بالإضافة إلى تكلفة الكهرباء، يعتمد سعر الهيدروجين إلى حد كبير على تكلفة الاستثمار الأولية للمحلل الكهربائي. كلما قلت ساعات التحميل الكامل، زاد التأثير. يرى المحلل بلومبرج إن إي إف (BNEF) عددًا من المسارات المحتملة المختلفة لتطور السوق.
تحتوي جميع المحللات الكهربائية على كومة خاصة بالتكنولوجيا في مركزها، حيث يتم تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين. ويتكون هذا من صفائح ثنائية القطب ملحومة وأغشية بلاستيكية ذات طبقات بعناية، وهي من بين عوامل التكلفة الرئيسية في كل محطة للتحليل الكهربائي. تحدث شياو تينغ وانغ، المحلل في بلومبرج إن إي إف، إلى 20 شركة في جميع أنحاء العالم كجزء من دراسة الشركة "يمكن أن ينخفض الإنفاق الرأسمالي لنظام التحليل الكهربائي بنسبة 30٪ بحلول عام 2025". وقد أعطاها هذا نظرة ثاقبة على هيكل التكلفة لـ 30 مشروعًا ومكنها من تحديد مكونات السعر لمحطة التحليل الكهربائي القلوي بقدرة 10 ميجاوات في الصين في عام 2021، على سبيل المثال.
وقال وانغ إن المكدس يمثل حوالي 33% من إجمالي التكاليف، ويأتي 40% من التكاليف من المعدات التقنية الأخرى، بما في ذلك إلكترونيات الطاقة، وفصل الغاز والسوائل، وتنقية الغاز (انظر الرسم البياني أدناه). ويعزى 27% أخرى من التكاليف إلى نفقات المشروع الأخرى، مثل الهندسة المدنية وتركيب المعدات والإسكان.
القلوية الصينية
ذكر تقرير BNEF أن النظام القلوي بقدرة 10 ميجاوات غالبًا ما يتكون من مجموعتين من 5 ميجاوات توفران الهيدروجين عند 16 بار. عادةً ما تقدم الشركة المصنعة حلاً كاملاً مع جميع الملحقات والتركيب. تلقى المطورون الصينيون مثل هذا العرض في عام 2021 مقابل مبلغ زهيد يصل إلى 303 دولارات لكل كيلووات، أي ما مجموعه حوالي 3 ملايين يورو (3.2 مليون دولار). ولم يشمل ذلك رسوم التوصيل بالشبكة، أو محولات الجهد العالي، أو التكاليف "السهلة" الأخرى مثل نفقات التطوير والموافقات واتفاقيات التمويل.
وقال وانغ إن تكاليف المشروع في الأسواق الغربية باستخدام المحللات الكهربائية المنتجة محليا تبلغ حوالي أربعة أضعاف. وبلغ متوسط تكاليف الاستثمار 1,200 يورو/كيلوواط للمحلل الكهربائي القلوي و1,400 يورو/كيلوواط للمحلل الكهربائي بغشاء تبادل البروتون (PEM).
عروض أرخص، مثل 180 يورو للكيلووات، من شركة بيريك لإنشاء محطة بقدرة 80 ميجاوات في الصين؛ أو 521 يورو/كيلوواط، من شركة تيسن كروب لمحطة بقدرة 2 جيجاوات في المملكة العربية السعودية، لا تشمل جميع تكاليف المشروع، وبالتالي فهي غير قابلة للمقارنة. وهي تشمل مداخن التحليل الكهربائي، وفصل الغاز السائل وتنقيته، وإمدادات المياه. ومع ذلك، يتم استبعاد إلكترونيات الطاقة وخزائن التحكم.
وأرجع وانغ هذا الفارق الكبير في الأسعار إلى انخفاض تكاليف العمالة وسلاسل التوريد القائمة في الصين، حيث يمكن لمصنعي المحللات الكهربائية الحصول على المواد والمكونات بأسعار أقل بكثير مما هي عليه في الغرب. حتى الآن، لا يتم إنتاج معظم المحللات الكهربائية آليًا. كان المصنعون الصينيون ينتجون محللات كهربائية بحجم ميجاوات لصناعات أخرى قبل أن يكون هناك طلب من منتجي الهيدروجين الأخضر، مما يعني أنهم استفادوا من الإنتاج على نطاق واسع. وكان من بين العملاء الحاليين الشركات المصنعة للبولي سيليكون للخلايا الكهروضوئية.
وزعم تحليل بلومبرج، اعتبارًا من سبتمبر 2022، أن المصنعين الغربيين يمكنهم تحقيق تكاليف منخفضة مماثلة. للقيام بذلك، سيتعين عليهم الاستفادة من الإنتاج الآلي للغاية. وقالت وانغ إنها تتوقع تخفيضات كبيرة في الأسعار بحلول عام 2025 (انظر الرسم البياني الرئيسي أعلاه). لا تزال الأسعار لعام 2021 تتضمن هوامش كافية لشركات الهندسة والمشتريات والبناء (EPC). يُظهر التطور طويل المدى أن أسعار مشاريع التحليل الكهربائي سوف تتقارب في جميع أنحاء العالم اعتبارًا من عام 2035.
يميل المستثمرون الغربيون إلى تكليف شركة EPC بمعالجة المشروع بأكمله مقابل مبلغ مقطوع، والاعتماد على شركات كبيرة ومعروفة. ومع ذلك، فإن هذه الشركات عادة ما تكون لديها خبرة قليلة في بناء محطات التحليل الكهربائي، وبالتالي فإن أقساط السلامة في سعر العرض الإجمالي مرتفعة. ومع زيادة الخبرة ودخول مخططي المشاريع المتخصصين، مما يؤدي إلى مزيد من المنافسة، ينبغي أن تنخفض هذه الرسوم الإضافية.
حاويات مسبقة الصنع
ويسعى موردو المعدات أيضًا إلى تقديم منتجات تقلل من عبء العمل في موقع البناء، وبالتالي خفض التكاليف. أحد الاتجاهات التي تدعم هذا هو تطوير أنظمة الحاويات. وهذا يعني أنه ليس من الضروري تجميع مكونات النظام المختلفة في الموقع، بل يتم تصنيعها مسبقًا في المصنع واختبارها وتسليمها إلى الموقع المقصود. وهذا يقلل من مصادر الخطأ ويقلل من وقت نشر الموظفين المتخصصين في الموقع.
وفي تحديث لتحليلها للسوق، أبلغت بلومبرج عن عروض لحلول الحاويات هذه مقابل 1,000 دولار لكل كيلووات. وقال وانغ إن المطلعين على الصناعة أبلغوا عن عروض منخفضة تصل إلى 700 دولار للكيلووات. تم تقديم أحد حلول الحاويات هذه في ملف مجلة الكهروضوئية ندوة عبر الإنترنت في ألمانيا في فبراير 2023. يبلغ إنتاج المحلل الكهربائي PEM من المورد الألماني H-Tec 1 ميجاوات وينتج 450 كجم من الهيدروجين يوميًا. تسجيلات مجلة الكهروضوئية الندوات عبر الإنترنت متاحة على pv-magazine.com/webinars.
وقالت بلومبرج إن أولئك الذين يرغبون في خفض التكاليف عن طريق شراء محلل كهربائي من الصين يجب أن يأخذوا في الاعتبار أن المنتجات المصدرة تباع عادة بعلاوة تتراوح بين 20٪ إلى 30٪، مقارنة بالأسعار في السوق المحلية، مما يعني أن تكاليف التطوير وتخطيط المشاريع سيظل أعلى. ومن المهم أن نأخذ في الاعتبار أن اختيار علامة تجارية صينية لتوريد المعدات الأساسية يمكن أن يقلل من فرصة المشروع في الحصول على إعانات محلية ويمكن أن يؤثر على التمويل.
كانت مشاريع الهيدروجين الأخضر الأولى، ولا تزال، مصممة بشكل أساسي لسحب الكهرباء من الشبكة، مع موازنة استهلاك الكهرباء للمحللات الكهربائية شهريًا أو سنويًا مقابل توليد الكهرباء المتجددة للموردين. في هذه الحالة، فإن العيب التقني للتحليل الكهربائي القلوي من حيث المرونة لن يزعج المشغلين.
ومع ذلك، بعد عام 2030، ستحتاج معظم مشاريع الهيدروجين الأخضر الجديدة إلى ضمان تطابق كل ساعة بين توليد الطاقة واستهلاك الطاقة لأنظمة التحليل الكهربائي المتصلة بالشبكة، الأمر الذي سيؤدي إلى تطوير المزيد من المشاريع خارج الشبكة، حسبما قال وانغ. ولا يرجع هذا الاتجاه فقط إلى الحاجة إلى تعريف أوضح للهيدروجين الأخضر. ومن شأن الاتصال المباشر بمحطات توليد الطاقة المتجددة أن يحسن الجدوى الاقتصادية في المستقبل. ففي نهاية المطاف، سوف يتكلف استخدام الشبكة لنقل كميات هائلة من الكهرباء المزيد في المستقبل. وبالتالي، فإن التحليل الكهربائي باستخدام شبكة كهرباء مستقرة لن يكون قادرًا على إنتاج هيدروجين أرخص في المستقبل من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، مع انخفاض تكاليف توليد الكهرباء.
تقليل التكاليف
هذا هو المكان الذي تلعب فيه المحللات الكهربائية PEM. يمكن لهذه الأجهزة أن تتبع إمداد الكهرباء المتقلب بشكل أفضل وتعمل أيضًا بكفاءة في عملية التحميل الجزئي أو خارج الشبكة. ومع ذلك، قال وانغ إن هذه التكنولوجيا لا تزال بحاجة إلى تقليل اعتمادها بشكل كبير على معادن مجموعة البلاتين باهظة الثمن، وخاصة الإيريديوم، من أجل الحصول على حصة سوقية مهيمنة. وتستخدم شركة Plug Power، من الولايات المتحدة، وشركة ITM Power، من المملكة المتحدة، 200 جرام إلى 300 جرام من الإيريديوم لكل ميجاوات من القدرة.
يبلغ الإنتاج العالمي الحالي للإيريديوم حوالي سبعة أطنان مترية سنويًا. حتى لو تم استخدام الحجم بالكامل لإنتاج محفزات للتحليل الكهربائي PEM، فإن سلسلة التوريد هذه يمكن أن تدعم فقط 35 جيجاوات كحد أقصى سنويًا. لا يمكن لـ PEM أن يهيمن على سوق الهيدروجين الأخضر إلا إذا تمكن المصنعون من تقليل استهلاك الإيريديوم لكل وحدة بشكل كبير هذا العقد أو تحقيق تأثير معادل بالتوازي مع إعادة تدوير المعادن المحسنة. وقال وانغ إن شركة Electric Hydrogen، وهي شركة تصنيع جديدة للمحللات الكهربائية PEM مقرها الولايات المتحدة، قد أبلغت بالفعل عن استخدام كمية أقل بكثير من الإيريديوم مقارنة بالمنافسين.
هناك أيضًا احتمال أن يحل التحليل الكهربائي بغشاء التبادل الأنيوني (AEM) محل PEM بعد عام 2030 لأنه لا يستخدم معادن باهظة الثمن. وهذا يعني أن الشركات المصنعة يجب أن تنجح في تطوير مجموعات مناسبة للمشاريع واسعة النطاق. تعد Enapter شركة رائدة في AEM، حيث تقوم ببناء مداخن صغيرة وتجميعها في وحدات أكبر بقدرة 1 ميجاوات والتي لا تزال صغيرة مقارنة بالمحللات الكهربائية الأخرى. بدأت شركة Verdagy ومقرها كاليفورنيا في بيع وحدات بقدرة 20 ميجاوات، تتكون كل منها من مجموعتين بقدرة 10 ميجاوات.
أكوام أكبر
يعد إنتاج المزيد من الهيدروجين من كومة واحدة طريقًا آخر لخفض التكلفة. إحدى الطرق لتحقيق ذلك هي زيادة حجم المكدس نفسه. أكبر حزمة تجارية، بقدرة 15 ميجاوات، والتي تم طرحها في السوق في سبتمبر 2023، تأتي من لونجي، وفقًا لوانغ. على الرغم من أن زيادة حجم المكدس يبدو أمرًا سهلاً، إلا أن له العديد من العيوب. أولاً، يصبح من الصعب نقل الوحدات الكبيرة، خاصة بالنسبة للمبيعات الدولية. ثانيًا، مع الوحدات الأكبر حجمًا، تصبح القوى الميكانيكية والضغوط أكثر تفاوتًا، مما يؤثر على السلامة ويرتبط بانخفاض الكفاءة.
ويمكن تحقيق المزيد من العائد عن طريق زيادة الكثافة الحالية. ببساطة، كلما زاد عدد الإلكترونات التي تمر عبر المكدس، كلما أمكن إنتاج المزيد من الهيدروجين. إن مجرد تطبيق جهد أعلى يمكن أن يزيد من كثافة التيار ولكن له تأثير ضار على الكفاءة. تتمثل استراتيجية الحفاظ على الكفاءة أو حتى زيادتها في مراجعة الهياكل الداخلية وإدخال محفزات وأغشية متقدمة.
وقال وانغ إنه على المدى الطويل، من الأفضل زيادة كثافة التيار. تأتي طاقة التوصيل وطاقة ITM في المقدمة هنا بكثافة تيار تزيد عن 3 أمبير / سم2 (أمبيرات لكل سم2) متبوعة بشركة Verdagy المصنعة AEM، بـ 2 أمبير/سم2. تحتوي معظم المحللات الكهربائية القلوية الصينية على 0.3A/cm فقط2. وقد تعلم وانغ بدوره من شركة الهيدروجين الكهربائي أن منتجهم سيكون له كثافة تيار أعلى من طاقة التوصيل وطاقة ITM. وقدرت أنه بحلول عام 2030، ستقترب الكثافة الحالية من 10 أمبير/سم2 سيكون نموذجيًا بالنسبة لبقية الشركات المصنعة للمحللات الكهربائية PEM.
المزيد من المنافسة
ومن الممكن أن تنخفض تكاليف المنتجات الغربية في البداية بنحو 30% بحلول عام 2025. وبالإضافة إلى التقدم التكنولوجي، من المرجح أيضا أن تزداد المنافسة. أعلن المصنعون في جميع أنحاء العالم عن قدرة إنتاجية تبلغ 52.6 جيجاوات لهذا العام، في حين أن التسليمات متفائلة بـ 5 جيجاوات فقط، وفقًا لتوقعات بلومبرج إن إي إف. وفي الصين، حيث توجد بالفعل منافسة شرسة على الطلبيات من مطوري المشاريع، فإن هوامش أرباح الشركات المصنعة ضئيلة. بالإضافة إلى ذلك، يقوم المطورون بالتحوط من مخاطرهم ضد الشركة المصنعة من خلال دفع ما يصل إلى 85% فقط من السعر المتفق عليه عند التسليم والباقي بمجرد اكتمال التشغيل وبقاء الأداء جيدًا بعد 18 شهرًا.
ولم تصل الضغوط على الأسواق الغربية بعد إلى هذا الحد، حيث يستطيع المستثمرون ومطورو المشاريع في أوروبا والولايات المتحدة أن يتوقعوا إعانات دعم مرتفعة نسبياً. ومع ذلك، فإن القدرات الإنتاجية تتزايد هنا أيضًا ويجب استغلال المصانع بالكامل. وإذا سعى المصنعون الصينيون أيضاً إلى خلاصهم في الصادرات، فمن المتوقع أن تتصاعد حرب الأسعار في كافة الأسواق.
الآراء والآراء الواردة في هذا المقال هي آراء ووجهات نظر المؤلف ولا تعكس بالضرورة آراء وآراء مجلة الكهروضوئية.
هذا المحتوى محمي بموجب حقوق الطبع والنشر ولا يجوز إعادة استخدامه. إذا كنت ترغب في التعاون معنا وترغب في إعادة استخدام بعض المحتوى الخاص بنا، فيرجى الاتصال بـ: Editors@pv-magazine.com.
مصدر من مجلة الكهروضوئية
إخلاء المسؤولية: يتم توفير المعلومات المذكورة أعلاه بواسطة pv-magazine.com بشكل مستقل عن Alibaba.com. لا تقدم Alibaba.com أي تعهدات أو ضمانات فيما يتعلق بجودة وموثوقية البائع والمنتجات.
