Uute IRA maksusoodustuste iga-aastased vastavusnõuded võivad käivitada majanduslikult konkurentsivõimelise rohelise vesiniku tootmise

_{Autorid Melany Vargas, Kara McNutt ja Chris Seiple}

Vesinik võib mängida kriitilist rolli USA teekonnal nullilähedase kütusena, et toetada raskesti elektrifitseeritavate energianõudluse sektorite dekarboniseerimist. Inflatsiooni vähendamise seaduse 45 V tootmismaksusoodustuse eesmärk on ergutada vähese süsinikusisaldusega vesiniku kasutuselevõttu, kiirendades õppimiskõverat ja võimaldades kulusid vähendada.

Suurimad maksusoodustused madalaima süsinikusisaldusega vesiniku puhul ulatuvad kuni 3 dollarini/kg. Siiski on vesiniku süsiniku intensiivsuse (CI) mõõtmise reeglid ja heitkoguste kompenseerimiseks mõeldud mehhanismide, näiteks taastuvenergia ühikute (REC) võimalik lubamine veel väljatöötamisel. Need eeskirjad, mida praegu määratleb rahandusministeerium, võivad oluliselt mõjutada elektrolüütiliste või rohelise vesiniku projektide majanduslikku konkurentsivõimet ning elektrivõrkude CI ja absoluutset heitkogust.

Seetõttu on vesiniku CI ajaline sobitamine muutunud viimastel kuudel tööstuses ja poliitilistes ringkondades väga kuumaks teemaks. Arutelu keskendub suures osas elektrolüsaatoritele, mis sõltuvad kogu või osa energiavajadusest võrguelektrist. Mõned organisatsioonid sooviksid, et rohelise vesiniku arendajad tõestaksid, et nad tarbivad 100% taastuvenergiat, sobitades oma elektrolüsaatori elektritarbimise taastuvenergia tootmisega tunnipõhiselt. Teised väidavad, et need nõuded piiravad ökonoomsust ja rohelise vesiniku projektide kasutuselevõttu.

Arvestades selle teema laiaulatuslikku vaatenurka, otsustas Wood Mackenzie testida võrku ühendatud rohelise vesiniku tootmise mõju. Vaatlesime mõju elektrivõrkude ja vesiniku tootmise CI-le, samuti elektrolüsaatori võimsusteguritele stsenaariumi alusel, mis võimaldab REC-e vs. tunnipõhise sobitamise poliitikat, kus elektrolüsaatori koormus vastaks vastavatele taastuvenergia tootmisprofiilidele.

Nende mõjude analüüsimiseks kahel ainulaadsel energiaturul, ERCOT South ja WECC Arizona, kasutasime oma patenteeritud elektriturgu ja vesiniku (LCOH) ühtlustatud kulusid. Igal turul hindasime 250 MW elektrolüsaatori võimsuse võrku lisamise mõju ja eeldasime, et vesiniku kasutuselevõtt toimus proportsionaalse taastuvenergia ehitamisega, et toetada elektrolüsaatori koormust ja kohalike REC-de genereerimist. Seejärel võrreldi seda analüüsi meie iga turu tunnipõhise genereerimise, hinnakujunduse ja heitkoguste andmetega.

Majanduslikud tagajärjed on selged

Meie analüüs näitas, et iga-aastane sobitamise stsenaarium, mis võimaldab REC-sid tasaarveldusmehhanismina, võib viia nullini CI ja majanduslikult konkurentsivõimelise rohelise vesiniku tootmiseni. Vastupidiselt võivad tunnipõhised vastavusnõuded, sõltuvalt nende rakendamisest, kaasa tuua ebasoodsa ökonoomika rohelise vesiniku kasutuselevõtuks, piirates tööaega taastuvate ressursside olemasolul, vähendades lõpuks elektrolüüsi võimsustegurit. Tulemuseks on see, et operaatorid peavad jaotama oma kulud väiksema vesiniku tootmismahu peale, mis nõuab kõrgemat hinda, et oma kapitali tagasi saada iga müüdud vesiniku kilogrammi eest.

Meie analüüs näitab taastuvenergia tootmisallikate otsese tunnipõhise sobitamise korral, et elektrolüsaatori võimsustegur vahemikus 46–72% suurendab LCOH 68–175% võrreldes iga-aastase sobitamise stsenaariumiga, mis võimaldab operaatoritel jõuda võimsustegurini 100 %.

WECC Arizona turul on tulemused sellised, et LCOH (rakendatud maksusoodustusega 3 dollarit kilogrammi kohta) tõuseb 2. aasta 2025 dollarilt kilogrammi kohta ja 1.50. aastal 2030 dollarilt kilogrammi kohta aastase sobitamise stsenaariumi järgi umbes 4–5 dollarini kilogrammi kohta. tunnis sobitamise stsenaarium. Selline kulude suurenemine võib aeglustada rohelist vesinikku toota samade kuludega võrreldes madalama hinnaga sinise või halli vesinikuga, mis lõppkokkuvõttes takistab majanduslikku konkurentsivõimet ja nii võrguga ühendatud kui ka 100% taastuva rohelise vesiniku kasutuselevõttu vähese süsinikusisaldusega kütusena.

Vastupidi, iga-aastase sobitusstsenaariumi modelleerimine näitab, et 100% võimsusteguril töötav elektrolüsaator võib iga-aastase sobitusrežiimi korral, mis võimaldab REC-i kompenseerida, saavutada ökonoomsuse 2. aastaks alla 2025 $/kg ja 1.50. aastal alla 2030 $/kg. mõlemal turul. See ökonoomika on kooskõlas sinise vesiniku pariteediga ja toetab DOE eesmärki rohelise vesiniku LCOH jaoks 2. aastaks $2025/kg ja 1. aastaks $2030/kg.

CI tagajärjed on keerulisemad

Kuigi iga-aastase sobitamise stsenaariumi puhul on majanduse olukord soodsam, tuleb kaaluda mitmeid heitkoguste ja süsinikuintensiivsuse kompromisse. Iga-aastase sobitamise korral kasutab elektrolüsaator 19–35% elektrivajadusest võrguelektrit. Kuigi teatud tundidel peab võrk ammutama rohkem soojusenergiaallikaid, tõrjub taastuvenergia lisatootmine soojusenergiat välja ka taastuvate ressursside tipptundidel, mille tulemuseks on võrgu CI langus. 2025. aastal täheldati ERCOTi ja WECC piirkondades võrgu CI vähenemist vastavalt 0.2 ja 0.5%.

Siiski on CI ja absoluutsete heitkoguste vahel kompromiss. Analüüs näitab, et vaatamata madalamale CI-le on nii ERCOT-i kui ka WECC-i turul absoluutheide marginaalne suurenemine, mis on tingitud lisandunud nõudluse allikast ja soojusseadmete suurenenud kasutuselevõtust taastuvate ressursside vähestel tundidel. Lisaks, kui elektrivõrgud muutuvad keskkonnasõbralikumaks, vähenevad taastuvate energiaallikate järkjärgulise lisamise eelised CI-le ja koormuse suurenemine suurendab soojusseadmete tõmbejõudu vähese taastuvressursside kasutamise tundidel. Selle nähtuse tulemusena on 2025. aastal nähtud CI eelised 2030. aastal väiksemad ja absoluutne heitkogus suureneb mõlemal turul marginaalselt.

Nende leidude tõttu uurisime tundlikkust, et testida paari mehhanismi võrgu absoluutsete heitkoguste ja / või CI suurenemise leevendamiseks iga-aastase sobitamise stsenaariumi alusel. Analüüsis leiti, et taastuvate energiaallikate kerge üleehitamine või vesiniku tootmise strateegiline piiramine termilise tipptundide ajal võivad olla tõhusad vahendid nende soovimatute heitemõjude minimeerimiseks 2020. aastatel.

Veelgi enam, iga-aastane sobitamine nõuab REC-i nihkeid, et juhtida vesiniku tootmise neto-null-CI. ERCOT Southis on toodetud rohelise vesiniku CI enne nihkeid 4.3 kgCO₂/kgH₂ aastal 2025 ja 3.4 kgCO₂/kgH₂ 2030. aastal. Arizona WECC-s on CI enne tasaarvestusi 7.9 kgCO₂/kgH₂ aastal 2025 ja 4.7 kgCO₂/kgH₂ 2030. aastal. Mõlemal juhul on need süsiniku intensiivsused madalamad kui hinnanguline 10 kg CO₂/kgH₂ CI hinnanguline halli vesiniku tootmine, mis võib vesiniku kasutuselevõtu sihtsektorites oluliselt vähendada süsinikdioksiidi; samas on need süsiniku intensiivsused ka oluliselt kõrgemad kui 100% taastuvenergia rohelise vesiniku töö null CI.

Teine oluline kaalutlus on see, et see analüüs keskendus Texasele ja Arizonale, kus taastuvate ressursside potentsiaal on suur. Nendel ja teistel turgudel on vaja rohkem uurimist, et hinnata täielikult siin kaalutavaid majanduslikke ja heitkoguste kompromisse. Eeldatakse, et tulemused varieeruvad piirkonniti oluliselt ja võivad samuti erineda, kuna vesiniku tootmine ulatub tunduvalt kaugemale kui 250 MW elektrolüüsi lisamine piirkonnas.

Kompromisside haldamine

USA kiiresti muutuvate elektriturgude kontekstis on poliitikakujundajatel ja reguleerivatel asutustel raske leida kompromissi süsinikdioksiidi heitkoguste ja rohelise vesiniku majanduse vahel. See varajane analüüs näitab, et majanduslikult võib iga-aastane sobitamine olla katalüsaator, mida roheline vesinikutööstus vajab, et toetada tekkiva vähese süsinikdioksiidiheitega vesinikutööstuse varajast kasutuselevõttu ja kasvu. Kliimaeesmärkide täitmisel tuleb rohelist vesinikku kasutada koos muude lahendustega, seega mida varem kasutuselevõtt toimub, seda kiiremini saab kasu realiseerida. Pärast 2030. aastat, kuna tuule-, päikese- ja salvestusvarade ehitamine toetab kogu USA süsinikusisaldusega võrke ja elektrolüsaatorite kulud vähenevad, võib tunnipõhine sobitamine muutuda sobivamaks mehhanismiks, et toetada 100% taastuvallikast rohelise vesiniku tootmist ja elektrivõrgu dekarboniseerimist. tandem.