דרישות התאמה שנתיות לזיכויי מס חדשים של IRA עשויות להניע ייצור מימן ירוק תחרותי כלכלית

_{נכתב על ידי מלאני ורגס, קארה מקנוט וכריס סייפל}

מימן יכול לשחק תפקיד קריטי במסעה של ארצות הברית לאפס נטו כדלק דל פחמן כדי לתמוך בהפחתת הפחמן של מגזרי ביקוש לאנרגיה שקשה לחשמל. זיכוי מס ייצור 45V של חוק הפחתת האינפלציה נועד לתמרץ את פריסת מימן דל פחמן, להאיץ את עקומת הלמידה ולאפשר ירידה בעלויות.

זיכויי המס הגבוהים ביותר למימן הפחמן הנמוך ביותר מגיעים עד ל-3 דולר לק"ג. עם זאת, הכללים סביב האופן שבו תימדד עוצמת הפחמן (CI) של מימן, והאפשרות הפוטנציאלית של מנגנונים לקיזוז פליטות, כגון זיכויים לאנרגיה מתחדשת (RECs), עדיין בפיתוח. לכללים אלה, המוגדרים כעת על ידי משרד האוצר, עשויות להיות השלכות משמעותיות על התחרותיות הכלכלית של פרויקטים של מימן אלקטרוליטי או ירוק ועל הפליטה המוחלטת של רשתות החשמל.

כתוצאה מכך, התאמה זמנית של מימן CI הפכה לנושא חם מאוד בחודשים האחרונים בתעשייה ובחוגים פוליטיים. הוויכוח מתרכז בעיקר סביב אלקטרוליזרים המסתמכים על חשמל ברשת עבור כל או חלק מצרכי האנרגיה שלהם. חלק מהארגונים היו רוצים לראות מפתחי מימן ירוק מוכיחים שהם צורכים 100% חשמל מתחדש על ידי התאמת צריכת החשמל של האלקטרוליזטור שלהם לייצור חשמל מתחדש על בסיס שעתי. אחרים טוענים שדרישות אלו יגבילו את הכלכלה ואת הפריסה של פרויקטי מימן ירוק.

בהתחשב בקבוצה הרחבה של נקודות מבט על הנושא, ווד מקנזי יצא לבדוק את ההשפעה של ייצור מימן ירוק מחובר לרשת. בדקנו את ההשפעות על ה-CI של רשתות חשמל וייצור מימן, כמו גם גורמי קיבולת אלקטרוליזטור תחת תרחיש המאפשר RECs לעומת מדיניות התאמה שעתית שבה עומס האלקטרוליזר יתאים לפרופילי ייצור אנרגיה מתחדשת תואמים.

מינפנו את שוק החשמל הקנייני שלנו ויישנו את העלות של מודלים של מימן (LCOH) כדי לנתח את ההשפעות הללו בשני שווקי חשמל ייחודיים, ERCOT South ו-WECC Arizona. בכל שוק הערכנו את ההשפעה של הוספת קיבולת אלקטרוליזטור של 250 מגוואט לרשת והנחנו שפריסת מימן התרחשה עם בנייה מתחדשת תואמת לתמיכה בעומס האלקטרוליזר וביצירת RECs מקומיים. לאחר מכן, ניתוח זה הובחן מול נתוני הייצור, התמחור והפליטות המבוססים על המקרה שלנו עבור כל שוק.

ההשלכות הכלכליות ברורות

הניתוח שלנו מצא כי תרחיש התאמה שנתי המאפשר RECs כמנגנון קיזוז, יכול לגרום לאפס CI נטו וייצור מימן ירוק תחרותי כלכלית. לעומת זאת, דרישות התאמה לפי שעות, בהתאם ליישום שלהן, עשויות לגרום לכלכלה לא חיובית לאימוץ מימן ירוק, על ידי הגבלת שעות הפעילות לאלה שבהן משאבים מתחדשים זמינים, ובסופו של דבר להפחית את גורם קיבולת האלקטרוליזר. התוצאה היא שמפעילים חייבים לחלק את העלויות שלהם על נפח קטן יותר של ייצור מימן, מה שדורש מחיר גבוה יותר כדי להחזיר את הונם עבור כל קילוגרם מימן שנמכר.

עם התאמה ישירה לשעה של מקורות ייצור מתחדשים, הניתוח שלנו מראה שמקדם קיבולת אלקטרוליזר שנע בין 46-72% מוביל לעליות LCOH של 68%-175% ביחס לתרחיש התאמה שנתי המאפשר למפעילים להגיע למקדם קיבולת של 100 %.

בשוק WECC אריזונה, התוצאות הן LCOH (עם זיכוי מס של $3/ק"ג) שגדל מכ-$2/ק"ג ב-2025 ו-$1.50/ק"ג ב-2030, בתרחיש התאמה שנתי, לכ-$4-5/ק"ג ב- תרחיש התאמה לפי שעה. דרגת עליית עלויות זו עלולה לעכב את היכולת לייצר מימן ירוק במחיר שווה למימן כחול או אפור בעלות נמוכה יותר, ובסופו של דבר להפריע לתחרותיות הכלכלית ולאימוץ של מימן ירוק מחובר לרשת ו-100% מתחדש כדלק דל פחמן.

לעומת זאת, המודל של תרחיש התאמה שנתי מראה כי אלקטרוליזר הפועל במקדם קיבולת של 100%, תחת משטר התאמה שנתי המאפשר קיזוז REC, יכול להשיג כלכלה מתחת ל-2 $/ק"ג עד 2025, ומתחת ל-1.50 $/ק"ג ב-2030 ב-2. שני השווקים. טווח כלכלה זה עולה בקנה אחד עם שוויון מימן כחול ותומך ביעדי ה-DOE למימן ירוק LCOH של 2025 דולר לק"ג עד 1 ו-2030 דולר לק"ג עד XNUMX.

השלכות CI מורכבות יותר

בעוד שהכלכלה נוחה יותר בתרחיש ההתאמה השנתית, ישנה סדרה של פשרות של פליטות ועוצמת פחמן שיש לקחת בחשבון. במקרה ההתאמה השנתי, האלקטרוליזר מסתמך על חשמל ברשת עבור 19 - 35% מדרישות החשמל. למרות שבשעות מסוימות הרשת חייבת לשאוב יותר ממקורות אנרגיה תרמית, ההפקה המתחדשת המצטברת מחליפה אנרגיה תרמית גם בשעות השיא של משאבים מתחדשים, וכתוצאה מכך ירידה ב-CI של הרשת. בשנת 2025, נצפות הפחתות CI של 0.2 ו-0.5% באזורי ERCOT ו-WECC בהתאמה.

עם זאת, קיים פשרה בין CI לבין פליטות מוחלטות. הניתוח מראה שלמרות CI נמוך יותר, ישנה עלייה שולית בפליטות המוחלטות הן בשווקי ERCOT והן בשווקי WECC עקב תוספת הביקוש והפריסה המוגברת של יחידות תרמיות בשעות נמוכות של משאבים מתחדשים. בנוסף, ככל שרשתות החשמל נעשות ירוקות יותר, היתרונות של תוספות מתחדשות מצטברות ל-CI הופכות קטנות יותר, ועלייה בעומס גורמת למשוך גדול עוד יותר על יחידות תרמיות במהלך שעות משאבים מתחדשים נמוכים. כתוצאה מתופעה זו, יתרונות ה-CI שנראו בשנת 2025 קטנים יותר בשנת 2030 והפליטות המוחלטות גדלות באופן שולי בשני השווקים.

בגלל הממצאים הללו, בדקנו רגישויות כדי לבדוק כמה מנגנונים להפחתת עליות בפליטות רשת מוחלטות ו/או CI בתרחיש התאמה שנתי. הניתוח מצא שבניין יתר קל של מקורות אנרגיה מתחדשים, או צמצום אסטרטגי של ייצור מימן בשעות השיא התרמיות יכולים להיות כלים יעילים למזער את השפעות הפליטות הלא מכוונות הללו בשנות ה-2020.

יתר על כן, התאמה שנתית מחייבת קיזוז REC כדי להניע CI של אפס נטו לייצור מימן. ב-ERCOT דרום, ה-CI, לפני קיזוזים, של המימן הירוק המיוצר הוא 4.3 ק"ג CO₂/kgH₂ בשנת 2025, ו-3.4 ק"ג CO₂/kgH₂ בשנת 2030. ב-WECC אריזונה, ה-CI, לפני קיזוזים, הוא 7.9 kgCO₂/kgH₂ בשנת 2025, ו-4.7 ק"ג CO₂/kgH₂ בשנת 2030. בשני המקרים, עוצמות הפחמן הללו נמוכות מההערכה של 10 kgCO₂/kgH₂ CI מוערך עבור ייצור מימן אפור, שיכול להניע שחרור פחמן משמעותי במגזרי היעד לאימוץ מימן; עם זאת, עוצמות הפחמן הללו גם גבוהות משמעותית מה-CI האפס של פעולת מימן ירוק מתחדשת ב-100%.

שיקול מרכזי נוסף הוא שניתוח זה התמקד בטקסס ובאריזונה שבהן פוטנציאל המשאבים המתחדשים גבוה. יש צורך בחקירה נוספת בשווקים אלה ואחרים כדי להעריך באופן מלא את הפשרה הכלכלית והפליטות הנבחנים כאן. צפוי כי התוצאות ישתנו באופן משמעותי על בסיס אזורי ועשויות להשתנות גם כאשר ייצור מימן יעבור הרבה מעבר להוספת אלקטרוליזר של 250 MW באזור.

ניהול ההפרשים

קובעי מדיניות ורגולטורים נמצאים בעמדה הקשה של ניווט בין פליטת פחמן לכלכלת מימן ירוק בהקשר של שווקי החשמל המשתנים במהירות. ניתוח מוקדם זה מוכיח כי על בסיס כלכלי, התאמה שנתית עשויה להיות הזרז שתעשיית המימן הירוק צריכה כדי לתמוך באימוץ מוקדם ובצמיחה של תעשיית המימן דלת הפחמן המתהווה. כשמדובר בעמידה ביעדי האקלים, יהיה צורך לפרוס מימן ירוק לצד פתרונות אחרים, ולכן ככל שהאימוץ יתרחש מוקדם יותר, כך ניתן יהיה לממש את היתרונות מוקדם יותר. מעבר לשנת 2030, כאשר הבנייה של נכסי ייצור רוח, שמש ואחסון תומכים ברשתות פחמן נמוכות יותר ברחבי ארה"ב, ועלויות האלקטרוליזר יורדות, התאמה לפי שעה עשויה להפוך למנגנון מתאים יותר לתמוך בייצור מימן ירוק מתחדש ב-100% והפחתת פחמן של רשת החשמל. טנדם.