Հեղինակել են Մելանի Վարգասը, Կարա ՄաքՆաթը և Քրիս Սեյփլը
Ջրածինը կարող է վճռորոշ դեր խաղալ Միացյալ Նահանգների զուտ զրոյական ճանապարհին որպես ցածր ածխածնային վառելիք՝ աջակցելու էներգիայի պահանջարկի դժվար էլեկտրաֆիկացման ոլորտների ածխաթթվացմանը: Գնաճի նվազեցման ակտի 45 Վ արտադրության հարկային վարկը կոչված է խթանելու ցածր ածխածնի ջրածնի տեղակայումը, արագացնելով ուսուցման կորը և թույլ տալով նվազեցնել ծախսերը:
Ամենացածր ածխածնի ջրածնի համար ամենաբարձր հարկային արտոնությունները հասնում են մինչև $3/կգ: Այնուամենայնիվ, ջրածնի ածխածնի ինտենսիվության (CI) չափման կանոնները, ինչպես նաև արտանետումների փոխհատուցման մեխանիզմների հնարավոր թույլտվությունները, ինչպիսիք են Վերականգնվող էներգիայի վարկերը (RECs), դեռ մշակման փուլում են: Այս կանոնները, որոնք ներկայումս սահմանվում են գանձապետարանի կողմից, կարող են էական ազդեցություն ունենալ էլեկտրոլիտիկ կամ կանաչ ջրածնի նախագծերի տնտեսական մրցունակության և էլեկտրացանցերի CI-ի և բացարձակ արտանետումների վրա:
Արդյունքում, ջրածնի CI-ի ժամանակային համընկնումը վերջին ամիսներին շատ թեժ թեմա է դարձել արդյունաբերության և քաղաքական շրջանակներում: Բանավեճը հիմնականում կենտրոնանում է էլեկտրոլիզատորների շուրջ, որոնք ապավինում են ցանցային էլեկտրաէներգիային իրենց էներգետիկ կարիքների ամբողջ կամ մասի համար: Որոշ կազմակերպություններ կցանկանային տեսնել, որ կանաչ ջրածնի մշակողները ապացուցեն, որ իրենք սպառում են 100% վերականգնվող էներգիա՝ համապատասխանեցնելով իրենց էլեկտրոլիզատորի էլեկտրաէներգիայի սպառումը վերականգնվող էներգիայի արտադրությանը ժամային կտրվածքով: Մյուսները պնդում են, որ այս պահանջները կսահմանափակեն կանաչ ջրածնի նախագծերի տնտեսությունը և տեղակայումը:
Հաշվի առնելով թեմայի շուրջ տեսակետների լայն շրջանակը՝ Վուդ Մաքենզին ձեռնամուխ եղավ ստուգելու ցանցին միացված կանաչ ջրածնի արտադրության ազդեցությունը: Մենք դիտարկել ենք էներգացանցերի և ջրածնի արտադրության CI-ի վրա ազդեցությունները, ինչպես նաև էլեկտրոլիզատորի հզորության գործոնները մի սցենարի ներքո, որը թույլ է տալիս REC-ներն ընդդեմ ժամային համապատասխանության քաղաքականության, որտեղ էլեկտրոլիզատորի բեռնվածությունը կհամապատասխանի վերականգնվող էներգիայի արտադրության համապատասխան պրոֆիլներին:
Մենք օգտագործեցինք մեր սեփական էներգիայի շուկան և ջրածնի (LCOH) մոդելների արժեքը՝ վերլուծելու համար այս ազդեցությունները երկու եզակի էներգիայի շուկաներում՝ ERCOT South և WECC Arizona: Յուրաքանչյուր շուկայում մենք գնահատեցինք 250 ՄՎտ էլեկտրոլիզատորի հզորությունը ցանցին ավելացնելու ազդեցությունը և ենթադրեցինք, որ ջրածնի տեղակայումը տեղի է ունեցել վերականգնվող էներգիայի համաչափ կառուցմամբ՝ ապահովելու էլեկտրոլիզատորի բեռը և տեղական REC-ների արտադրությունը: Այնուհետև այս վերլուծությունը համեմատվել է յուրաքանչյուր շուկայի համար մեր գործի ամենժամյա արտադրության, գնագոյացման և արտանետումների տվյալների հետ:
Տնտեսական հետևանքները պարզ են
Մեր վերլուծությունը պարզեց, որ տարեկան համապատասխանող սցենարը, որը թույլ է տալիս REC-ներին որպես փոխհատուցման մեխանիզմ, կարող է հանգեցնել զուտ զրոյական CI և տնտեսապես մրցունակ կանաչ ջրածնի արտադրության: Ընդհակառակը, ժամային պահանջների համապատասխանությունը, կախված դրանց իրականացումից, կարող է հանգեցնել կանաչ ջրածնի ընդունման անբարենպաստ տնտեսության՝ սահմանափակելով աշխատանքային ժամերը միայն այն ժամանակ, երբ առկա են վերականգնվող ռեսուրսներ՝ ի վերջո նվազեցնելով էլեկտրոլիզատորի հզորության գործակիցը: Արդյունքն այն է, որ օպերատորները պետք է բաշխեն իրենց ծախսերը ջրածնի արտադրության ավելի փոքր ծավալի վրա՝ պահանջելով ավելի բարձր գին՝ վաճառված յուրաքանչյուր կիլոգրամ ջրածնի համար իրենց կապիտալը վերականգնելու համար:
Վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների ուղիղ ժամային համապատասխանեցմամբ՝ մեր վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ էլեկտրոլիզատորի հզորության գործակիցը, որը տատանվում է 46-72%-ի սահմաններում, հանգեցնում է LCOH-ի 68%-175%-ով աճի՝ տարեկան համապատասխանող սցենարի համեմատ, որը թույլ է տալիս օպերատորներին հասնել 100 հզորության գործակցի: %:
WECC Արիզոնայի շուկայում արդյունքները LCOH են (կիրառված $3/կգ հարկային վարկով) 2 թվականին մոտ $2025/կգ-ից և 1.50 թվականին $2030/կգ-ից, տարեկան համապատասխան սցենարով, մինչև $4-5/կգ։ ժամային համընկնող սցենար: Ծախսերի աճի այս աստիճանը կարող է հետաձգել կանաչ ջրածին արտադրելու ունակությունը ավելի ցածր գնով, կապույտ կամ մոխրագույն ջրածնի համեմատությամբ, ինչը, ի վերջո, խոչընդոտում է տնտեսական մրցունակությանը և ինչպես ցանցին միացված, այնպես էլ 100% վերականգնվող կանաչ ջրածնի ընդունումը որպես ցածր ածխածնային վառելիք:
Ընդհակառակը, տարեկան համընկնող սցենարի մոդելավորումը ցույց է տալիս, որ էլեկտրոլիզատորը, որն աշխատում է 100% հզորության գործակցով, տարեկան համապատասխանության ռեժիմի ներքո, որը թույլ է տալիս REC-ի փոխհատուցումները, մինչև 2թ. երկու շուկաներում: Տնտեսության այս շրջանակը համահունչ է կապույտ ջրածնի հավասարությանը և աջակցում է DOE-ի թիրախներին կանաչ ջրածնի LCOH-ի համար $2025/կգ մինչև 1.50 թվականը և $2030/կգ մինչև 2 թվականը:
CI-ի հետևանքները ավելի բարդ են
Թեև տարեկան համընկնող սցենարում տնտեսագիտությունն ավելի բարենպաստ է, կան մի շարք արտանետումների և ածխածնի ինտենսիվության փոխզիջումներ, որոնք պետք է հաշվի առնել: Տարեկան համընկնման դեպքում էլեկտրոլիզատորը հենվում է ցանցային էլեկտրաէներգիայի վրա էլեկտրաէներգիայի պահանջների 19 – 35%-ի համար: Թեև որոշ ժամերի ցանցը պետք է ավելի շատ վերցնի ջերմային էներգիայի աղբյուրներից, վերականգնվող էներգիայի աստիճանական արտադրությունը նաև փոխում է ջերմային էներգիան վերականգնվող ռեսուրսների պիկ ժամերին, ինչը հանգեցնում է ցանցի CI-ի անկմանը: 2025 թվականին ERCOT և WECC տարածաշրջաններում համապատասխանաբար նկատվել են ցանցի CI-ի կրճատումներ 0.2 և 0.5%-ով:
Այնուամենայնիվ, կա փոխզիջում CI-ի և բացարձակ արտանետումների միջև: Վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ չնայած ցածր CI-ին, և՛ ERCOT, և՛ WECC շուկաներում բացարձակ արտանետումների մարգինալ աճ է նկատվում՝ պայմանավորված պահանջարկի ավելացված աղբյուրի և ջերմային ագրեգատների ավելացված վերականգնվող ռեսուրսների ժամերին: Բացի այդ, քանի որ էլեկտրացանցերն ավելի կանաչ են դառնում, CI-ի վերականգնվող էներգիայի հավելումների օգուտները դառնում են ավելի փոքր, և բեռի ավելացումը ջերմային բլոկների վրա ավելի մեծ ձգում է առաջացնում վերականգնվող աղբյուրների ցածր ռեսուրսների ժամերին: Այս երևույթի հետևանքով 2025 թվականին նկատվող CI օգուտները ավելի փոքր են 2030 թվականին, և բացարձակ արտանետումները աննշանորեն աճում են երկու շուկաներում:
Այս բացահայտումների պատճառով մենք ուսումնասիրեցինք զգայունությունը՝ փորձարկելու մի քանի մեխանիզմներ՝ մեղմելու ցանցի բացարձակ արտանետումների և/կամ CI-ի աճը տարեկան համապատասխան սցենարով: Վերլուծությունը պարզեց, որ վերականգնվող էներգիայի մի փոքր ավելացումը կամ ջրածնի արտադրության ռազմավարական կրճատումը ջերմային պիկ ժամերին կարող են արդյունավետ գործիքներ լինել 2020-ականներին արտանետումների այս անցանկալի ազդեցությունները նվազագույնի հասցնելու համար:
Ավելին, տարեկան համընկնումը պահանջում է REC օֆսեթներ ջրածնի արտադրության համար զուտ զրոյական CI առաջացնելու համար: ERCOT South-ում արտադրված կանաչ ջրածնի CI-ն, նախքան փոխհատուցումը, կազմում է 4.3 կգ CO2/կգՀ2 2025 թվականին, իսկ 3.4 կգ CO2/կգՀ2 2030 թվականին: WECC Արիզոնայում CI-ն, նախքան հաշվանցումները, 7.9 կգ CO է:2/կգՀ2 2025 թվականին, իսկ 4.7 կգ CO2/կգՀ2 2030 թվականին։ Երկու դեպքում էլ ածխածնի այս ինտենսիվությունը ավելի ցածր է, քան գնահատված 10 կգ CO2/կգՀ2 Գորշ ջրածնի արտադրության համար գնահատված CI, որը կարող է առաջացնել ջրածնի ընդունման թիրախային հատվածներում զգալի ածխաթթուացում. Այնուամենայնիվ, այս ածխածնի ինտենսիվությունը նույնպես զգալիորեն ավելի բարձր է, քան 100% վերականգնվող կանաչ ջրածնի շահագործման զրոյական CI-ն:
Մեկ այլ կարևոր նկատառում այն է, որ այս վերլուծությունը կենտրոնացած է Տեխասի և Արիզոնայի վրա, որտեղ վերականգնվող ռեսուրսների ներուժը մեծ է: Այս և այլ շուկաներում ավելի շատ հետաքննություն է պահանջվում՝ այստեղ դիտարկվող տնտեսական և արտանետումների փոխզիջումները լիովին գնահատելու համար: Ակնկալվում է, որ արդյունքները զգալիորեն կտարբերվեն տարածաշրջանային հիմունքներով և կարող են նաև տատանվել, քանի որ ջրածնի արտադրության մասշտաբները բավականին հեռու են տարածաշրջանում 250 ՄՎտ էլեկտրոլիզատորի ավելացումից հետո:
Փոխանակումների կառավարում
Քաղաքականություն մշակողները և կարգավորող մարմինները գտնվում են ածխածնի արտանետումների և կանաչ ջրածնի տնտեսության միջև փոխզիջման դժվարին դիրքում ԱՄՆ-ի արագ փոփոխվող էներգիայի շուկաների համատեքստում: Այս վաղ վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ տնտեսական հիմունքներով տարեկան համապատասխանությունը կարող է լինել կանաչ ջրածնի արդյունաբերության կարիքների կատալիզատորը՝ աջակցելու նորածին ցածր ածխածնային ջրածնի արդյունաբերության վաղ ընդունմանը և աճին: Երբ խոսքը վերաբերում է կլիմայական նպատակներին հասնելուն, կանաչ ջրածինը պետք է տեղակայվի այլ լուծումների կողքին, հետևաբար, որքան շուտ ընդունվի, այնքան ավելի շուտ կարող են օգուտներ ստանալ: 2030-ից այն կողմ, քանի որ քամու, արևի և պահեստային ակտիվների կառուցումն ապահովում է ավելի ցածր ածխածնային ցանցեր ամբողջ ԱՄՆ-ում, և էլեկտրոլիզատորի ծախսերը նվազում են, ժամային համընկնումը կարող է դառնալ ավելի հարմար մեխանիզմ՝ աջակցելու 100% վերականգնվող կանաչ ջրածնի արտադրությանը և էլեկտրացանցերի ածխաթթվացմանը: տանդեմ.
Աղբյուր՝ https://www.forbes.com/sites/woodmackenzie/2023/03/09/annual-matching-requirements-for-new-ira-tax-credits-could-kick-start-economically-competitive-green- ջրածնի արտադրություն/