Годишњи усклађени захтеви за нове пореске кредите ИРА-е могли би да покрену економски конкурентну производњу зеленог водоника

_{Аутори Мелани Варгас, Кара МцНутт и Цхрис Сеипле}

Водоник може да игра кључну улогу у путу Сједињених Држава ка нулти вредности као гориво са ниским садржајем угљеника које подржава декарбонизацију сектора потражње за енергијом које је тешко електрифицирати. Порески кредит од 45 В према Закону о смањењу инфлације има за циљ да подстакне примену водоника са ниским садржајем угљеника, убрзавајући криву учења и омогућавајући смањење трошкова.

Највећи порески кредити за водоник са најнижим садржајем угљеника достижу до 3 УСД/кг. Међутим, правила о начину на који ће се мерити интензитет угљеника (ЦИ) водоника и потенцијално одобрење механизама за компензовање емисија, као што су кредити за обновљиву енергију (РЕЦ), су још увек у развоју. Ова правила, која тренутно дефинише Министарство финансија, могла би имати значајне импликације на економску конкурентност електролитских или зелених водоничких пројеката и ЦИ и апсолутне емисије енергетских мрежа.

Као резултат тога, временско усклађивање ЦИ водоника постало је веома врућа тема последњих месеци у индустрији и политичким круговима. Дебата се углавном концентрише око електролизера који се ослањају на електричну енергију из мреже за све или део својих енергетских потреба. Неке организације би желеле да програмери зеленог водоника докажу да троше 100% обновљиве енергије усклађивањем потрошње електричне енергије свог електролизера са производњом енергије из обновљивих извора на сатној бази. Други тврде да ће ови захтеви ограничити економичност и примену пројеката зеленог водоника.

С обзиром на широк скуп перспектива на ову тему, Воод Мацкензие је кренуо да тестира утицај зелене производње водоника повезане са мрежом. Погледали смо утицаје на ЦИ енергетских мрежа и производње водоника, као и факторе капацитета електролизера према сценарију који дозвољава РЕЦ у односу на политику усклађивања по сату где би оптерећење електролизера одговарало одговарајућим профилима производње обновљиве енергије.

Искористили смо наше сопствено тржиште електричне енергије и уједначили трошкове водоника (ЛЦОХ) да бисмо анализирали ове утицаје на два јединствена тржишта електричне енергије, ЕРЦОТ Соутх и ВЕЦЦ Аризона. На сваком тржишту процењивали смо утицај додавања 250 МВ капацитета електролизера у мрежу и претпоставили да се примена водоника догодила уз сразмерну изградњу обновљивих извора да би се подржало оптерећење електролизера и стварање локалних РЕЦ-а. Ова анализа је затим упоредна са нашим подацима о производњи по сату, ценама и емисијама за свако тржиште.

Економске импликације су јасне

Наша анализа је открила да годишњи сценарио подударања који дозвољава РЕЦ као механизам за компензацију, може резултирати нето нултом ЦИ и економски конкурентном производњом зеленог водоника. Супротно томе, захтеви за усклађивање по сату, у зависности од њихове примене, могу довести до неповољне економије за усвајање зеленог водоника, ограничавањем радних сати на оне када су обновљиви ресурси доступни, што на крају смањује фактор капацитета електролизера. Резултат тога је да оператери морају распоредити своје трошкове на мањи обим производње водоника, захтевајући вишу цену да поврате свој капитал за сваки продати килограм водоника.

Уз директно усклађивање обновљивих извора производње по сату, наша анализа показује да фактор капацитета електролизера у распону од 46-72% доводи до повећања ЛЦОХ од 68%-175% у односу на годишњи сценарио подударања који омогућава оператерима да достигну фактор капацитета од 100 %.

На тржишту ВЕЦЦ Аризоне, резултати су ЛЦОХ (са примењеним пореским кредитом од 3 УСД/кг) који се повећава са око 2 УСД/кг у 2025. и 1.50 УСД/кг 2030. године, у годишњем одговарајућем сценарију, на око 4-5 УСД/кг у сценарио подударања по сату. Овај степен повећања трошкова могао би да одложи могућност производње зеленог водоника по паритету трошкова у односу на јефтинији, плави или сиви водоник, што на крају омета економску конкурентност и усвајање зеленог водоника који је повезан на мрежу и 100% обновљивог као горива са ниским садржајем угљеника.

Супротно томе, моделирање сценарија годишњег подударања показује да би електролизер који ради са фактором капацитета од 100% под годишњим режимом усклађивања који омогућава РЕЦ оффсете, могао постићи економичност испод 2 УСД/кг до 2025. и испод 1.50 УСД/кг 2030. оба тржишта. Овај распон економије је у складу са паритетом плавог водоника и подржава циљеве ДОЕ за зелени водоник ЛЦОХ од 2 УСД/кг до 2025. и 1 УСД/кг до 2030. године.

Импликације ЦИ су сложеније

Иако је економија повољнија у сценарију годишњег подударања, постоји низ компромиса о емисијама и интензитету угљеника које треба размотрити. У случају годишњег подударања, електролизатор се ослања на електричну енергију из мреже за 19 – 35% потреба за електричном енергијом. Иако током одређених сати мрежа мора да црпи више из извора топлотне енергије, инкрементална производња из обновљивих извора такође замењује топлотну енергију током вршних сати обновљивих извора, што доводи до пада ЦИ мреже. У 2025. години примећено је смањење ЦИ мреже од 0.2 и 0.5% у регионима ЕРЦОТ и ВЕЦЦ.

Међутим, постоји компромис између ЦИ и апсолутних емисија. Анализа показује да упркос нижем ЦИ, постоји маргинално повећање апсолутних емисија и на ЕРЦОТ и на ВЕЦЦ тржиштима због додатног извора потражње и повећане употребе термалних јединица током ниских сати обновљивих ресурса. Поред тога, како електричне мреже постају зеленије, предности инкременталног додавања обновљивих извора у ЦИ постају мање, а повећање оптерећења доводи до још већег привлачења термалних јединица током ниских сати обновљивих ресурса. Као резултат овог феномена, користи од ЦИ уочене 2025. су мање у 2030. години, а апсолутне емисије се незнатно повећавају на оба тржишта.

Због ових налаза, истражили смо осетљивост да бисмо тестирали неколико механизама за ублажавање повећања апсолутних емисија из мреже и/или ЦИ према годишњем сценарију подударања. Анализа је открила да би благо прекомјерно кориштење обновљивих извора енергије или стратешко смањење производње водоника током вршних термалних сати могло бити ефикасан алат за минимизирање ових нежељених утицаја емисија у 2020-им.

Штавише, годишње усклађивање захтева РЕЦ оффсетове да би се покренуо нето нулти ЦИ за производњу водоника. У ЕРЦОТ Соутх, ЦИ, пре компензација, произведеног зеленог водоника је 4.3 кг ЦО₂/кгХ₂ 2025. и 3.4 кг ЦО₂/кгХ₂ 2030. У ВЕЦЦ Аризона, ЦИ, пре офсета, износи 7.9 кг ЦО₂/кгХ₂ 2025. и 4.7 кг ЦО₂/кгХ₂ 2030. У оба случаја ови интензитети угљеника су нижи од процењених 10 кгЦО₂/кгХ₂ ЦИ процењен за производњу сивог водоника, што би могло да изазове значајну декарбонизацију у циљним секторима за усвајање водоника; међутим, ови интензитети угљеника су такође значајно већи од нулте вредности ЦИ операције са 100% обновљивим зеленим водоником.

Још једно кључно разматрање је да се ова анализа фокусирала на Тексас и Аризону где је потенцијал обновљивих ресурса висок. Потребно је више истраживања на овим и другим тржиштима да би се у потпуности проценили економски компромиси и компромиси о емисијама који се овде разматрају. Очекује се да ће се исходи значајно разликовати на регионалној основи и да могу варирати како производња водоника прелази и поред додавања електролизера од 250 МВ у региону.

Управљање компромисима

Креатори политике и регулатори су у тешкој позицији да се снађу у компромису између емисије угљеника и економије зеленог водоника у контексту брзо променљивих тржишта електричне енергије у САД. Ова рана анализа показује да би на економској основи годишње усклађивање могло бити катализатор који индустрији зеленог водоника треба да подржи рано усвајање и раст индустрије водоника са ниским садржајем угљеника. Када је реч о испуњавању климатских циљева, зелени водоник ће морати да се примени заједно са другим решењима, стога што пре дође до усвајања, то се пре могу остварити користи. Након 2030. године, пошто изградња средстава за производњу ветра, сунца и складиштења подржава мреже са нижим емисијама угљеника широм САД, а трошкови електролизера се смањују, усклађивање по сату могло би постати прикладнији механизам за подршку 100% обновљиве производње зеленог водоника и декарбонизације електричне мреже у тандем.