. 1, Issue 10. Р. 100209 (дата звернення: 17.11.2020). https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2020.100209
  12. Schmidt O., Gambhir A., Staffell I., Hawkes A., Nelson J., Few S. Future cost and performance of water electrolysis: An expert elicitation study. International Journal of Hydrogen Energy. Vol. 42, Issue 52. 2017. P. 30470—30492 (дата звернення: 05.10.2020). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.10.045
  13. Gas for Climate. The optimal role for gas in a net-zero emissions energy system. Navigant. 2019. 238 p. URL: https://gasforclimate2050.eu/wp-content/uploads/2020/03/Navigant-Gas-for-Climate-The-optimal-role-for-gas-in-a-net-zero-emissions-energy-system-March-2019.pdf (дата звернення: 30.08.2020).
  14. Lazard’s levelized cost of energy analysis – version 14.0. October 2020. URL: https://www.lazard.com/perspective/levelized-cost-of-energy-and-levelized-cost-of-storage-2020/#:~:text=Lazard's latest annual Levelized Cost,build basis C continue to maintain (дата звернення: 25.09.2020).
  15. Податковий кодекс України. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/2755-17#Text (дата звернення: 25.09.2020).
  16. Про встановлення «зелених» тарифів на електричну енергію та надбавки до «зелених» тарифів за дотримання рівня використання обладнання українського виробництва для суб’єктів господарювання: Постанова НКРЕКП від 30.09.2020 № 1787. URL: https://www.nerc.gov.ua/data/filearch/postanovy/2020/p1787-d-2020.pdf/ (дата звернення: 30.10.2020).
  17. Енергоатом-Трейдинг продав на аукціоні 3,28 тис. МВт-г нічної електроенергії. URL: http://www.energoatom.com.ua/ua/press_centr-19/novini_kompanii-20/p/energoatom_trejding_prodav_na_aukcioni_3_28_tis._mvt_g_nicnoi_elektroenergii-46425 (дата звернення: 03.12.2020).

Скачування:

Повний текст (PDF)