Teollisen vihreän vetyhankkeen LCOH:n arviointi

Teollisen vihreän vetyhankkeen LCOH:n arviointi

Teolliselle kehittäjälle LCOH-vedyn käyttö on hyödyllisempää kuin otsikkohinta laitteistolle. Se muuntaa projektin elinkaaren kassatarpeet ja odotetun vetytuotannon yhdeksi vertailukelpoiseksi luvuksi: kustannus kilogrammaa vetyä kohti. Laskenta ei ole vaikea, mutta sitä on helppoa tehdä harhaanjohtavaksi käyttämällä esimerkiksi pinotehokkuuslukua, optimistista käyttöaikataulua tai pääomakustannusta, joka jättää huomiotta tasapainottavan laitoksen työt.

Tämä käytännöllinen viitekehys on tarkoitettu B2B-tiimeille, jotka vertailevat vihreän vedyntuotannon konsepteja ennen lopullisen suunnittelupaketin saatavuutta. Se erottaa muuttujat, jotka muovaavat vedyn tuotantokustannuksia , näyttää läpinäkyvän laskentajärjestyksen ja tekee herkkyystestauksesta osan päätöksentekoprosessia eikä jälkikäteen tehtävää lisätehtävää.

Aloita projektitasoisella LCOH-vedyn kaavalla

Yksinkertaisimmillaan elinkaaren LCOH-vedyn lCOH-vedy on kaikkien projektikustannusten nykyarvo jaettuna kaiken toimitetun vedyntuotannon nykyarvolla:

LCOH = PV(CAPEX + sähkö + vesi + kiinteät käyttö- ja huoltokustannukset + muuttuvat käyttö- ja huoltokustannukset + korvaavat komponentit + rahoitukseen liittyvät kustannukset) / PV toimitettua vetyä

Varhaisessa suodatuksessa monet tiimit käyttävät vuosittaisia arvoja:

Vuosittainen LCOH = (vuosittaiset CAPEX-kustannukset + vuosittaiset käyttökustannukset) / vuosittainen vetytuotanto

Vuosittainen lähestymistapa ei korvaa täydellistä diskontattujen kassavirtamallia. Se on kuitenkin johdonmukainen tapa vertailla eri suunnitteluratkaisuja, kun kaikissa tapauksissa käytetään samaa projektin kestoa, diskonttausastetta, veroja, toimitusrajoja ja käyttöasteen määritelmää. Ennen kuin vertaat vihreän vetykaasun kustannusta toiseen tutkimukseen, tarkista, sisältyvätkö puristus, varastointi, sähköverkkoon liittäminen, tuotannon rajoittaminen, vaihtoprosessoreiden korvaaminen ja toimituspaine ilmoitettuun rajaan vai eivät.

Muodosta vuosittainen vetytuotanto ennen kustannusten määrittämistä

Vuosittainen tuotanto on nimittäjä, joka voi saada muuten uskottavan LCOH-vedyn mallin epäonnistumaan. Hyödyllinen ensimmäinen yhtälö on:

Vuosittainen H2-määrä (kg) = elektrolysaattorin teho (kW) × käyttötunnit × käytettävyys / erityinen sähkönkulutus (kWh/kg)

Esimerkiksi 1 MW:n järjestelmä, joka toimii 7 000 ekvivalenttia täyskuormatuntia vuodessa 95 %:n käytettävyydellä ja jonka mallinnettu järjestelmän kulutus on 55 kWh/kg, tuottaa noin 121 000 kg vetyä vuodessa. Tämä on suunnitteluesimerkki, ei suorituskyvyn takuu. Yhdysvaltojen energiaministeriön (DOE) PEM-skenaariomateriaali käyttää edustavia arvoja noin 55,2 kWh/kg H2, kun taas muissa skenaariotaulukoissa esiintyvät arvot ovat lähellä 57 kWh/kg. Mallisi tulee käyttää takattua järjestelmärajan kulutusta: sisällytä apukuormat, jos tuotteen rajat vaativat niitä.

Älä sekoita uusiutuvan energian kapasiteettikerrointa elektrolysaattorin käytettävyyteen. Aurinko- tai tuuliresurssi voi tarjota vähemmän hyödynnettäviä tunteja kuin elektrolysaattori voisi teknisesti ottaa käyttöön. Jos verkkosähkö, varastointi tai hybridiuusiutuva kapasiteetti täyttää nämä aukot, mallinna tuloksena syntyvät sähkön hinnan ja hiilijalanjäljen laskentaehtojen mukaisesti eksplisiittisesti.

Laske vetyntuotannon kustannuksista sähkön osuus

Useimmissa vihreän vetyntuotannon konsepteissa sähkö on suurin ja herkkinä muuttujana toimiva panos vedyn tuotantokustannuksia suora energiatermi on yksinkertainen:

Sähkön hinta kilogrammaa kohti = järjestelmän sähkönkulutus (kWh/kg) × toimitetun sähkön hinta ($/kWh)

55 kWh/kg:n ja 0,04 $/kWh:n hinnalla sähkö yksin muodostaa 2,20 $/kg ennen veden, pääoman takaisinmaksun, käyttö- ja huoltokustannusten, puristuksen tai varastoinnin huomioon ottamista. Samalla tehollisuudella ja 0,07 $/kWh:n hinnalla se nousee 3,85 $/kg:een. Juuri tämä ero selittää, miksi yhtä ainoaa tariffioletusta ei tulisi esittää yleispätevänä vihreän vetykaasun kustannusta .

Mallinna toimitettua hintaa, ei pelkästään tuotannon PPA-hintaa. Konfiguraatiosta riippuen siihen voivat kuulua siirto- ja jakelukustannukset, uusiutuvan energian tasapainottaminen, katkaistun tuotannon vaikutukset, kysyntäkustannukset, todistukset tai energiavarastojen häviöt. Hyvä ostokysymys on: mitkä näistä kustannuksista ovat kiinteitä ja mitkä vaihtelevat vetyntuotannon mukaan?

Käytä vuosittaisia, asennettujen pääomien kustannuksia ja sisällytä järjestelmän rajat

Käytä kokonaan asennettua CAPEX:ia, ei ainoastaan elektrolysaattoripakettia. Tyypillisiä kustannusryhmiä ovat elektrolysaattorijärjestelmä, tehonmuunnos, vedenkäsittely, jäähdytys, ohjausjärjestelmät, rakennustyöt, asennus, suunnittelu, sähköverkkoon tai uusiutuvaan energiaan liittäminen, puristus ja vetyä kuljetuspisteeseen käsittelevä tarvittava varusteisto.

Yleinen vuotuistamismenetelmä käyttää pääoman takaisinmaksukerrointa (CRF):

CRF = r(1+r) ⁿ / ((1+r) ⁿ − 1)

missä r on diskonttokorko ja n on projektin kesto vuosissa. Sitten:

Vuotuistettu CAPEX = kokonaan asennettu CAPEX × CRF

Jaa vuotuistettu CAPEX vuotuisella vetytuotannolla saadaksesi sen osuuden dollareina kilogrammaa kohti LCOH-vedyn . Pidä pinnoitteiden vaihdot erillään, jos projekti odottaa niitä taloudellisen elinkaarensa aikana. Tulevan vaihdon sisällyttäminen alun perin laskettuun CAPEX:iin voi hämärtää ajoitusta ja rahoitusefektejä.

Mallinna toimintakustannuksia, joita yleensä aliarvioidaan

Vesi on yleensä pienempi kuin sähkö a-kohteessa vihreän vetykaasun kustannusta mallissa, mutta vedenkäsittely, jätevesien käsittely, jäähdytys ja paikan rajoitukset voivat silti vaikuttaa projektipäätökseen. Kiinteät käyttö- ja huoltokustannukset (O&M) pitäisi kattaa suunnitellut huollot, tarvittaessa henkilöstö, tarkastukset, valvonta, vakuutukset ja palvelusopimukset. Muuttuvat käyttö- ja huoltokustannukset voivat seurata käyttötunteja, käsittelymäärää, kulutusaineita tai pinon kuntoa.

Ota huomioon myös tehon lasku liiketoimintaparametrina, ei pelkästään teknisenä huomiona. Kasvava kWh/kg -arvo ajan myötä vähentää toimitettua tuotosta kiinteällä sähköbudjetilla, kun taas katkos tai vaihtotapahtuma vähentää jakajaa. Euroopan puhdas vety -observatorion LCOH-laskuriohjeistossa sähkönkulutus käsitellään keskimääräisenä kWh/kg -arvona taloudellisen elinkaaren ajan, mikä muistuttaa hyödyllisesti siitä, että tulee testata elinkaaren, ei nimellisarvojen oletuksia.

Suorita perustapaus ja herkkyystapaukset

Uskottava LCOH-vedyn arvion tulisi esittää perustapaus sekä pieni joukko läpinäkyviä herkkyysanalyysitapauksia. Jokaisessa tapauksessa muutetaan yhtä oletusta tai selkeästi määriteltyä oletuspakettia, ja selitetään muutoksen taustalla oleva toiminnallinen syy.

• Sähköntuotannon hintatapaus: testataan sopimusperusteista uusiutuvaa sähköä, sekoitettua sähköä ja korkeahintaista sähköä.
• Käyttöasteen tapaus: testataan resurssirajoitettuja tunteja, hybriditoimintaa ja lähes jatkuvaa käyttöä.
• Hyötysuhteen tapaus: testataan elinkaaren alun ja koko elinkaaren keskimääräistä kulutusta kilogrammaa kohti (kWh/kg).
• Laitteistokustannusten (CAPEX) tapaus: testataan asennuskustannusten muutoksia, mukaan lukien tasapainolaitteiston (balance-of-plant) ja liitäntäosuuksien (interconnection scope) vaikutukset.
• Vaihtotapaus: testaa aikataulutusta, kustannuksia, käyttökatkoja ja rahoituskäsittelyä.

Tämä rakenne tukee harkintavaiheen päätöksiä, koska se paljastaa, mikä muuttuja kannattaa neuvotella tai kehittää edelleen. Jos sähkön hinta vaikuttaa tulokseen, alhaisempi laitteistotarjous ei välttämättä paranna merkittävästi LCOH:ta. Jos käyttöaste vaikuttaa siihen, uusiutuvan energian ylikokoaminen, varastointi, sähköverkkoliitäntä tai tuotannon aikataulutus saattavat ansaita enemmän huomiota.

Käytä laitteistokonfiguraatiota vahvistettuna projektisyöttönä

Kaupallisen rajan määrittämisen jälkeen kapasiteetin konfigurointi muuttuu mallisyötteeksi eikä markkinointiväitteeksi. Alustavaan projektin laajuuden määrittelyyn Hyto Energy tarjoaa vahvistettuja tuotesivuja 100KW-500KW ja 1MW-5MW konfiguraatioihin. Käytä toimittajan vahvistettuja sähköisiä, käyttö- ja toimitusrajoituksia mallissa; älä ekstrapoloi projektin suorituskykyä pelkästään kapasiteettilabelista.

Käytännöllinen LCOH-vedyn tarkastuslista

• Onko toimituspiste määritelty: elektrolysaattorin ulostulo, puristettu vety, varastoitava vety vai asiakkaan portti?
• Sisältääkö energiankulutusluku aina samat apulaitteet?
• Perustuuko käyttötunnit uusiutuvan energian saatavuuteen, sähköverkkoon liittymiseen vai molempiin?
• Sisältääkö asennettu pääomakulu liittämisestä aiheutuvat kustannukset, vedenkäsittelyn, puristuksen, rakennustyöt ja käyttöönoton?
• Käsitelläänkö pinon ikääntymistä, vaihtoaikataulua, katkoja ja jäännösarvoa yhtenäisesti?
• Käyttävätkö kaikki herkkyystapaukset samaa projektin kestoa, diskonttokorkoa ja tuotantorajaa?

Luotettava LCOH-vedyn malli ei ole pelkästään se, joka antaa aluksi pienimmän vastauksen. Se on se malli, jonka oletukset voidaan jäljittää, kyseenalaistaa ja päivittää sähkösopimusten, laitetietojen ja paikan olosuhteiden selkiytyessä. Sähkön, käyttöasteen, hyötysuhteen, pääoman, käytön ja huollon sekä rahoituksen näkyvyyden avulla teollisuuden tiimi voi muuttaa laajan vihreän vetykaasun kustannusta keskustelun toimenpiteisiin johtavan projektivertailun.