Ученые Массачусетского технологического института (MIT) провели технико-экономический анализ водородных газовых установок и крупномасштабных литий-ионных аккумуляторных хранилищ. В США обе эти системы рассматриваются как потенциальная замена тепловых электростанций на газу. Результаты анализа показали, что литий-ионные батареи более эффективны с точки зрения затрат, но водородные в некоторых случаях более жизнеспособны.
Статья под названием «Технико-экономический анализ балансировки энергосистемы Калифорнии в зависимости от сезонов: водородные и литий-ионные батареи» опубликована в журнале Applied Energy. В этой статье говорится о том, что «газовые турбины, работающие на водороде (HFG Ts), которые строятся в настоящее время, могут рассчитывать на цену 1320 долларов за один кВт и могут заменить электростанции, работающие на природном газе, в процессе балансировки энергосистемы в зависимости от погоды». Предполагается, что затраты на техническое обслуживание HFGT будут такими же, как и на обслуживание газовых электростанций, т.е. составят 13 долларов США за 1 кВт в год. Транспортные расходы на водород оцениваются от 0,60 долларов США/кг для трубопровода длиной 1000 км до 2 долларов США/кг для трубопровода протяженностью 3000 км.
Также ученые Массачусетского технологического института подсчитали, что в настоящее время производство зеленого водорода оценивается (в зависимости от условий эксплуатации) от 3 до 10 долларов за килограмм, а стоимость серого или голубого водорода составляет 1 или 1,5 доллара за килограмм соответственно. При условии 40%-ного использования электролизера с протонообменной мембраной (PEM) и стоимости потребляемой энергии около 10 долларов США / МВт-ч, стоимость производства зеленого водорода составит 5 долларов США/кг. Сегодня зеленый водород дороже серого или голубого водорода, но, предполагается, что к 2050 году по мере роста спроса затраты на его производство снизятся на 70%». Стоимость же литий-ионных аккумуляторов мощностью 100 МВт / 400 МВт-ч составит 236,50 долл. США / МВт-ч.
Американская группа сравнила выровненную стоимость энергии (LCOE) высокочастотных газовых турбин и крупномасштабных литий-ионных накопителей при условии, что эти два источника энергии соответствуют уровню, достигнутому газовыми турбинами, работающими на природном газе, в Калифорнии в 2019 году. Одновременно предполагалось, что срок службы проекта составляет 15 лет, а ставка дисконта для проекта составляет 10%. «Годовой расход топлива для HFGT рассчитывается как общие затраты, связанные с закупкой водорода для эксплуатации установки; а годовой расход топлива для литий-ионной [установки] равен общей стоимости электроэнергии, хранящейся в системе», - поясняется далее.
Анализ показал, что конкурентоспособность HFGT зависит от тепловой мощности газовых электростанций, которые они должны заменить. Тепловая мощность указывает на эффективность электростанции и представляет собой объем энергии, который необходим для выработки одного киловатт-часа энергии. По мнению исследователей, при более высокой тепловой мощности, HFGT более конкурентоспособны, чем литий-ионные аккумуляторы. Кроме того, HFGT, работающие на голубом водороде, производимом с улавливанием CO2, более экономичны, чем газовые турбины, работающие на природном газе. «Таким образом, цены на электроэнергию на сегодняшнем рынке не оправдывают инвестиционные вложения в эту технологию», - заключили они. Однако, в статье отмечается склонность к более «экстремальным» моделям цен на электроэнергию на рынке по мере внедрения переменных возобновляемых источников энергии в сети.