Ngoài chi phí điện, giá hydro phụ thuộc phần lớn vào chi phí đầu tư ban đầu của máy điện phân. Số giờ tải đầy đủ càng thấp thì tác động càng lớn. Nhà phân tích BloombergNEF (BNEF) thấy một số con đường khác nhau có thể phát triển thị trường.
Tất cả các máy điện phân đều có một ngăn xếp công nghệ cụ thể ở trung tâm, trong đó nước được phân tách thành hydro và oxy. Ngăn xếp này bao gồm các tấm lưỡng cực được hàn cẩn thận, kín khí và màng nhựa – một trong những yếu tố chi phí chính trong mọi nhà máy điện phân. Xiaoting Wang, một nhà phân tích tại BloombergNEF, đã nói chuyện với 20 công ty trên toàn thế giới như một phần của nghiên cứu “Chi phí vốn của hệ thống điện phân có thể giảm 30% vào năm 2025” của công ty. Điều này giúp cô có cái nhìn sâu sắc về cấu trúc chi phí cho 30 dự án và giúp xác định các thành phần giá cho một nhà máy điện phân kiềm 10 MW tại Trung Quốc vào năm 2021, chẳng hạn.
Wang cho biết, khối này chiếm khoảng 33% tổng chi phí, trong khi 40% chi phí đến từ các thiết bị kỹ thuật khác, bao gồm điện tử công suất, tách khí và chất lỏng, và lọc khí (xem biểu đồ bên dưới). 27% chi phí khác là do các chi phí dự án khác, chẳng hạn như kỹ thuật xây dựng, lắp đặt thiết bị và nhà ở.
kiềm Trung Quốc
Báo cáo của BNEF nêu rằng một hệ thống kiềm 10 MW thường bao gồm hai ngăn xếp 5 MW cung cấp hydro ở áp suất 16 bar. Nhà sản xuất thường cung cấp giải pháp hoàn chỉnh với tất cả các phụ kiện và lắp đặt. Các nhà phát triển Trung Quốc đã nhận được một đề nghị như vậy vào năm 2021 với mức giá chỉ 303 đô la/kW – tức là tổng cộng khoảng 3 triệu euro (3.2 triệu đô la). Điều này không bao gồm phí kết nối lưới điện, máy biến áp cao thế hoặc các chi phí "mềm" khác như chi phí phát triển, phê duyệt và thỏa thuận tài chính.
Wang cho biết chi phí dự án tại các thị trường phương Tây với các máy điện phân sản xuất trong nước cao gấp khoảng bốn lần. Chi phí đầu tư trung bình là 1,200 euro/kW đối với máy điện phân kiềm và 1,400 euro/kW đối với máy điện phân màng trao đổi proton (PEM).
Các đề nghị rẻ hơn, chẳng hạn như 180 euro/kW, từ Peric cho một nhà máy 80 MW ở Trung Quốc; hoặc 521 euro/kW, từ Thyssenkrupp cho một nhà máy 2 GW ở Ả Rập Xê Út, không bao gồm tất cả các chi phí dự án và do đó không thể so sánh được. Chúng bao gồm các ngăn xếp điện phân, tách và tinh chế khí lỏng, và nguồn cung cấp nước. Tuy nhiên, các thiết bị điện tử công suất và tủ điều khiển không được tính.
Wang cho rằng sự chênh lệch giá lớn này là do chi phí lao động thấp và chuỗi cung ứng đã được thiết lập tại Trung Quốc, nơi các nhà sản xuất máy điện phân có thể tìm nguồn vật liệu và linh kiện với giá thấp hơn nhiều so với phương Tây. Cho đến nay, việc sản xuất hầu hết các máy điện phân đều không được tự động hóa. Các nhà sản xuất Trung Quốc đã sản xuất máy điện phân quy mô megawatt cho các ngành công nghiệp khác trước khi có nhu cầu từ các nhà sản xuất hydro xanh, nghĩa là họ được hưởng lợi từ sản xuất quy mô lớn. Các khách hàng hiện tại bao gồm các nhà sản xuất polysilicon cho pin quang điện.
Phân tích của Bloomberg, từ tháng 2022 năm 2025, tuyên bố rằng các nhà sản xuất phương Tây có thể đạt được chi phí thấp tương tự. Để làm như vậy, họ sẽ phải sử dụng sản xuất tự động hóa cao. Wang cho biết bà dự đoán giá sẽ giảm đáng kể sớm nhất là vào năm 2021 (xem biểu đồ chính ở trên). Giá cho năm 2035 cũng vẫn bao gồm biên độ lợi nhuận phù hợp cho các công ty kỹ thuật, mua sắm và xây dựng (EPC). Phát triển dài hạn cho thấy giá cho các dự án điện phân sẽ hội tụ trên toàn thế giới từ năm XNUMX.
Các nhà đầu tư phương Tây có xu hướng giao phó cho một công ty EPC việc xử lý toàn bộ dự án với một khoản tiền trọn gói và dựa vào các công ty lớn, nổi tiếng. Tuy nhiên, các công ty như vậy thường có ít kinh nghiệm trong việc xây dựng các nhà máy điện phân, do đó, phí bảo hiểm an toàn trong giá của toàn bộ ưu đãi là cao. Với kinh nghiệm ngày càng tăng và sự tham gia của các nhà lập kế hoạch dự án chuyên biệt, dẫn đến nhiều cạnh tranh hơn, các khoản phụ phí này sẽ giảm xuống.
Container đúc sẵn
Các nhà cung cấp thiết bị cũng đang nỗ lực cung cấp các sản phẩm giúp giảm khối lượng công việc tại công trường xây dựng và do đó cắt giảm chi phí. Một xu hướng hỗ trợ điều này là sự phát triển của các hệ thống container. Điều này có nghĩa là các thành phần hệ thống khác nhau không phải được lắp ráp tại công trường mà thay vào đó được chế tạo sẵn trong nhà máy, thử nghiệm và giao đến địa điểm dự định. Điều này giảm thiểu các nguồn lỗi và giảm thời gian triển khai nhân sự chuyên môn tại công trường.
Trong bản cập nhật phân tích thị trường, Bloomberg đã đưa tin về các đề nghị cho các giải pháp container như vậy với giá 1,000 đô la/kW. Những người trong ngành thậm chí còn báo cáo các đề nghị thấp tới 700 đô la/kW, Wang cho biết. Một giải pháp container như vậy đã được trình bày trong tạp chí pv Hội thảo trực tuyến tại Đức vào tháng 2023 năm 1. Máy điện phân PEM từ nhà cung cấp Đức H-Tec có công suất 450 MW và sản xuất XNUMX kg hydro mỗi ngày. Bản ghi âm của tạp chí pv hội thảo trực tuyến có sẵn tại pv-magazine.com/webinars.
Những người muốn giảm chi phí bằng cách mua máy điện phân từ Trung Quốc cần cân nhắc rằng các sản phẩm xuất khẩu thường được bán với mức giá cao hơn khoảng 20% đến 30% so với giá trên thị trường trong nước, BloombergNEF cho biết, điều này có nghĩa là chi phí phát triển và lập kế hoạch dự án vẫn sẽ cao hơn. Điều quan trọng cần cân nhắc là việc lựa chọn một thương hiệu Trung Quốc để cung cấp thiết bị cốt lõi có thể làm giảm cơ hội nhận được trợ cấp địa phương của dự án và có thể ảnh hưởng đến tài chính.
Các dự án hydro xanh đầu tiên đã và vẫn đang được thiết kế chủ yếu để lấy điện từ lưới điện, với mức tiêu thụ điện của máy điện phân được cân bằng hàng tháng hoặc hàng năm so với lượng điện tái tạo do nhà cung cấp tạo ra. Trong trường hợp này, nhược điểm kỹ thuật của điện phân kiềm về tính linh hoạt sẽ không làm phiền các nhà khai thác.
Tuy nhiên, sau năm 2030, hầu hết các dự án hydro xanh mới sẽ cần phải đảm bảo sự phù hợp hàng giờ giữa sản xuất điện và tiêu thụ điện cho các hệ thống điện phân được kết nối với lưới điện, điều này sẽ dẫn đến việc phát triển nhiều dự án ngoài lưới điện hơn, Wang cho biết. Xu hướng này không chỉ xuất phát từ nhu cầu định nghĩa rõ ràng hơn về hydro xanh. Một kết nối trực tiếp với các nhà máy phát điện tái tạo cũng sẽ cải thiện tính khả thi về mặt kinh tế trong tương lai. Xét cho cùng, việc sử dụng lưới điện để chuyển một lượng điện lớn sẽ tốn kém hơn trong tương lai. Do đó, điện phân với điện lưới ổn định sẽ không thể sản xuất hydro rẻ hơn trong tương lai so với năng lượng mặt trời và gió, với chi phí sản xuất điện thấp của chúng.
Giảm chi phí
Đây là nơi mà các máy điện phân PEM phát huy tác dụng. Chúng có thể theo dõi tốt hơn nguồn cung cấp điện dao động và cũng hoạt động hiệu quả trong hoạt động tải một phần hoặc ngoài lưới điện. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn cần phải giảm đáng kể sự phụ thuộc vào các kim loại nhóm bạch kim đắt tiền, đặc biệt là iridi, để giành được thị phần thống lĩnh, Wang cho biết. Plug Power, từ Hoa Kỳ và ITM Power, từ Vương quốc Anh, sử dụng 200 gram đến 300 gram iridi cho mỗi megawatt công suất.
Sản lượng iridi hiện tại trên toàn thế giới vào khoảng bảy tấn mỗi năm. Ngay cả khi toàn bộ khối lượng được sử dụng để sản xuất chất xúc tác cho quá trình điện phân PEM, chuỗi cung ứng này cũng chỉ có thể hỗ trợ tối đa 35 GW mỗi năm. PEM chỉ có thể thống trị thị trường hydro xanh nếu các nhà sản xuất có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ iridi trên mỗi đơn vị trong thập kỷ này hoặc đạt được hiệu quả tương đương song song với việc cải thiện quá trình tái chế kim loại. Wang cho biết Electric Hydrogen, một nhà sản xuất máy điện phân PEM mới có trụ sở tại Hoa Kỳ, đã báo cáo rằng họ sử dụng ít iridi hơn đáng kể so với các đối thủ cạnh tranh.
Cũng có khả năng điện phân màng trao đổi anion (AEM) có thể thay thế PEM sau năm 2030 vì nó không sử dụng kim loại đắt tiền. Điều này có nghĩa là các nhà sản xuất phải thành công trong việc phát triển các ngăn xếp phù hợp với các dự án quy mô lớn. Enapter là công ty tiên phong trong AEM, xây dựng các ngăn xếp nhỏ và lắp ráp chúng thành các đơn vị 1 MW lớn hơn, vẫn nhỏ so với các máy điện phân khác. Công ty Verdagy có trụ sở tại California mới bắt đầu bán các mô-đun 20 MW, mỗi mô-đun bao gồm hai ngăn xếp 10 MW.
Các ngăn xếp lớn hơn
Sản xuất nhiều hydro hơn từ một ngăn xếp duy nhất là một cách khác để giảm chi phí. Một cách để đạt được điều này là tăng kích thước của chính ngăn xếp. Theo Wang, ngăn xếp thương mại lớn nhất, với công suất 15 MW, được tung ra thị trường vào tháng 2023 năm XNUMX, đến từ Longi. Mặc dù việc tăng kích thước của ngăn xếp nghe có vẻ đơn giản, nhưng nó có một số nhược điểm. Đầu tiên, việc di chuyển các đơn vị lớn trở nên khó khăn hơn, đặc biệt là đối với các đơn vị bán hàng quốc tế. Thứ hai, với các đơn vị lớn hơn, lực cơ học và ứng suất trở nên không đồng đều hơn, ảnh hưởng đến sự an toàn và liên quan đến hiệu suất thấp hơn.
Có thể đạt được năng suất cao hơn bằng cách tăng mật độ dòng điện. Nói một cách đơn giản, càng nhiều electron đi qua ngăn xếp, càng có thể sản xuất nhiều hydro. Chỉ cần áp dụng điện áp cao hơn có thể làm tăng mật độ dòng điện nhưng lại có tác động bất lợi đến hiệu suất. Chiến lược để duy trì hoặc thậm chí tăng hiệu suất là sửa đổi cấu trúc bên trong và đưa vào các chất xúc tác và màng tiên tiến.
Về lâu dài, tốt hơn là tăng mật độ dòng điện, Wang cho biết. Plug Power và ITM Power đang dẫn đầu ở đây với mật độ dòng điện hơn 3A/cm2 (ampe trên cm2) tiếp theo là nhà sản xuất AEM Verdagy, với 2A/cm2. Hầu hết các máy điện phân kiềm của Trung Quốc chỉ có 0.3A/cm2. Wang, ngược lại, đã học được từ Electric Hydrogen rằng sản phẩm của họ sẽ có mật độ dòng điện thậm chí còn cao hơn Plug Power và ITM Power. Cô ước tính rằng, đến năm 2030, mật độ dòng điện sẽ gần 10A/cm2 sẽ là đặc điểm điển hình của các nhà sản xuất máy điện phân PEM còn lại.
Cạnh tranh nhiều hơn
Chi phí cho các sản phẩm phương Tây ban đầu có thể giảm khoảng 30% vào năm 2025. Ngoài tiến bộ công nghệ, cạnh tranh cũng có khả năng tăng lên. Các nhà sản xuất trên toàn thế giới đã công bố công suất sản xuất là 52.6 GW cho năm nay trong khi việc giao hàng lạc quan chỉ đạt 5 GW, theo dự báo của BloombergNEF. Tại Trung Quốc, nơi đã có sự cạnh tranh khốc liệt để giành được đơn đặt hàng từ các nhà phát triển dự án, biên lợi nhuận của các nhà sản xuất là nhỏ. Ngoài ra, các nhà phát triển phòng ngừa rủi ro của họ đối với nhà sản xuất bằng cách chỉ trả tới 85% giá đã thỏa thuận khi giao hàng và phần còn lại sau khi hoàn thành đưa vào vận hành và hiệu suất vẫn tốt sau 18 tháng.
Áp lực vẫn chưa cao như vậy đối với các thị trường phương Tây, vì các nhà đầu tư và nhà phát triển dự án ở châu Âu và Hoa Kỳ có thể tính đến các khoản trợ cấp tương đối cao. Tuy nhiên, năng lực sản xuất cũng đang tăng lên ở đây và các nhà máy cần được sử dụng hết công suất. Nếu các nhà sản xuất Trung Quốc cũng tìm cách cứu vãn xuất khẩu, có thể thấy trước rằng cuộc chiến giá cả sẽ gia tăng ở tất cả các thị trường.
Các quan điểm và ý kiến được trình bày trong bài viết này là của riêng tác giả và không nhất thiết phản ánh những quan điểm và ý kiến của tạp chí pv.
Nội dung này được bảo vệ bản quyền và không được phép sử dụng lại. Nếu bạn muốn hợp tác với chúng tôi và muốn sử dụng lại một số nội dung của chúng tôi, vui lòng liên hệ: editors@pv-magazine.com.
Nguồn từ tạp chí pv
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Thông tin nêu trên được cung cấp bởi pv-magazine.com độc lập với Chovm.com. Chovm.com không tuyên bố và bảo đảm về chất lượng và độ tin cậy của người bán và sản phẩm.
