Keperluan Padanan Tahunan Untuk Kredit Cukai IRA Baharu Boleh Memulakan Pengeluaran Hidrogen Hijau Berdaya Saing Ekonomi

_{Dikarang oleh Melany Vargas, Kara McNutt dan Chris Seiple}

Hidrogen boleh memainkan peranan penting dalam perjalanan Amerika Syarikat ke sifar bersih sebagai bahan api karbon rendah untuk menyokong penyahkarbonan sektor permintaan tenaga yang sukar dielektrik. Kredit cukai pengeluaran 45V Akta Pengurangan Inflasi bertujuan untuk memberi insentif kepada penggunaan hidrogen karbon rendah, mempercepatkan keluk pembelajaran dan membolehkan kos menurun.

Kredit cukai tertinggi untuk hidrogen karbon terendah mencapai sehingga $3/kg. Walau bagaimanapun, peraturan mengenai cara keamatan karbon (CI) hidrogen akan diukur, dan potensi peruntukan mekanisme untuk mengimbangi pelepasan, seperti Kredit Tenaga Boleh Diperbaharui (REC), masih dalam pembangunan. Peraturan ini, yang pada masa ini ditakrifkan oleh Jabatan Perbendaharaan, boleh mempunyai implikasi yang ketara untuk daya saing ekonomi projek elektrolitik atau hidrogen hijau dan CI dan pelepasan mutlak grid kuasa.

Akibatnya, padanan temporal CI hidrogen telah menjadi topik yang sangat hangat dalam beberapa bulan kebelakangan ini dalam industri dan kalangan politik. Perdebatan sebahagian besarnya berpusat di sekitar elektrolisis yang bergantung pada elektrik grid untuk semua atau sebahagian daripada keperluan tenaga mereka. Sesetengah organisasi ingin melihat pembangun hidrogen hijau membuktikan mereka menggunakan 100% kuasa boleh diperbaharui dengan memadankan penggunaan elektrik elektrolisis mereka kepada penjanaan kuasa boleh diperbaharui setiap jam. Yang lain berpendapat bahawa keperluan ini akan mengehadkan ekonomi dan penggunaan projek hidrogen hijau.

Memandangkan set perspektif yang luas mengenai topik tersebut, Wood Mackenzie menetapkan untuk menguji kesan pengeluaran hidrogen hijau yang berkaitan dengan grid. Kami melihat kesan pada CI grid kuasa dan pengeluaran hidrogen, serta faktor kapasiti elektrolisis di bawah senario yang membenarkan REC vs. dasar pemadanan setiap jam di mana beban elektrolisis akan sepadan dengan profil penjanaan tenaga boleh diperbaharui yang sepadan.

Kami memanfaatkan pasaran kuasa proprietari kami dan model meratakan kos hidrogen (LCOH) untuk menganalisis kesan ini dalam dua pasaran kuasa unik, ERCOT South dan WECC Arizona. Dalam setiap pasaran kami menilai kesan penambahan kapasiti elektrolisis 250 MW ke grid dan mengandaikan penggunaan hidrogen berlaku dengan binaan boleh diperbaharui yang sepadan untuk menyokong beban elektrolisis dan penjanaan REC tempatan. Analisis ini kemudiannya ditanda aras terhadap data penjanaan, harga dan pelepasan setiap jam berdasarkan kes kami untuk setiap pasaran.

Implikasi Ekonomi adalah Jelas

Analisis kami mendapati bahawa senario padanan tahunan yang membenarkan REC sebagai mekanisme mengimbangi, boleh menghasilkan CI sifar bersih dan pengeluaran hidrogen hijau yang berdaya saing dari segi ekonomi. Sebaliknya, keperluan pemadanan setiap jam, bergantung pada pelaksanaannya, boleh mengakibatkan ekonomi yang tidak menguntungkan untuk penggunaan hidrogen hijau, dengan mengehadkan waktu operasi kepada mereka apabila sumber boleh diperbaharui tersedia, akhirnya mengurangkan faktor kapasiti elektrolisis. Hasilnya ialah pengendali mesti mengagihkan kos mereka ke atas volum pengeluaran hidrogen yang lebih kecil, memerlukan harga yang lebih tinggi untuk mendapatkan semula modal mereka bagi setiap kilogram hidrogen yang dijual.

Dengan pemadanan langsung setiap jam bagi sumber penjanaan boleh diperbaharui, analisis kami menunjukkan bahawa faktor kapasiti elektrolisis antara 46-72% membawa kepada peningkatan LCOH sebanyak 68%-175% berbanding senario padanan tahunan yang membolehkan pengendali mencapai faktor kapasiti 100 %.

Dalam pasaran WECC Arizona, hasilnya ialah LCOH (dengan kredit cukai $3/kg digunakan) meningkat daripada kira-kira $2/kg pada tahun 2025 dan $1.50/kg pada tahun 2030, dalam senario padanan tahunan, kepada kira-kira $4-5/kg dalam senario padanan setiap jam. Tahap peningkatan kos ini boleh melambatkan keupayaan untuk menghasilkan hidrogen hijau pada pariti kos kepada hidrogen kos rendah, biru atau kelabu, akhirnya menghalang daya saing ekonomi dan penggunaan kedua-dua hidrogen hijau bersambung grid dan 100% boleh diperbaharui sebagai bahan api karbon rendah.

Sebaliknya, pemodelan senario padanan tahunan menunjukkan bahawa elektrolisis yang berjalan pada faktor kapasiti 100%, di bawah rejim padanan tahunan yang membolehkan pengimbangan RKM, boleh mencapai ekonomi di bawah $2/kg menjelang 2025, dan di bawah $1.50/kg pada 2030 dalam kedua-dua pasaran. Julat ekonomi ini adalah selaras dengan pariti hidrogen biru dan menyokong sasaran JAS untuk LCOH hidrogen hijau sebanyak $2/kg menjelang 2025 dan $1/kg menjelang 2030.

Implikasi CI lebih Kompleks

Walaupun ekonomi lebih menguntungkan dalam senario padanan tahunan, terdapat beberapa siri pelepasan dan pertukaran intensiti karbon untuk dipertimbangkan. Dalam kes padanan tahunan, elektrolisis bergantung pada elektrik grid untuk 19 – 35% daripada keperluan elektrik. Walaupun pada waktu tertentu grid mesti mendapat lebih banyak daripada sumber tenaga haba, penjanaan boleh diperbaharui tambahan juga menggantikan tenaga haba semasa waktu sumber boleh diperbaharui puncak, mengakibatkan penurunan dalam CI grid. Pada tahun 2025, pengurangan CI grid sebanyak 0.2 dan 0.5% diperhatikan di seluruh wilayah ERCOT dan WECC masing-masing.

Walau bagaimanapun, terdapat pertukaran antara CI dan pelepasan mutlak. Analisis menunjukkan bahawa walaupun CI lebih rendah, terdapat peningkatan kecil dalam pelepasan mutlak dalam kedua-dua pasaran ERCOT dan WECC disebabkan oleh sumber permintaan tambahan dan peningkatan penggunaan unit terma semasa waktu sumber boleh diperbaharui yang rendah. Selain itu, apabila grid kuasa menjadi lebih hijau, faedah penambahan boleh diperbaharui tambahan kepada CI menjadi lebih kecil, dan peningkatan beban mendorong tarikan yang lebih besar pada unit terma semasa waktu sumber boleh diperbaharui yang rendah. Hasil daripada fenomena ini, faedah CI yang dilihat pada tahun 2025 adalah lebih kecil pada tahun 2030 dan pelepasan mutlak meningkat sedikit dalam kedua-dua pasaran.

Disebabkan penemuan ini, kami meneroka sensitiviti untuk menguji beberapa mekanisme untuk mengurangkan peningkatan dalam pelepasan grid mutlak dan/atau CI di bawah senario padanan tahunan. Analisis mendapati bahawa penambahan sedikit tenaga boleh diperbaharui, atau pengurangan strategik pengeluaran hidrogen semasa waktu terma puncak boleh menjadi alat yang berkesan untuk meminimumkan kesan pelepasan yang tidak diingini ini pada tahun 2020-an.

Tambahan pula, pemadanan tahunan memerlukan pengimbangan REC untuk memacu CI sifar bersih untuk pengeluaran hidrogen. Di ERCOT Selatan, CI, sebelum mengimbangi, hidrogen hijau yang dihasilkan ialah 4.3 kgCO₂/kgH₂ pada 2025, dan 3.4 kgCO₂/kgH₂ pada tahun 2030. Di WECC Arizona, CI, sebelum mengimbangi, ialah 7.9 kgCO₂/kgH₂ pada 2025, dan 4.7 kgCO₂/kgH₂ pada tahun 2030. Dalam kedua-dua kes, keamatan karbon ini adalah lebih rendah daripada anggaran 10 kgCO₂/kgH₂ CI dianggarkan untuk pengeluaran hidrogen kelabu, yang boleh memacu penyahkarbonan yang ketara dalam sektor sasaran untuk penggunaan hidrogen; walau bagaimanapun, keamatan karbon ini juga jauh lebih tinggi daripada CI sifar bagi operasi hidrogen hijau boleh diperbaharui 100%.

Satu lagi pertimbangan utama ialah analisis ini memberi tumpuan kepada Texas dan Arizona di mana potensi sumber boleh diperbaharui adalah tinggi. Terdapat lebih banyak penyiasatan yang diperlukan dalam pasaran ini dan pasaran lain untuk menilai sepenuhnya pertukaran ekonomi dan pelepasan yang dipertimbangkan di sini. Dijangka bahawa hasil akan berbeza dengan ketara pada asas serantau dan mungkin juga berbeza kerana skala pengeluaran hidrogen melepasi penambahan elektrolisis 250 MW di rantau.

Menguruskan Tradeoff

Pembuat dasar dan pengawal selia berada dalam kedudukan yang sukar untuk menavigasi pertukaran antara pelepasan karbon dan ekonomi hidrogen hijau dalam konteks pasaran kuasa AS yang berubah dengan pantas. Analisis awal ini menunjukkan bahawa pada asas ekonomi, pemadanan tahunan boleh menjadi pemangkin yang diperlukan oleh industri hidrogen hijau untuk menyokong penggunaan awal dan pertumbuhan industri hidrogen rendah karbon yang baru muncul. Apabila ia datang untuk memenuhi sasaran iklim, hidrogen hijau perlu digunakan bersama penyelesaian lain, oleh itu lebih cepat penerimaan berlaku, lebih cepat faedah dapat direalisasikan. Melangkaui 2030, apabila aset penjanaan angin, suria dan simpanan menyokong grid karbon yang lebih rendah di seluruh AS, dan kos elektrolisis turun, pemadanan setiap jam boleh menjadi mekanisme yang lebih sesuai untuk menyokong 100% pengeluaran hidrogen hijau boleh diperbaharui dan penyahkarbonan grid kuasa dalam tandem.