Nizozemská organizace pro aplikovaný vědecký výzkum (TNO) vydala v květnu 2024 novou zprávu zhodnocující výrobní náklady obnovitelného vodíku vyráběného elektrolýzou vody na území Nizozemska. Studie ‚‚Evaluation of the levelised cost of hydrogen based on proposed electrolyser projects in the Netherlands‘‘, zhodnotila výslednou cenu vodíku, kdy na výstupu dochází ke kompresi 60 barů pro vtláčení do dedikované vodíkové plynovodní soustavy na základě 14 separátních datasetů od 11 respondentů pro nizozemské projekty s mediánem výkonu 100 MW. Výsledná cena za celý systém elektrolytické výroby vodíku (včetně komprese do dedikované vodíkové plynovodní soustavy) vychází pro 100 MW projekty na 3 050 €/kW a 2 630 €/kW pro 200 MW projekty. Výsledná cena vyráběného obnovitelného vodíku (tzv. Levelised Cost of Hydrogen, LCOH) se pro větší i menší projekty pohybuje v rozmezí 12 – 14 € za 1 kilogram obnovitelného vodíku. Oproti původním studiím z Nizozemska v uplynulých letech je nárůst ceny značný.

Předpoklady stanovené ve studii:

• Předpoklady pro výslednou cenu obnovitelného vodíku byly ve studii vydefinovány na základě platných legislativních pravidel ze směrnice na podporu využívání obnovitelných zdrojů energie. Studie počítá s využitím fixní ceny elektrické energie z PPA kontraktů, konkrétně on-shore větrných zdrojů.
• Kapacitní faktor elektrolyzéru v přepočtu na plný výkon v 1 roce: 4 800 hodin
• Celková spotřeba energie od elektrolýzy až po vtlačení: 56 kWh na 1 kilogram vodíku
• Cena elektrické energie: 75 € za MWh
• Poplatky za využití sítě vysokého napětí: 143 € za kW příkonu ročně
• Poplatek za vtláčení do vodíkové sítě: 21,13 € za kW energie ročně
• Degradace svazku: 0,18 % za 1 000 hodin
• WACC: 9,5 %
• Cena za instalovanou kW: 3 050 €

Jaká je výsledná cena rozdělena podle jednotlivých položek?

Nejvyšší položkou v celkové výsledné ceně vodíku je nepřekvapivě elektrická energii, která tvoří 5,19 €/kg vodíku, následovaná fixními investičními náklady (CAPEX) 4,92 €/kg vodíku. Překvapivě třetí nejdražší položkou pak jsou v Nizozemsku velmi drahé poplatky za připojení k síti vysokého napětí, která navyšuje cenu vodíku o 2,07 €/kg. Čtvrtým nejvyšší nákladovou položkou jsou náklady spojené s provozem a údržbou stanovené na 1,04 €/kg, následované poplatkem za vtláčení do soustavy dedikovaných vodíkovodů 0,29 €/kg, výměna svazku po konci životnosti v elektrolyzéru 0,18 €/kg a daň za elektřinu stanovená na 0,01 €/kg vodíku.

Výsledná cena vodíku (LCOH) je studií odhadnuta na 13,69 € za 1 kilogram obnovitelného vodíku pro 100 MW projekty. Ačkoliv je výsledný cena vysoká, autoři studie argumentují, že je možné LCOH snížit při seběhnutí několik příznivých předpokladů.

Jak docílit snížení výsledné ceny obnovitelného vodíku podle autorů studie?

1) Snížením kapitálových nákladů elektrolytických systémů, ke kterému dojde i vlivem realizace větších projektů a úspor z rozsahu. Autoři studie například tvrdí, že zvýšení výkonu ze 100 na 200 MW sníží LCOH o 1 €/kg, přičemž do budoucna lze očekávat snížení CAPEX elektrolyzérů s ohledem na rozvoj jejich kapacit.

2) Rozšiřováním obnovitelných zdrojů energie dojde k snížení nákladů na silovou elektřinu v průběhu roku (efekt kanibalizace), to bude nutné reflektovat prostřednictvím PPA kontraktů, které nestanovují fixní cenu za dodanou MWh elektrické energie.

3) Zvýšením kapacitního faktoru dojde v případě zvýšení o 500 hodin ročně ke snížení ceny obnovitelného vodíku o 0,8 €/kg.

4) Zavedením výjimky z poplatku za využití sítě může snížit vysokého napětí, to může cenu vodíku okamžitě v Nizozemsku snížit až o 2 €/kg, alternativou je část projektu napájet přímo ze zdroje.

Komentář HYTEP k možnému budoucímu snížení nákladů

Snížení investiční náročností elektrolyzérů

Z hlediska investiční náročnosti elektrolyzéru lze předpokládat snížení cen za instalovanou kapacitu již v této dekádě, a to vlivem zrobustnění dodavatelských řetězců vodíkových technologií a budování stále větší konkurence, tedy dosáhnutí vysoké úrovně komercionalizace. To povede k vyšší míře standardizace a optimalizace těchto technologií. Nelze nicméně předpokládat, že tyto náklady budou klesat tak rychle, jako tomu bylo například u fotovoltaických panelů nebo bateriových uložišť. Elektrolyzéry jsou komplexní zařízení a celý systém je tvořen velkým množstvím komponent s odlišnými možnostmi cenového snížení. Zatímco u samotných svazků lze očekávat značný pokles na ceně, tak BOP, kompresory, separátory plynů a další příslušenství tak velký potenciál nemají. CAPEX elektrolyzérů se také liší v závislosti na využité technologii, kdy alkalické elektrolyzéry mohou být v určitých případech výrazně levnější oproti PEM technologii. Pro více informací o potenciálu CAPEX redukce doporučujeme tento whitepaper.

Nulové ceny elektrické energie z důvodu velké výroby OZE

Rozšíření obnovitelných zdrojů energie, které vyrábí elektřinu ve stejný čas (zejména FVE), vede již dnes k nulovým cenám na spotovém trhu s elektřinou. Podle agentury Bloomberg lze například ve Velké Británii očekávat již v roce 2027 v rámci jednoho roku přes 1000 hodin, kdy cena elektrické energie dosáhne záporných hodnot (záporné ceny jsou zapříčiněny zejména provozní podporou elektřiny). Možná právě tento fakt stojí za velmi nízkou nabízenou cenou na 1 kilogram vyrobeného obnovitelného vodík ve Španělsku v kontextu výsledků ohlášených Evropskou vodíkovou bankou.

Vyšší kapacitní faktor elektrolyzéru vlivem dobře nastavených podmínek pro nízkouhlíkový vodík

Za předpokladu, že budou dojednána dobře nastavená pravidla pro výrobu nízkouhlíkového vodíku je v řadě států (včetně ČR) potenciál navýšit výrobu vodíku v elektrolyzéru s ohledem na zvýšení kapacitního faktoru. Nevýhodou nicméně zůstává postavení nízkouhlíkového vodíku v unijní legislativě, jakožto méněcenného plynu v porovnání s obnovitelným vodíkem, na které HYTEP dlouhodobě poukazuje i na národní úrovni.

Podpora elektrolyzérům zavedením výjimek z poplatků za POZE či rezervovaný příkon

Například v Německu je výjimka z řady poplatků za využití sítě uzákoněna, není ale zcela jisté, zda jí Evropská komise již Německu umožnila v kontextu povolené státní podpory. I v České republice by odpuštění poplatku za POZE navázané na poplatky za rezervovaný příkon mohlo výrazně zlepšit postavení elektrolytické výroby vodíku.

Provozní případně investiční podpory ze strany státu

Dotační podpora ze strany státu je klíčová pro snížení výsledné ceny vodíku. Například Dánskou soutěží provozní podpory, podobně je na tom i Nizozemsko, které plánuje kombinaci investiční a provozní. Německo zase využije národní obálky v rámci Evropské vodíkové banky. V České republice se diskuze na téma podpory vodíku rozjíždí, největším zdrojem, který plánuje podpořit výrobu obnovitelného vodíku, je v současné chvíli Modernizační fond, konkrétně program GREENGAS. Jedná se i o podpoře provozní, která by byla schopná pokrýt rozdíl mezi šedým a obnovitelným vodíkem co nejvíce.

Závěr

Vyrábět obnovitelný vodík elektrolýzou vody nemusí být v současnosti výhodné ani v zemích, které na první pohled vypadají jako vhodné s ohledem na tamní obnovitelné zdroje energie. Je nutné zmínit, že výroba obnovitelného vodíku je svazující kvůli platným pravidlům evropské legislativy. Cílem je do budoucna docílit takového snížení ceny obnovitelného vodíku, aby mohlo dojít k náhradě šedého, který je i s ohledem na výsledné LCOH z Nizozemska doposud 4 – 7x levnější (v závislosti na ceně zemního plynu). Je také otázkou, kolik jsou ochotní odběratelé zaplatit za tzv. zelenou prémii.

Je jisté, že s narůstající cenou emisní povolenky a zahrnutí elektrolytické výroby vodíku do systému EU ETS budou tradiční spotřebitelé šedého vodíku v stálém větším tlaku k náhradě šedého vodíku vodíkem obnovitelným. Společně s povinnými evropskými cíli v průmyslu a dopravě lze očekávat určité množství spotřebovaného obnovitelného vodíku i v České republice, a to již v roce 2030. Vodíková strategie ČR odhaduje nutnost spotřebovávat v ČR v roce 2030 v průmyslu a dopravě až 20 tisíc tun obnovitelného vodíku.

Odkaz na studii: https://app.1848.nl/document/tkapi/504159

Zdroj: hytep.cz