Ako odhadnúť LCOH pre priemyselný projekt zelenej vodíkovej energie

Ako odhadnúť LCOH pre priemyselný projekt zelenej vodíkovej energie

Pre priemyselného vývojára LCOH vodík je užitočnejší ako cena vybavenia uvedená v titulku. Prepočíta celkové finančné potreby projektu počas jeho životnosti a očakávaný výstup vodíka na jednu porovnateľnú hodnotu: náklady za kilogram vodíka. Výpočet nie je zložitý, avšak je ľahké ho urobiť zavádzajúcim použitím údaju o účinnosti stohu, optimistického prevádzkového rozvrhu alebo kapitálového čísla, ktoré vynecháva práce na vybavenie zvyšku závodu.

Tento praktický rámec je určený pre B2B tímy, ktoré porovnávajú koncepty zelenej výroby vodíka pred tým, ako bude k dispozícii finálny inžiniersky balík. Oddeluje premenné, ktoré ovplyvňujú náklady na výrobu vodíka , zobrazuje prehľadnú postupnosť výpočtu a robí testovanie citlivosti súčasťou rozhodovacieho procesu namiesto toho, aby sa stalo dodatočnou úvahou.

Začnite s projektovým vzorcom LCOH vodík

V najjednoduchšej forme celkové LCOH vodík sa rovná súčasnej hodnote všetkých nákladov projektu delenej súčasnou hodnotou celého dodaného vodíka:

LCOH = PV(CAPEX + elektrina + voda + pevné prevádzkové a údržbové náklady + premenné prevádzkové a údržbové náklady + náhrady + náklady súvisiace s financovaním) / PV dodaného vodíka

Pre predbežné posúdenie mnohé tímy používajú ročnú verziu:

Ročný LCOH = (ročne amortizovaný CAPEX + ročné prevádzkové náklady) / ročná výroba vodíka

Prístup založený na ročných hodnotách nie je náhradou za komplexný model diskontovaných peňažných tokov. Je však disciplinovaným spôsobom porovnania rôznych návrhov, ak sa pre každý prípad používa rovnaká životnosť projektu, diskontná sadzba, dane, hranica dodávky a konvencia využitia. Pred porovnaním ponuky na zelený vodík s inou štúdiou overte, či stlačovanie, skladovanie, pripojenie k sieti, odberové obmedzenia, náhradné stohy a tlak pri dodávke patria do alebo mimo uvedenej hranice.

Najprv zostavte ročnú výrobu vodíka, potom priraďte náklady

Ročná výroba je menovateľ, ktorý môže spôsobiť, že inak dôveryhodný LCOH vodík model zlyhá. Užitočnou prvou rovnicou je:

Ročná výroba H2 (kg) = výkon elektrolýzera (kW) × prevádzkové hodiny × dostupnosť / špecifická spotreba elektrickej energie (kWh/kg)

Napríklad systém s výkonom 1 MW, ktorý beží 7 000 ekvivalentných hodín pri plnom zaťažení pri dostupnosti 95 % a modelovanej spotrebe systému 55 kWh/kg, vyrobí približne 121 000 kg ročne. Ide o orientačný výpočet pre plánovanie, nie o záruku výkonu. Materiál U.S. DOE pre scénáre PEM používa reprezentatívne hodnoty okolo 55,2 kWh/kg H2, zatiaľ čo iné scénárové tabuľky uvádzajú hodnoty približne 57 kWh/kg. Váš model by mal používať záručnú spotrebu v rámci hraníc systému: ak hranica produktu vyžaduje zahrnutie pomocných zaťažení, zahrňte ich.

Neprehliadajte rozdiel medzi faktorom využitia obnoviteľných zdrojov a dostupnosťou elektrolýzera. Slnečný alebo veterný zdroj môže poskytnúť menej využiteľných hodín, než je technicky možné prevádzkovať elektrolýzer. Ak tieto medzery vyplnia dodávka z elektrickej siete, úložné zariadenia alebo hybridné výkony obnoviteľných zdrojov, explicitne modelujte výslednú cenu energie a podmienky pre účtovanie uhlíka.

Vypočítať elektrickú zložku nákladov na výrobu vodíka

Pre väčšinu konceptov zelenej výroby vodíka je elektrina najväčšou a najcitlivejšou vstupnou zložkou pre náklady na výrobu vodíka . Priama energetická zložka je jednoduchá:

Náklady na elektrinu za kilogram = spotreba elektriny systémom (kWh/kg) × cena dodanej elektriny ($/kWh)

Pri 55 kWh/kg a $0,04/kWh prispieva samotná elektrina k nákladom vo výške $2,20/kg pred započítaním nákladov na vodu, obnovu kapitálu, prevádzku a údržbu, stlačenie alebo skladovanie. Pri rovnakej účinnosti a cene $0,07/kWh sa táto suma zvýši na $3,85/kg. Práve tento rozdiel je dôvodom, prečo by sa jediný predpoklad týkajúci sa tarify nemal uvádzať ako univerzálny zelený vodík .

Modelovať cenu dodanej elektriny namiesto len ceny elektriny zo zmluvy o nákupnej zárukovej cene (PPA). V závislosti od konfigurácie môže zahŕňať poplatky za prenos a distribúciu, vyrovnanie obnoviteľných zdrojov, účinky odberu, poplatky za špičkový odbor, certifikáty alebo straty v energetických úložiskách. Užitočnou otázkou pri nákupnom procese je: ktoré z týchto nákladov sú fixné a ktoré sa menia v závislosti od výstupu vodíka?

Ročne zohľadniť inštalovaný kapitál a zahrnúť hranice systému

Použite celkové nainštalované kapitálové výdavky (CAPEX), nie len balíček elektrolýzera. Typické kategórie nákladov zahŕňajú systém elektrolýzera, premenu energie, úpravu vody, chladenie, riadenie, stavebné práce, inštaláciu, inžinierske služby, pripojenie k sieti alebo obnoviteľným zdrojom, kompresiu a príslušné vybavenie na manipuláciu s vodíkom v mieste dodávky.

Bežnou metódou ročnej amortizácie je použitie faktora obnovy kapitálu (CRF):

CRF = r(1+r) ⁿ / ((1+r) ⁿ − 1)

kde r je diskontná sadzba a n je životnosť projektu v rokoch. Potom:

Ročné CAPEX = celkové nainštalované CAPEX × CRF

Vydeľte ročné CAPEX ročnou výrobou vodíka, aby ste získali jeho príspevok v USD/kg k LCOH vodík . Náhrady stohov udržujte oddelene, ak sa v rámci ekonomickej životnosti projektu predpokladajú. Zahrnutie budúcej náhrady do počiatočných CAPEX môže zakrývať časovanie a finančné účinky.

Modelujte prevádzkové náklady, ktoré sa často podhodnocujú

Voda je zvyčajne menšia ako elektrina v modeli, avšak úprava vody, spracovanie odpadovej vody, chladenie a obmedzenia lokality môžu stále ovplyvniť rozhodnutie o projekte. Fixné prevádzkové a údržbové náklady by mali zahŕňať plánovanú údržbu, personál (ak je relevantný), inšpekcie, monitorovanie, poisťovanie a služobné dohody. Premenné prevádzkové a údržbové náklady môžu sledovať prevádzkové hodiny, prietok, spotrebné materiály alebo stav elektrolyzéra. zelený vodík zahrňte degradáciu ako obchodný vstup, nie len ako technickú poznámku. Rastúca hodnota kWh/kg v čase zníži dodaný výkon pri pevnom rozpočte na elektrinu, zatiaľ čo výpadok alebo výmena znižuje menovateľ. Pokyny kalkulačky LCOH Európskeho úradu pre čistý vodík považujú spotrebu elektriny za priemernú hodnotu kWh/kg počas ekonomického životného cyklu, čo je užitočné pripomenutie, že treba testovať predpoklady týkajúce sa celého životného cyklu, nie len menovitých hodnôt.

Ilustratívny pracovný postup nákladov na projekt na vyhodnotenie priemyselnej výroby zeleného vodíka.

Spustite základný prípad a prípady citlivosti.

Dôveryhodný LCOH vodík odhad by mal uvádzať základný scenár a malý súbor prehľadných citlivostí. Pre každý scenár zmeňte jedno predpokladané číslo alebo jasne definovaný balík parametrov a vysvetlite operačný dôvod tejto zmeny.

• Scenár ceny energie: testujte dohodnutú obnoviteľnú, zmiešanú a drahú elektrinu.
• Scenár využitia: testujte hodiny s obmedzenými zdrojmi, hybridné dodávky a takmer nepretržitý prevádzkový režim.
• Scenár účinnosti: testujte spotrebu v kWh/kg na začiatku životnosti a priemernú spotrebu počas celej životnosti.
• Scenár kapitálových výdavkov (CAPEX): testujte zmeny v inštalačných nákladoch vrátane nákladov na doplnkové zariadenia a pripojenie do siete.
• Scenár výmeny: testovanie časovania, nákladov, výpadkov a financovania.

Táto štruktúra podporuje rozhodovanie v fáze zváženia, pretože odhaľuje, ktorá premenná stojí za ďalšou vyjednávacou alebo technickou úpravou. Ak je cena elektrickej energie rozhodujúcim faktorom, nižšia ponúka na vybavenie nemusí významne zlepšiť LCOH. Ak je rozhodujúcou premennou využitie, potom sa viac pozornosti môže venovať prebytku obnoviteľnej energie, ukladaniu energie, pripojeniu do siete alebo plánovaniu výroby.

Použite konfiguráciu vybavenia ako overený projektový vstup.

Po definovaní komerčných hraníc sa konfigurácia kapacity stáva vstupom do modelu namiesto marketingového tvrdenia. Pre predbežné určenie rozsahu projektu poskytuje Hyto Energy potvrdené stránky produktov pre 100KW-500KW a 1MW-5MW konfigurácie. V modeli použite potvrdené elektrické, prevádzkové a dodávkové údaje dodávateľa; nepreberajte výkonnosť projektu len z označenia kapacity.

Praktická kontrolná tabuľka na revíziu LCOH vodíka.

• Je definovaný bod dodávky: výstup elektrolýzera, stlačený vodík, uložený vodík alebo brána zákazníka?
• Zahŕňa údaj o spotrebe energie v každom prípade rovnaké pomocné zariadenia?
• Sú prevádzkové hodiny založené na dostupnosti obnoviteľných zdrojov, prístupe k sieti alebo na oboch?
• Zahŕňa investičný kapitál (CAPEX) pripojenie, úpravu vody, kompresiu, stavebné práce a uvádzanie do prevádzky?
• Boli degradácia článkov, čas výmeny, výpadky a zvyšková hodnota spracované konzistentne?
• Všetky prípady citlivosti používajú rovnakú životnosť projektu, diskontnú sadzbu a hranicu výstupu?

Spoľahlivá LCOH vodík model nie je jednoducho ten s najnižšou počiatočnou odpoveďou. Je to model, ktorého predpoklady je možné sledovať, spochybniť a aktualizovať, keď sa stávajú jasnejšími podmienky elektrických zmlúv, technické údaje o zariadeniach a podmienky na mieste. Tým, že sa udržiava prehľadnosť v oblasti elektrickej energie, využitia, účinnosti, kapitálu, prevádzky a údržby (O&M) a financovania, priemyselný tím môže premeniť rozsiahlu zelený vodík diskusiu na porovnanie projektov, ktoré je možné realizovať.