قیمت دستگاه الکترولیز - چه چیزی باید انتظار داشت

علاوه بر هزینه برق، قیمت هیدروژن تا حد زیادی به هزینه سرمایه گذاری اولیه الکترولایزر بستگی دارد. هر چه ساعات بار کامل کمتر باشد، تاثیر آن بیشتر است. تحلیلگر BloombergNEF (BNEF) تعدادی از مسیرهای ممکن مختلف را برای توسعه بازار می بیند.

همه الکترولیزها دارای یک پشته مخصوص فناوری در مرکز خود هستند که در آن آب به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می شود. این شامل صفحات دوقطبی و غشاهای پلاستیکی با دقت لایه‌بندی شده، ضد گاز، جوش داده شده است - از جمله عوامل اصلی هزینه در هر کارخانه الکترولیز. Xiaoting Wang، تحلیلگر BloombergNEF، با 20 شرکت در سراسر جهان به عنوان بخشی از مطالعه شرکت "سرمایه سیستم الکترولیز [هزینه سرمایه] ممکن است تا سال 30 2025 درصد کاهش یابد" صحبت کرد. این به او بینشی در مورد ساختار هزینه برای 30 پروژه داد و تعیین اجزای قیمت یک کارخانه الکترولیز قلیایی 10 مگاواتی در چین را به عنوان مثال در سال 2021 ممکن کرد.

به گفته وانگ، این پشته حدود 33 درصد از کل هزینه ها را به خود اختصاص داده است و 40 درصد از هزینه ها از تجهیزات فنی دیگر، از جمله الکترونیک قدرت، جداسازی گاز و مایع، و تصفیه گاز تأمین می شود (نمودار زیر را ببینید). 27 درصد دیگر از هزینه ها مربوط به سایر هزینه های پروژه مانند مهندسی عمران، نصب تجهیزات و مسکن بود.

قلیایی چینی

گزارش BNEF بیان کرد که یک سیستم قلیایی 10 مگاواتی اغلب از دو پشته 5 مگاواتی تشکیل شده است که هیدروژن را در 16 بار ارسال می کند. سازنده معمولاً یک راه حل کامل با تمام لوازم جانبی و نصب ارائه می دهد. توسعه دهندگان چینی چنین پیشنهادی را در سال 2021 با قیمت 303 دلار در کیلووات دریافت کردند - یعنی در مجموع حدود 3 میلیون یورو (3.2 میلیون دلار). این شامل هزینه اتصال به شبکه، ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا، یا سایر هزینه‌های «نرم» مانند هزینه‌های توسعه، تأییدیه‌ها و موافقت‌نامه‌های تأمین مالی نمی‌شود.

وانگ گفت که هزینه های پروژه در بازارهای غربی با الکترولیزهای تولید داخل حدود چهار برابر بیشتر است. هزینه سرمایه گذاری به طور متوسط ​​1,200 یورو به ازای هر کیلووات برای الکترولیزهای قلیایی و 1,400 یورو در کیلووات برای الکترولیزهای غشای تبادل پروتون (PEM) است.

پیشنهادات ارزان تر، مانند 180 یورو به ازای هر کیلووات، از Peric برای یک نیروگاه 80 مگاواتی در چین. یا 521 یورو به ازای هر کیلووات، از Thyssenkrupp برای یک نیروگاه 2 گیگاواتی در عربستان سعودی، شامل تمام هزینه های پروژه نمی شود و بنابراین قابل مقایسه نیستند. آنها شامل پشته های الکترولیز، جداسازی و تصفیه مایعات گازی و تامین آب هستند. با این حال، الکترونیک قدرت و کابینت های کنترل مستثنی هستند.

وانگ این تفاوت قیمت زیاد را ناشی از هزینه‌های پایین نیروی کار و زنجیره‌های تامین تاسیس شده در چین دانست، جایی که تولیدکنندگان الکترولیز می‌توانند مواد و قطعات را با قیمت‌های بسیار پایین‌تری نسبت به غرب تهیه کنند. تا کنون، تولید اکثر الکترولیزها به صورت خودکار انجام نشده است. تولیدکنندگان چینی قبل از اینکه تولیدکنندگان هیدروژن سبز تقاضا داشته باشند، الکترولیزهای در مقیاس مگاوات را برای صنایع دیگر تولید می کردند، به این معنی که آنها از تولید مقیاس سود می بردند. مشتریان موجود شامل تولید کنندگان پلی سیلیکون برای سلول های فتوولتائیک بودند.

تجزیه و تحلیل بلومبرگ، از سپتامبر 2022، ادعا کرد که سازندگان غربی می توانند هزینه های مشابهی را به دست آورند. برای انجام این کار، آنها باید از تولید بسیار خودکار استفاده کنند. وانگ گفت که کاهش قابل توجه قیمت را تا سال 2025 پیش بینی می کند (نمودار اصلی بالا را ببینید). قیمت‌ها برای سال 2021 همچنان شامل حاشیه‌های کافی برای شرکت‌های مهندسی، تدارکات و ساخت و ساز (EPC) می‌شود. توسعه بلندمدت نشان می‌دهد که قیمت‌های پروژه‌های الکترولیز از سال 2035 در سراسر جهان همگرا خواهند شد.

سرمایه گذاران غربی تمایل دارند که مدیریت کل پروژه را با یک مبلغ مقطوع به یک شرکت EPC واگذار کنند و به شرکت های بزرگ و مشهور متکی باشند. چنین شرکت‌هایی معمولاً تجربه کمی در ساخت نیروگاه‌های الکترولیز دارند، بنابراین حق بیمه ایمنی در قیمت پیشنهاد کلی بالا است. با افزایش تجربه و ورود برنامه ریزان پروژه های تخصصی که منجر به رقابت بیشتر می شود، باید این هزینه ها کاهش یابد.

ظروف پیش ساخته

تامین کنندگان تجهیزات همچنین در تلاش هستند تا محصولاتی را ارائه دهند که حجم کار در محل ساخت و ساز را کاهش دهد و در نتیجه هزینه ها را کاهش دهد. یکی از روندهایی که از این امر پشتیبانی می کند، توسعه سیستم های کانتینری است. این بدان معناست که اجزای مختلف سیستم لازم نیست در محل مونتاژ شوند، بلکه در یک کارخانه پیش ساخته، آزمایش شده و به محل مورد نظر تحویل داده می شوند. این امر منابع خطا را به حداقل می رساند و زمان استقرار پرسنل متخصص در محل را کاهش می دهد.

بلومبرگ در به روز رسانی تجزیه و تحلیل بازار خود، پیشنهاداتی را برای چنین راه حل های کانتینری به قیمت 1,000 دلار در کیلووات گزارش داد. وانگ گفت که خودی های صنعت حتی پیشنهاداتی را تا 700 دلار در کیلووات گزارش کرده اند. یکی از این راه حل ظرف در ارائه شده است مجله pv وبینار آلمان در فوریه 2023. الکترولایزر PEM از تامین کننده آلمانی H-Tec دارای خروجی 1 مگاوات است و روزانه 450 کیلوگرم هیدروژن تولید می کند. ضبط شده از مجله pv وبینارها در pv-magazine.com/webinars در دسترس هستند.

BloombergNEF گفت: کسانی که می خواهند با خرید دستگاه الکترولیز از چین هزینه ها را کاهش دهند باید در نظر داشته باشند که محصولات صادراتی معمولاً با قیمتی در حدود 20 تا 30 درصد در مقایسه با قیمت های موجود در بازار داخلی فروخته می شوند، به این معنی که هزینه های توسعه و برنامه ریزی پروژه همچنان بالاتر خواهد بود. در نظر گرفتن این نکته مهم است که انتخاب یک برند چینی برای تامین تجهیزات اصلی می تواند شانس پروژه را برای دریافت یارانه های محلی کاهش دهد و بر تامین مالی تاثیر بگذارد.

اولین پروژه‌های هیدروژن سبز عمدتاً برای استخراج برق از شبکه طراحی شده‌اند و مصرف برق الکترولایزرها به صورت ماهانه یا سالانه در برابر تولید برق تجدیدپذیر تامین‌کنندگان متعادل می‌شود. در این مورد، نقص فنی الکترولیز قلیایی از نظر انعطاف پذیری اپراتورها را آزار نمی دهد.

وانگ گفت، با این حال، پس از سال 2030، اکثر پروژه‌های جدید هیدروژن سبز باید از تطابق ساعتی بین تولید برق و مصرف برق برای سیستم‌های الکترولیز متصل به شبکه اطمینان حاصل کنند، که منجر به توسعه پروژه‌های خارج از شبکه بیشتری خواهد شد. این روند تنها به دلیل نیاز به تعریف واضح تر از هیدروژن سبز نیست. اتصال مستقیم به نیروگاه های تولید انرژی های تجدیدپذیر نیز باید امکان سنجی اقتصادی را در آینده بهبود بخشد. به هر حال، استفاده از شبکه برای جابجایی مقادیر عظیمی از برق در آینده هزینه بیشتری خواهد داشت. بنابراین، الکترولیز با برق شبکه پایدار نمی تواند در آینده نسبت به انرژی خورشیدی و بادی، هیدروژن ارزان تری تولید کند، زیرا هزینه های تولید برق پایینی دارد.

کاهش هزینه

اینجاست که الکترولیزهای PEM وارد عمل می شوند. اینها بهتر می توانند منبع نوسان برق را دنبال کنند و همچنین در عملیات بار جزئی یا خارج از شبکه کارآمد هستند. به گفته وانگ، با این حال، این فناوری همچنان باید وابستگی خود را به فلزات گران قیمت گروه پلاتین، به ویژه ایریدیوم، کاهش دهد تا بتواند سهم بازار غالب را به دست آورد. Plug Power، از ایالات متحده، و ITM Power، از انگلستان، از 200 گرم تا 300 گرم ایریدیوم در هر مگاوات ظرفیت استفاده می کنند.

تولید فعلی ایریدیوم در سراسر جهان حدود هفت تن در سال است. حتی اگر کل حجم برای تولید کاتالیزورهای الکترولیز PEM استفاده شود، این زنجیره تامین تنها می تواند حداکثر 35 گیگاوات در سال را پشتیبانی کند. PEM تنها در صورتی می تواند بر بازار هیدروژن سبز تسلط یابد که سازندگان موفق به کاهش قابل توجه مصرف ایریدیوم در هر واحد در این دهه شوند یا به موازات بهبود بازیافت فلزات به اثری معادل دست یابند. وانگ گفت که Electric Hydrogen، یک تولید کننده جدید الکترولیزهای PEM در ایالات متحده، قبلاً گزارش داده است که از ایریدیم کمتری نسبت به رقبا استفاده می کند.

همچنین این احتمال وجود دارد که الکترولیز غشای تبادل آنیونی (AEM) بتواند پس از سال 2030 جایگزین PEM شود زیرا از فلزات گران قیمت استفاده نمی کند. این بدان معناست که تولیدکنندگان باید در توسعه پشته هایی که برای پروژه های مقیاس بزرگ مناسب هستند موفق شوند. Enapter یک پیشگام AEM است که پشته های کوچکی را می سازد و آنها را در واحدهای بزرگتر 1 مگاواتی مونتاژ می کند که در مقایسه با سایر الکترولیزها هنوز کوچک هستند. شرکت Verdagy مستقر در کالیفرنیا به تازگی شروع به فروش ماژول های 20 مگاواتی کرده است که هر کدام از دو پشته 10 مگاواتی تشکیل شده است.

پشته های بزرگتر

تولید هیدروژن بیشتر از یک پشته راه دیگری برای کاهش هزینه است. یکی از راه های رسیدن به این هدف افزایش اندازه خود پشته است. به گفته وانگ، بزرگترین پشته تجاری، با 15 مگاوات، که در سپتامبر 2023 وارد بازار شد، از Longi می آید. اگرچه افزایش اندازه پشته ساده به نظر می رسد، اما چندین معایب دارد. اول، جابه جایی واحدهای بزرگ، به ویژه برای فروش بین المللی، دشوارتر می شود. دوم، با واحدهای بزرگتر، نیروها و تنش‌های مکانیکی ناهموارتر می‌شوند که بر ایمنی تأثیر می‌گذارد و با راندمان پایین‌تر همراه است.

با افزایش چگالی جریان می توان به بازده بیشتری دست یافت. به زبان ساده، هرچه الکترون های بیشتری از پشته عبور کنند، هیدروژن بیشتری تولید می شود. صرفاً اعمال ولتاژ بالاتر می تواند چگالی جریان را افزایش دهد اما تأثیر مخربی بر راندمان دارد. استراتژی حفظ یا حتی افزایش کارایی، بازنگری در ساختارهای داخلی و معرفی کاتالیزورها و غشاهای پیشرفته است.

وانگ گفت: در درازمدت، افزایش چگالی جریان ترجیح داده می شود. Plug Power و ITM Power با چگالی جریان بیش از 3A/cm در اینجا پیشتاز هستند² (آمپر بر سانتی متر مربع) و پس از آن Verdagy سازنده AEM با 2A/cm قرار دارد². اکثر الکترولیزهای قلیایی چینی تنها 0.3A/cm دارند². وانگ به نوبه خود از Electric Hydrogen آموخته است که محصول آنها چگالی جریان بیشتری نسبت به Plug Power و ITM Power دارد. او تخمین زد که تا سال 2030، چگالی جریان نزدیک به 10A/cm² برای سایر تولیدکنندگان الکترولیزهای PEM معمولی خواهد بود.

رقابت بیشتر

هزینه های محصولات غربی در ابتدا می تواند تا سال 30 حدود 2025 درصد کاهش یابد. علاوه بر پیشرفت فناوری، رقابت نیز احتمالاً افزایش خواهد یافت. بر اساس پیش بینی BloombergNEF، تولیدکنندگان در سراسر جهان ظرفیت تولید را برای امسال 52.6 گیگاوات اعلام کرده اند در حالی که تحویل خوش بینانه فقط 5 گیگاوات است. در چین، که در حال حاضر رقابت شدیدی برای سفارش‌های توسعه‌دهندگان پروژه وجود دارد، حاشیه‌های تولیدکنندگان کم است. علاوه بر این، توسعه دهندگان با پرداخت تنها تا 85 درصد از قیمت توافق شده در هنگام تحویل و بقیه پس از تکمیل راه اندازی و عملکرد هنوز پس از 18 ماه خوب است، ریسک خود را در برابر تولید کننده پوشش می دهند.

فشار بر بازارهای غربی هنوز به آن اندازه نیست، زیرا سرمایه گذاران و توسعه دهندگان پروژه در اروپا و ایالات متحده می توانند با یارانه های نسبتاً بالایی حساب کنند. با این حال، ظرفیت های تولید نیز در اینجا افزایش می یابد و کارخانه ها باید به طور کامل استفاده شوند. اگر تولیدکنندگان چینی نیز نجات خود را در صادرات جستجو کنند، می توان پیش بینی کرد که جنگ قیمت در همه بازارها افزایش یابد.

نظرات و نظرات بیان شده در این مقاله متعلق به خود نویسنده است و لزوماً منعکس کننده نظراتی نیست که توسط مجله pv.

این محتوا توسط حق چاپ محافظت می شود و امکان استفاده مجدد وجود ندارد. اگر می‌خواهید با ما همکاری کنید و می‌خواهید از برخی از محتوای ما دوباره استفاده کنید، لطفاً با: editors@pv-magazine.com تماس بگیرید.

منبع از مجله pv

سلب مسئولیت: اطلاعات ذکر شده در بالا توسط pv-magazine.com مستقل از Cooig.com ارائه شده است. Cooig.com هیچ گونه نمایندگی و ضمانتی در مورد کیفیت و قابلیت اطمینان فروشنده و محصولات نمی دهد.