Hitech logo

Кейсы

Солнечная энергия может снизить стоимость производства водорода до $4,2 за килограмм

TODO:
Екатерина Шемякинская16 июня, 16:47

Ученые из Университета нефти и минералов имени короля Фахда в Саудовской Аравии провели комплексное исследование производства «зеленого» водорода с использованием автономных солнечных технологий — фотоэлектрических (PV), концентрированных солнечных (CSP) и гибридных систем. Они пришли к выводу, что PV-системы обеспечивают более низкую стоимость водорода, тогда как CSP характеризуются меньшим экологическим воздействием и подходят для прибрежных районов с доступом к воде.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

В отличие от традиционного подхода, ориентированного только на расчет уровня затрат на водород (LCOH), ученые также оценили экологическое воздействие технологий, учитывая региональные особенности, например, использование земель и расход воды.

Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу

Исследователи рассматривали производство водорода с применением электролиза в твердооксидных электролизерных ячейках (SOEC), работающего автономно, независимо от электросети. Первоначально эксперимент проводился в Дахране (Восточная провинция Саудовской Аравии), а затем расширился на другие регионы: Асуан (Египет), Уарзазат (Марокко), Дубай (ОАЭ) и Рутбу (Ирак).

Для моделирования работы и финансовых показателей использовался инструмент оптимизации в программном обеспечении SAM, разработанном Национальной лабораторией возобновляемой энергетики США. Фотоэлектрическая система была спроектирована с избыточной генерирующей мощностью, достаточной для обеспечения работы электролизера SOEC, и оснащена батареями с девятичасовым запасом энергии. Система CSP представляла собой солнечную башню с гелиостатным полем, приемником, тепловым накопителем и паровой турбинной установкой.

За первый год работы PV-установка выработала 488,5 ГВт·ч переменного тока, а CSP — 434,6 ГВт·ч. При этом коэффициент использования мощности у CSP был выше — 55,4% против 24,8% у PV. Однако стоимость электроэнергии (LCOE) у фотоэлектрической системы оказалась ниже — $0,0533/кВт·ч против $0,0854/кВт·ч у CSP. Это привело к тому, что уровень затрат на водород (LCOH) у PV был ниже — $4,23 за килограмм, в то время как у CSP — $4,95 за килограмм.

Последующий анализ показал, что уровень затрат на водород значительно зависит от капитальных расходов и стоимости электроэнергии. Увеличение капитальных затрат на 20% приводит к росту LCOH на 14,8% для PV, а рост стоимости электроэнергии на 20% увеличивает LCOH на 8,9% для CSP.

В исследовании также отмечается, что системы концентрированной солнечной энергии отличаются меньшим уровнем выбросов и более эффективным использованием земельных ресурсов. Однако высокий расход воды на месте — 0,2 л на кВт·ч — делает эту технологию более подходящей для прибрежных районов с доступом к воде.