Помимо стоимости электроэнергии, цена на водород во многом зависит от первоначальных инвестиционных затрат на электролизер. Чем меньше часов полной нагрузки, тем сильнее влияние. Аналитик BloombergNEF (BNEF) видит ряд возможных путей развития рынка.
Все электролизеры имеют в центре специальную технологическую батарею, в которой вода расщепляется на водород и кислород. Он состоит из тщательно слоистых, газонепроницаемых, сваренных биполярных пластин и пластиковых мембран – это один из основных факторов затрат на каждом электролизном заводе. Сяотин Ван, аналитик BloombergNEF, поговорил с 20 компаниями по всему миру в рамках исследования компании «Капитальные затраты на систему электролиза (капитальные затраты) могут снизиться на 30% к 2025 году». Это дало ей представление о структуре затрат по 30 проектам и позволило определить составляющие цены, например, для установки щелочного электролиза мощностью 10 МВт в Китае в 2021 году.
По словам Ванга, на комплекс приходится около 33% общих затрат, при этом 40% затрат приходится на другое техническое оборудование, включая силовую электронику, разделение газа и жидкости и очистку газа (см. диаграмму ниже). Еще 27% затрат пришлось на другие расходы по проекту, такие как гражданское строительство, установка оборудования и жилье.
Китайская щелочная
В отчете BNEF говорится, что щелочная система мощностью 10 МВт часто состоит из двух батарей по 5 МВт, которые поставляют водород под давлением 16 бар. Производитель обычно предлагает комплексное решение со всеми аксессуарами и установкой. Китайские застройщики получили такое предложение в 2021 году всего за $303/кВт — то есть в общей сложности около €3 млн ($3.2 млн). Сюда не вошли плата за сетевое подключение, высоковольтные трансформаторы или другие «мягкие» затраты, такие как расходы на разработку, согласования и соглашения о финансировании.
Ван сказал, что стоимость проекта на западных рынках с электролизерами отечественного производства примерно в четыре раза выше. Инвестиционные затраты в среднем составили 1,200 евро/кВт для щелочных электролизеров и 1,400 евро/кВт для электролизеров с протонообменной мембраной (ПЭМ).
Более дешевые предложения, например, 180 евро/кВт, от Peric для электростанции мощностью 80 МВт в Китае; или 521 евро/кВт от Thyssenkrupp для электростанции мощностью 2 ГВт в Саудовской Аравии, не включают все затраты на проект и, следовательно, несопоставимы. В их число входят электролизные установки, системы разделения и очистки газа и жидкости, а также водоснабжение. Однако силовая электроника и шкафы управления исключены.
Ван объяснил эту большую разницу в ценах низкими затратами на рабочую силу и налаженными цепочками поставок в Китае, где производители электролизеров могут получать материалы и компоненты по гораздо более низким ценам, чем на Западе. На сегодняшний день производство большинства электролизеров не автоматизировано. Китайские производители производили электролизеры мощностью в мегаватты для других отраслей до того, как на них появился спрос со стороны производителей экологически чистого водорода, а это означает, что они получили выгоду от масштабного производства. Среди существующих клиентов были производители поликремния для фотоэлектрических элементов.
Анализ Bloomberg, проведенный в сентябре 2022 года, показал, что западные производители могут добиться столь же низких затрат. Для этого им придется использовать высокоавтоматизированное производство. Ван сказала, что ожидает значительного снижения цен уже к 2025 году (см. основной график выше). Цены на 2021 год также по-прежнему включали адекватную маржу для инжиниринговых, закупочных и строительных компаний (EPC). Долгосрочное развитие показывает, что цены на электролизные проекты во всем мире сравняются с 2035 года.
Западные инвесторы склонны доверять EPC-компании выполнение всего проекта за единовременную сумму и полагаться на крупные, известные компании. Однако у таких компаний обычно мало опыта в строительстве электролизных установок, поэтому надбавки за безопасность в цене всего предложения высоки. С ростом опыта и появлением специализированных проектировщиков, что приводит к усилению конкуренции, эти надбавки должны снизиться.
Сборные контейнеры
Поставщики оборудования также стараются предлагать продукцию, которая снижает рабочую нагрузку на строительной площадке и, таким образом, снижает затраты. Одной из тенденций, подтверждающей это, является развитие контейнерных систем. Это означает, что различные компоненты системы не нужно собирать на месте, а вместо этого изготавливаются на заводе, тестируются и доставляются в нужное место. Это сводит к минимуму источники ошибок и сокращает время развертывания специализированного персонала на месте.
В обновлении своего анализа рынка агентство Bloomberg сообщило о предложениях таких контейнерных решений по цене 1,000 долларов США за кВт. По словам Ванга, инсайдеры отрасли даже сообщали о предложениях по цене всего в 700 долларов за кВт. Одно из таких контейнерных решений было представлено в журнал pv Вебинар в Германии, февраль 2023 года. Электролизер PEM от немецкого поставщика H-Tec имеет мощность 1 МВт и производит 450 кг водорода в сутки. Записи журнал pv вебинары доступны на pv-magazine.com/webinars.
Тем, кто хочет снизить затраты за счет покупки электролизера из Китая, необходимо учитывать, что экспортная продукция обычно продается с наценкой примерно на 20–30% по сравнению с ценами на внутреннем рынке, отмечает BloombergNEF. Это означает, что затраты на разработку и планирование проекта все равно будет выше. Важно учитывать, что выбор китайского бренда для поставки основного оборудования может снизить шансы проекта на получение местных субсидий и повлиять на финансирование.
Первые проекты по производству зеленого водорода были и до сих пор в основном предназначены для получения электроэнергии из сети, при этом потребление электроэнергии электролизерами балансируется ежемесячно или ежегодно с выработкой электроэнергии из возобновляемых источников. В этом случае технический недостаток щелочного электролиза с точки зрения гибкости не будет беспокоить операторов.
Однако после 2030 года большинство новых проектов по производству зеленого водорода должны будут обеспечивать почасовое соответствие между выработкой электроэнергии и энергопотреблением для подключенных к сети систем электролиза, что приведет к разработке большего количества автономных проектов, сказал Ван. Эта тенденция связана не только с необходимостью более четкого определения зеленого водорода. Прямое подключение к электростанциям, производящим возобновляемые источники энергии, также должно улучшить экономическую целесообразность в будущем. В конце концов, использование сети для передачи огромного количества электроэнергии в будущем будет стоить дороже. Таким образом, электролиз при стабильном сетевом электричестве в будущем не сможет производить более дешевый водород, чем при использовании солнечной и ветровой энергии с их низкими затратами на производство электроэнергии.
Снижение цены
Именно здесь в игру вступают электролизеры PEM. Они могут лучше отслеживать колебания электроснабжения, а также эффективно работать при частичной нагрузке или в автономном режиме. Однако этой технологии все еще необходимо значительно снизить зависимость от дорогих металлов платиновой группы, особенно иридия, чтобы получить доминирующую долю рынка, сказал Ван. Plug Power из США и ITM Power из Великобритании используют от 200 до 300 граммов иридия на мегаватт мощности.
Текущее мировое производство иридия составляет около семи метрических тонн в год. Даже если бы весь объем был использован для производства катализаторов для электролиза PEM, эта цепочка поставок могла бы поддерживать максимум 35 ГВт в год. PEM сможет доминировать на рынке экологически чистого водорода только в том случае, если производителям удастся значительно снизить потребление иридия на единицу продукции в этом десятилетии или достичь эквивалентного эффекта параллельно с улучшением переработки металлов. Ван сказал, что Electric Hydrogen, новый американский производитель электролизеров PEM, уже сообщил, что использует значительно меньше иридия, чем конкуренты.
Существует также вероятность того, что электролиз на анионообменной мембране (АЕМ) может заменить ПЭМ после 2030 года, поскольку в нем не используются дорогие металлы. Это означает, что производители должны добиться успеха в разработке стеков, подходящих для крупномасштабных проектов. Enapter является пионером в области АЭМ, который строит небольшие батареи и собирает их в более крупные блоки мощностью 1 МВт, которые все еще малы по сравнению с другими электролизерами. Калифорнийская компания Verdagy только начинает продавать модули мощностью 20 МВт, каждый из которых состоит из двух блоков по 10 МВт.
Большие стеки
Производство большего количества водорода из одной батареи — еще один путь к снижению затрат. Один из способов добиться этого — увеличить размер самого стека. По словам Ванга, самая крупная коммерческая установка мощностью 15 МВт, появившаяся на рынке в сентябре 2023 года, принадлежит компании Longi. Хотя увеличение размера стека кажется простым, оно имеет несколько недостатков. Во-первых, становится сложнее перемещать крупные единицы товара, особенно для международных продаж. Во-вторых, при использовании более крупных агрегатов механические силы и напряжения становятся более неравномерными, что влияет на безопасность и связано с более низкой эффективностью.
Большего выхода можно добиться за счет увеличения плотности тока. Проще говоря, чем больше электронов пройдет через стопку, тем больше водорода можно будет произвести. Простое применение более высокого напряжения может увеличить плотность тока, но отрицательно скажется на эффективности. Стратегия сохранения или даже повышения эффективности заключается в пересмотре внутренней структуры и внедрении усовершенствованных катализаторов и мембран.
В долгосрочной перспективе предпочтительнее увеличивать плотность тока, сказал Ван. Здесь лидируют Plug Power и ITM Power с плотностью тока более 3А/см.2 (ампер на см2), за которым следует производитель AEM Verdagy с силой тока 2 А/см.2. Большинство китайских щелочных электролизеров имеют ток всего 0.3 А/см.2. Ван, в свою очередь, узнал от компании Electric Hydrogen, что их продукт будет иметь даже более высокую плотность тока, чем Plug Power и ITM Power. По ее оценкам, к 2030 году плотность тока приблизится к 10 А/см.2 будет характерен для остальных производителей электролизеров ПЭМ.
Больше конкуренции
Стоимость западной продукции может первоначально упасть примерно на 30% к 2025 году. Помимо технологического прогресса, вероятно, также возрастет конкуренция. Согласно прогнозу BloombergNEF, производители во всем мире заявили о производственной мощности в 52.6 ГВт в этом году, тогда как поставки оптимистично составляют всего 5 ГВт. В Китае, где и без того жесткая конкуренция за заказы от разработчиков проектов, маржа производителей невелика. Кроме того, разработчики хеджируют свои риски перед производителем, выплачивая только до 85% согласованной цены при доставке, а остальную часть — после завершения ввода в эксплуатацию, а производительность остается хорошей по истечении 18 месяцев.
Давление на западные рынки пока не столь велико, поскольку инвесторы и разработчики проектов в Европе и США могут рассчитывать на относительно высокие субсидии. Однако и здесь растут производственные мощности, и заводы необходимо загружать на полную мощность. Если китайские производители также будут искать спасения в экспорте, можно предвидеть, что ценовая война усилится на всех рынках.
Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, принадлежат автору и не обязательно отражают взгляды, которых придерживается журнал pv.
Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: editors@pv-magazine.com.
Источник из журнал pv
Отказ от ответственности: информация, изложенная выше, предоставлена pv-magazine.com независимо от Alibaba.com. Alibaba.com не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий относительно качества и надежности продавца и продукции.
