Штогадовыя патрабаванні да адпаведнасці новых падатковых крэдытаў IRA могуць даць пачатак эканамічна канкурэнтаздольнай вытворчасці зялёнага вадароду

_{Аўтары Мелані Варгас, Кара Макнат і Крыс Сэйпл}

Вадарод можа адыграць вырашальную ролю ў шляху Злучаных Штатаў да нулявога спажывання ў якасці паліва з нізкім утрыманнем вугляроду для падтрымкі дэкарбанізацыі сектараў попыту на энергію, якія цяжка электрыфікаваць. Падатковы крэдыт на вытворчасць 45V Закона аб зніжэнні інфляцыі закліканы стымуляваць разгортванне вадароду з нізкім утрыманнем вугляроду, паскараючы крывую навучання і дазваляючы знізіць выдаткі.

Найбольшыя падатковыя льготы для вадароду з самым нізкім утрыманнем вугляроду дасягаюць 3 долараў за кг. Тым не менш, правілы адносна таго, як будзе вымярацца вугляродная інтэнсіўнасць (CI) вадароду, і патэнцыйныя магчымасці механізмаў кампенсацыі выкідаў, такіх як крэдыты на аднаўляльныя крыніцы энергіі (REC), усё яшчэ знаходзяцца ў стадыі распрацоўкі. Гэтыя правілы, якія ў цяперашні час вызначаюцца Міністэрствам фінансаў, могуць мець значныя наступствы для эканамічнай канкурэнтаздольнасці электралітычных і зялёных вадародных праектаў, а таксама для CI і абсалютных выкідаў электрасетак.

У выніку, часовае адпаведнасць вадароднага CI стала вельмі гарачай тэмай у апошнія месяцы ў прамысловасці і палітычных колах. Дыскусія ў асноўным засяроджваецца вакол электралізераў, якія цалкам або часткова забяспечваюць свае энергетычныя патрэбы ад электрасеткі. Некаторыя арганізацыі хацелі б, каб распрацоўшчыкі экалагічна чыстага вадароду даказалі, што яны спажываюць 100% аднаўляльнай энергіі, супастаўляючы спажыванне электраэнергіі іх электралізерам з выпрацоўкай аднаўляльнай энергіі на пагадзіннай аснове. Іншыя сцвярджаюць, што гэтыя патрабаванні абмяжуюць эканоміку і разгортванне праектаў па выкарыстанні зялёнага вадароду.

Улічваючы шырокі набор пунктаў гледжання на гэтую тэму, Вуд Макензі вырашыў праверыць уплыў вытворчасці зялёнага вадароду, падключанага да сеткі. Мы разгледзелі ўплыў на CI электрасетак і вытворчасці вадароду, а таксама каэфіцыенты магутнасці электралізера ў сцэнары, які дазваляе выкарыстоўваць REC супраць палітыкі пагадзіннага супастаўлення, калі нагрузка электралізера будзе адпавядаць адпаведным профілям выпрацоўкі аднаўляльнай энергіі.

Мы выкарысталі наш запатэнтаваны рынак электраэнергіі і мадэлі ўраўноўвання кошту вадароду (LCOH), каб прааналізаваць гэты ўплыў на двух унікальных рынках электраэнергіі, ERCOT South і WECC Arizona. На кожным рынку мы ацанілі ўплыў дадання электралізера магутнасцю 250 МВт у сетку і выказалі здагадку, што разгортванне вадароду адбылося з суразмерным стварэннем аднаўляльных крыніц энергіі для падтрымання нагрузкі электралізера і генерацыі лакальных REC. Затым гэты аналіз параўналі з дадзенымі аб пагадзіннай вытворчасці, цэнах і выкідах для кожнага рынку.

Эканамічныя наступствы відавочныя

Наш аналіз выявіў, што гадавы сцэнар супастаўлення, які дазваляе RECs у якасці механізму кампенсацыі, можа прывесці да чыстага нулявога CI і эканамічна канкурэнтаздольнай вытворчасці зялёнага вадароду. І наадварот, пагадзіннае ўзгадненне патрабаванняў, у залежнасці ад іх выканання, можа прывесці да неспрыяльнай эканомікі для прыняцця экалагічна чыстага вадароду, абмяжоўваючы працоўныя гадзіны да тых часоў, калі аднаўляльныя рэсурсы даступныя, што ў канчатковым выніку зніжае каэфіцыент магутнасці электралізера. У выніку аператары павінны размяркоўваць свае выдаткі на меншы аб'ём вытворчасці вадароду, патрабуючы больш высокай цаны, каб вярнуць свой капітал за кожны кілаграм прададзенага вадароду.

З дапамогай прамога пагадзіннага супастаўлення аднаўляльных крыніц энергіі наш аналіз паказвае, што каэфіцыент магутнасці электралізера ў дыяпазоне ад 46-72% прыводзіць да павелічэння LCOH на 68%-175% у параўнанні са сцэнарыем гадавога супастаўлення, які дазваляе аператарам дасягнуць каэфіцыента магутнасці 100 %.

На рынку WECC у Арызоне вынікі LCOH (з прымяненнем падатковай льготы ў памеры 3 долараў ЗША/кг) выраслі прыкладна з 2 долараў ЗША/кг у 2025 г. і 1.50 долараў ЗША/кг у 2030 г. у штогадовым сцэнарыі супастаўлення прыкладна да 4-5 долараў ЗША/кг у 100 годзе. пагадзінны сцэнар супастаўлення. Такая ступень павелічэння выдаткаў можа затрымаць магчымасць вытворчасці зялёнага вадароду па роўных выдатках з больш нізкім коштам блакітнага або шэрага вадароду, што ў канчатковым выніку перашкаджае эканамічнай канкурэнтаздольнасці і прыняццю як падключанага да сеткі, так і XNUMX% аднаўляльнага зялёнага вадароду ў якасці нізкавугляроднага паліва.

І наадварот, мадэляванне гадавога сцэнарыя ўзгаднення паказвае, што электралізер, які працуе з каэфіцыентам магутнасці 100%, пры рэжыме штогадовага ўзгаднення, які дазваляе зрушэнне REC, можа дасягнуць эканамічнай рэнтабельнасці ніжэй за 2 $/кг да 2025 г. і ніжэй за 1.50 $/кг у 2030 г. абодва рынкі. Гэты дыяпазон эканомікі адпавядае парытэту блакітнага вадароду і падтрымлівае мэтавыя паказчыкі Міністэрства энергетыкі для зялёнага вадароду LCOH у памеры 2 долараў за кг да 2025 года і 1 долар за кг да 2030 года.

Наступствы CI больш складаныя

Нягледзячы на ​​​​тое, што эканоміка больш спрыяльная ў гадавым сцэнары ўзгаднення, існуе шэраг кампрамісаў па выкідах і інтэнсіўнасці вугляроду, якія трэба ўлічваць. У выпадку штогадовага ўзгаднення электралізер абапіраецца на электраэнергію з сеткі для забеспячэння 19 - 35% патрэбнасці ў электраэнергіі. Нягледзячы на ​​тое, што ў пэўныя гадзіны сетка павінна атрымліваць больш ад крыніц цеплавой энергіі, паступовая генерацыя аднаўляльных крыніц энергіі таксама выцясняе цеплавую энергію ў гадзіны пік аднаўляльных рэсурсаў, што прыводзіць да зніжэння CI сеткі. У 2025 годзе ў рэгіёнах ERCOT і WECC назіраецца зніжэнне CI сеткі на 0.2 і 0.5% адпаведна.

Аднак існуе кампраміс паміж CI і абсалютнымі выкідамі. Аналіз паказвае, што, нягледзячы на ​​больш нізкі CI, існуе нязначнае павелічэнне абсалютных выкідаў як на рынках ERCOT, так і на рынках WECC з-за дадатковай крыніцы попыту і большага разгортвання цеплавых установак у гадзіны з нізкім узроўнем аднаўляльных рэсурсаў. Акрамя таго, па меры таго, як электрасеткі становяцца больш экалагічнымі, выгады ад паступовых аднаўляльных дабавак да CI становяцца меншымі, а павелічэнне нагрузкі прыводзіць да яшчэ большай нагрузкі на цеплавыя агрэгаты ў гадзіны з нізкім узроўнем аднаўляльных рэсурсаў. У выніку гэтай з'явы перавагі CI, якія назіраліся ў 2025 г., у 2030 г. меншыя, а абсалютныя выкіды нязначна павялічваюцца на абодвух рынках.

Дзякуючы гэтым высновам мы вывучылі адчувальнасць, каб праверыць пару механізмаў для змякчэння павелічэння абсалютных выкідаў у сетцы і/або CI пры гадавым сцэнарыі супастаўлення. Аналіз паказаў, што невялікае празмернае будаўніцтва аднаўляльных крыніц энергіі або стратэгічнае абмежаванне вытворчасці вадароду ў гадзіны пік тэмпературы можа быць эфектыўным інструментам для мінімізацыі гэтых ненаўмысных выкідаў у 2020-я гады.

Акрамя таго, штогадовае ўзгадненне патрабуе кампенсацыі REC для забеспячэння чыстага нулявога CI для вытворчасці вадароду. На поўдні ERCOT CI, без кампенсацыі, атрыманага зялёнага вадароду складае 4.3 кг CO₂/кгГ₂ у 2025 г. і 3.4 кгCO₂/кгГ₂ у 2030 г. У WECC Арызоны CI без уліку складае 7.9 кг CO₂/кгГ₂ у 2025 г. і 4.7 кгCO₂/кгГ₂ у 2030 г. У абодвух выпадках гэтыя інтэнсіўнасці вугляроду ніжэйшыя за ацэначныя 10 кг CO₂/кгГ₂ CI ацэнены для вытворчасці шэрага вадароду, што можа спрыяць значнай дэкарбанізацыі ў мэтавых сектарах для прыняцця вадароду; аднак гэтыя інтэнсіўнасці вугляроду таксама значна вышэйшыя за нулявы CI пры працы на 100% аднаўляльным зялёным вадародзе.

Яшчэ адно важнае меркаванне заключаецца ў тым, што гэты аналіз сканцэнтраваны на Тэхасе і Арызоне, дзе патэнцыял аднаўляльных рэсурсаў высокі. На гэтых і іншых рынках неабходна правесці дадатковыя даследаванні, каб цалкам ацаніць эканамічныя кампрамісы і кампрамісы па выкідах, якія тут разглядаюцца. Чакаецца, што вынікі будуць істотна адрознівацца ў залежнасці ад рэгіёна, а таксама могуць адрознівацца ў залежнасці ад таго, што вытворчасць вадароду значна перавышае даданне электралізера магутнасцю 250 МВт у рэгіёне.

Кіраванне кампрамісамі

Палітыкі і рэгулюючыя органы знаходзяцца ў цяжкім становішчы навігацыі паміж выкідамі вуглякіслага газу і эканомікай зялёнага вадароду ў кантэксце хутка зменлівых энергетычных рынкаў ЗША. Гэты ранні аналіз дэманструе, што з эканамічнага пункту гледжання штогадовае ўзгадненне можа стаць каталізатарам, неабходным індустрыі зялёнага вадароду для падтрымкі ранняга прыняцця і росту нізкавугляроднай прамысловасці, якая зараджаецца. Калі справа даходзіць да дасягнення кліматычных мэтаў, зялёны вадарод трэба будзе разгарнуць разам з іншымі рашэннямі, таму чым хутчэй адбудзецца прыняцце, тым хутчэй можна будзе рэалізаваць выгаду. Пасля 2030 года, калі пабудовы ветравых, сонечных і сховішчаў генерацыі актываў падтрымліваюць сеткі з нізкім узроўнем вугляроду па ўсёй тэрыторыі ЗША, а выдаткі на электралізеры змяншаюцца, пагадзіннае ўзгадненне можа стаць больш прыдатным механізмам для падтрымкі 100% аднаўляльнай вытворчасці зялёнага вадароду і дэкарбанізацыі электрасеткі ў тандэм.