Yeni IRA Vergi Kredileri İçin Yıllık Uyum Gereksinimleri Ekonomik Olarak Rekabetçi Yeşil Hidrojen Üretimini Başlatabilir

_{Melany Vargas, Kara McNutt ve Chris Seiple tarafından yazıldı.}

Hidrojen, ABD'nin elektriklenmesi zor enerji talep sektörlerinin karbondan arındırılmasını desteklemek için düşük karbonlu bir yakıt olarak net sıfıra yolculuğunda kritik bir rol oynayabilir. Enflasyon Azaltma Yasası'nın 45V üretim vergisi kredisi, düşük karbonlu hidrojenin dağıtımını teşvik etmek, öğrenme eğrisini hızlandırmak ve maliyetlerin düşmesini sağlamak içindir.

En düşük karbonlu hidrojen için en yüksek vergi kredileri 3 $/kg'a kadar ulaşıyor. Bununla birlikte, hidrojenin karbon yoğunluğunun (CI) nasıl ölçüleceğine ilişkin kurallar ve Yenilenebilir Enerji Kredileri (REC'ler) gibi emisyonları dengelemek için mekanizmaların potansiyel tahsisatı hala geliştirilme aşamasındadır. Şu anda Hazine Bakanlığı tarafından tanımlanmakta olan bu kuralların, elektrolitik veya yeşil hidrojen projelerinin ekonomik rekabet gücü ve CI ve elektrik şebekelerinin mutlak emisyonları üzerinde önemli etkileri olabilir.

Sonuç olarak, hidrojen CI zamansal eşleşmesi, son aylarda endüstri ve siyasi çevrelerde çok sıcak bir konu haline geldi. Tartışma, büyük ölçüde enerji ihtiyaçlarının tamamı veya bir kısmı için şebeke elektriğine dayanan elektrolizörler etrafında toplanıyor. Bazı kuruluşlar, yeşil hidrojen geliştiricilerinin, elektrolizörlerinin elektrik tüketimini saatlik bazda yenilenebilir enerji üretimiyle eşleştirerek %100 yenilenebilir enerji tükettiklerini kanıtladıklarını görmek istiyor. Diğerleri, bu gerekliliklerin yeşil hidrojen projelerinin ekonomisini ve dağıtımını sınırlayacağını savunuyor.

Konuyla ilgili geniş perspektif seti göz önüne alındığında, Wood Mackenzie şebekeye bağlı yeşil hidrojen üretiminin etkisini test etmek için yola çıktı. Bir elektrolizörün yükünün karşılık gelen yenilenebilir enerji üretim profilleriyle eşleşeceği saatlik bir eşleştirme politikasına karşı REC'lere izin veren bir senaryo altında elektrik şebekelerinin ve hidrojen üretiminin CI üzerindeki etkilerinin yanı sıra elektrolizör kapasite faktörlerine baktık.

ERCOT South ve WECC Arizona olmak üzere iki benzersiz enerji piyasasında bu etkileri analiz etmek için tescilli enerji piyasamızdan ve seviyelendirilmiş hidrojen maliyeti (LCOH) modellerimizden yararlandık. Her pazarda, şebekeye 250 MW elektrolizör kapasitesi eklemenin etkisini değerlendirdik ve elektrolizörün yükünü ve yerel REC'lerin üretimini desteklemek için orantılı yenilenebilir birikimle hidrojen dağıtımının gerçekleştiğini varsaydık. Bu analiz daha sonra her bir pazar için temel vaka saatlik üretim, fiyatlandırma ve emisyon verilerimizle karşılaştırıldı.

Ekonomik Sonuçlar Açıktır

Analizimiz, bir dengeleme mekanizması olarak REC'lere izin veren yıllık bir eşleştirme senaryosunun, net sıfır CI ve ekonomik olarak rekabetçi yeşil hidrojen üretimi ile sonuçlanabileceğini buldu. Tersine, uygulamalarına bağlı olarak saatlik eşleştirme gereklilikleri, çalışma saatlerini yenilenebilir kaynakların mevcut olduğu saatlerle sınırlayarak ve sonuçta elektrolizör kapasite faktörünü azaltarak yeşil hidrojenin benimsenmesi için elverişsiz ekonomiye neden olabilir. Sonuç olarak, operatörler maliyetlerini daha küçük bir hidrojen üretimi hacmine dağıtmak zorunda kalıyor ve bu da satılan her bir kilogram hidrojen için sermayelerini geri kazanmak için daha yüksek bir fiyat gerektiriyor.

Yenilenebilir üretim kaynaklarının doğrudan saatlik eşleştirmesiyle, analizimiz, %46-72 arasında değişen bir elektrolizör kapasite faktörünün, operatörlerin 68'lük bir kapasite faktörüne ulaşmasını sağlayan yıllık eşleştirme senaryosuna göre %175-%100 arasında LCOH artışlarına yol açtığını gösteriyor. %.

WECC Arizona pazarında sonuçlar, yıllık eşleştirme senaryosunda 3'te yaklaşık 2 $/kg ve 2025'da 1.50 $/kg olan bir LCOH'nin (2030 $/kg vergi kredisi uygulanarak) yaklaşık 4-5 $/kg'a yükselmesidir. saatlik eşleştirme senaryosu. Bu derecedeki maliyet artışı, düşük maliyetli, mavi veya gri hidrojene eşit maliyetle yeşil hidrojen üretme kabiliyetini geciktirebilir, sonuçta ekonomik rekabet edebilirliği ve hem şebekeye bağlı hem de %100 yenilenebilir yeşil hidrojenin düşük karbonlu bir yakıt olarak benimsenmesini engelleyebilir.

Tersine, yıllık eşleştirme senaryosunun modellenmesi, REC ofsetlerine izin veren yıllık eşleştirme rejimi altında %100 kapasite faktöründe çalışan bir elektrolizörün, 2'e kadar 2025$/kg'ın altında ve 1.50'da 2030$/kg'ın altında ekonomi elde edebileceğini gösteriyor. her iki pazar. Bu ekonomi aralığı, mavi hidrojen paritesi ile uyumludur ve DOE'nin yeşil hidrojen LCOH için 2'e kadar 2025 $/kg ve 1'a kadar 2030 $/kg hedeflerini desteklemektedir.

CI Etkileri daha Karmaşıktır

Yıllık eşleştirme senaryosunda ekonomi daha elverişli olsa da, dikkate alınması gereken bir dizi emisyon ve karbon yoğunluğu değiş tokuşu vardır. Yıllık eşleştirme durumunda, elektrolizör elektrik gereksinimlerinin %19-35'i için şebeke elektriğine güvenir. Belirli saatlerde şebekenin termal enerji kaynaklarından daha fazla çekmesi gerekmesine rağmen, artımlı yenilenebilir üretim aynı zamanda en yoğun yenilenebilir kaynak saatlerinde termal enerjinin yerini alarak şebekenin CI'sinde bir düşüşe neden olur. 2025'te, ERCOT ve WECC bölgelerinde sırasıyla %0.2 ve %0.5'lik şebeke CI azalmaları gözlemlendi.

Ancak, CI ve mutlak emisyonlar arasında bir değiş tokuş vardır. Analiz, daha düşük bir CI'ye rağmen, ek talep kaynağı ve düşük yenilenebilir kaynak saatlerinde termal ünitelerin artan kullanımı nedeniyle hem ERCOT hem de WECC pazarlarında mutlak emisyonlarda marjinal bir artış olduğunu gösteriyor. Ek olarak, elektrik şebekeleri daha çevre dostu hale geldikçe, CI'ye artan yenilenebilir ilavelerin faydaları küçülür ve yükteki artış, düşük yenilenebilir kaynak saatlerinde termal üniteler üzerinde daha da büyük bir çekişe neden olur. Bu olgunun bir sonucu olarak, 2025'te görülen kritik altyapı faydaları 2030'da daha az olacak ve mutlak emisyonlar her iki pazarda da marjinal bir artış gösterecek.

Bu bulgular nedeniyle, mutlak şebeke emisyonlarındaki ve / veya CI'deki artışları yıllık bir eşleştirme senaryosu altında azaltmak için birkaç mekanizmayı test etmek için hassasiyetleri araştırdık. Analiz, yenilenebilir enerji kaynaklarının biraz fazla üretilmesinin veya yoğun termal saatlerde hidrojen üretiminin stratejik olarak azaltılmasının, 2020'lerde bu istenmeyen emisyon etkilerini en aza indirmek için etkili araçlar olabileceğini buldu.

Ayrıca, yıllık eşleştirme, hidrojen üretimi için net sıfır CI sağlamak için REC ofsetlerini gerektirir. ERCOT South'ta, üretilen yeşil hidrojenin ofsetler öncesi CI'si 4.3 kgCO'dur.₂/kgH₂ 2025'te ve 3.4 kgCO₂/kgH₂ 2030'da. WECC Arizona'da CI, ofsetlerden önce 7.9 kgCO₂/kgH₂ 2025'te ve 4.7 kgCO₂/kgH₂ 2030'da. Her iki durumda da, bu karbon yoğunlukları tahmin edilen 10 kgCO'dan daha düşüktür.₂/kgH₂ Hidrojenin benimsenmesi için hedef sektörlerde önemli ölçüde karbondan arındırmayı sağlayabilecek gri hidrojen üretimi için tahmin edilen CI; ancak bu karbon yoğunlukları, %100 yenilenebilir yeşil hidrojen operasyonunun sıfır CI değerinden de önemli ölçüde daha yüksektir.

Bir diğer önemli husus, bu analizin yenilenebilir kaynak potansiyelinin yüksek olduğu Teksas ve Arizona'ya odaklanmasıdır. Burada ele alınan ekonomik ve emisyon dengelerini tam olarak değerlendirmek için bu ve diğer pazarlarda daha fazla araştırma yapılması gerekiyor. Sonuçların bölgesel bazda önemli ölçüde değişiklik göstermesi ve ayrıca bir bölgede 250 MW'lık bir elektrolizörün eklenmesinden çok sonra hidrojen üretimi ölçeğine göre değişiklik göstermesi beklenmektedir.

Takasları Yönetme

Politika yapıcılar ve düzenleyiciler, hızla değişen ABD enerji piyasaları bağlamında karbon emisyonları ve yeşil hidrojen ekonomisi arasındaki ödünleşimde yön bulma konusunda zor durumda. Bu erken analiz, ekonomik temelde yıllık eşleştirmenin, yeşil hidrojen endüstrisinin yeni oluşan düşük karbonlu hidrojen endüstrisinin erken benimsenmesini ve büyümesini desteklemek için ihtiyaç duyduğu katalizör olabileceğini göstermektedir. İklim hedeflerine ulaşılması söz konusu olduğunda, diğer çözümlerin yanı sıra yeşil hidrojenin de kullanılması gerekecek, bu nedenle benimsenme ne kadar erken gerçekleşirse, faydalar o kadar çabuk fark edilebilir. 2030'un ötesinde, rüzgar, güneş ve depolama üretim varlıklarının inşası ABD genelinde daha düşük karbon şebekelerini desteklediği ve elektrolizör maliyetleri düştüğü için, saatlik eşleştirme %100 yenilenebilir yeşil hidrojen üretimini ve elektrik şebekesinin karbonsuzlaştırmasını desteklemek için daha uygun bir mekanizma haline gelebilir. tandem.