新しいIRA税額控除の年間マッチング要件により、経済的に競争力のあるグリーン水素生産が開始される可能性があります

_{Melany Vargas、Kara McNutt、Chris Seiple 著}

水素は、電化が困難なエネルギー需要部門の脱炭素化を支援する低炭素燃料として、米国のネットゼロへの旅において重要な役割を果たすことができます。 インフレ削減法の 45V 生産税額控除は、低炭素水素の展開を奨励し、学習曲線を加速させ、コストの削減を可能にすることを目的としています。

最低炭素水素の最高税額控除は、最大 3 ドル/kg に達します。 ただし、水素の炭素強度 (CI) の測定方法に関する規則や、再生可能エネルギー クレジット (REC) などの排出量を相殺するメカニズムの潜在的な許容範囲は、まだ開発中です。 現在、財務省によって定義されているこれらの規則は、電解またはグリーン水素プロジェクトの経済的競争力と、電力網の CI および絶対排出量に大きな影響を与える可能性があります。

その結果、水素 CI の時間的マッチングは、ここ数か月、産業界や政界で非常に話題になっています。 議論は主に、エネルギー需要のすべてまたは一部をグリッド電力に依存している電解槽に集中しています。 一部の組織は、グリーン水素開発者が、電解槽の電力消費量を再生可能電力の発電量と時間単位で一致させることにより、100% 再生可能電力を消費していることを証明したいと考えています。 これらの要件がグリーン水素プロジェクトの経済性と展開を制限すると主張する人もいます。

Wood Mackenzie 氏は、このトピックに関する幅広い視点を考慮して、グリッドに接続されたグリーン水素生産の影響をテストすることに着手しました。 電力網と水素生産の CI への影響、および REC を許可するシナリオと、電解槽の負荷が対応する再生可能エネルギー生成プロファイルに一致する時間単位のマッチング ポリシーの下での電解槽の容量係数を調べました。

当社独自の電力市場と均等化水素コスト (LCOH) モデルを活用して、ERCOT South と WECC Arizona という 250 つの独自の電力市場におけるこれらの影響を分析しました。 各市場で、グリッドに XNUMX MW の電解槽容量を追加することの影響を評価し、電解槽の負荷とローカル REC の生成をサポートするために、相応の再生可能エネルギーの構築で水素の導入が行われたと仮定しました。 次に、この分析は、各市場のケース毎の発電量、価格設定、および排出量のデータに対してベンチマークされました。

経済的影響は明らかです

私たちの分析では、相殺メカニズムとして REC を許可する年次マッチング シナリオは、正味ゼロの CI と経済的に競争力のあるグリーン水素生産をもたらすことができることがわかりました。 逆に、時間単位のマッチング要件は、その実装によっては、再生可能資源が利用可能な時間に運転時間を制限し、最終的に電解槽の設備利用率を低下させることにより、グリーン水素の採用に不利な経済的結果をもたらす可能性があります。 その結果、事業者はより少量の水素生産にコストを配分する必要があり、販売された水素 XNUMX キログラムあたりの資本を回収するには、より高い価格が必要になります。

再生可能エネルギー源を 46 時間ごとに直接マッチングすると、当社の分析によると、電解槽の設備利用率が 72 ～ 68% の場合、事業者が設備利用率 175 に到達できる年間マッチング シナリオと比較して、LCOH が 100% ～ XNUMX% 増加します。 %。

WECC アリゾナ市場では、3 年の約 2 ドル/kg、2025 年の 1.50 ドル/kg から、年間マッチング シナリオでの LCOH (2030 ドル/kg の税額控除が適用された場合) が、年間マッチング シナリオで約 4 ～ 5 ドル/kg に増加します。時間ごとのマッチング シナリオ。 この程度のコスト上昇は、低コストのブルー水素またはグレー水素と同等のコストでグリーン水素を生産する能力を遅らせる可能性があり、最終的には経済的競争力を妨げ、グリッドに接続されたグリーン水素と 100% 再生可能なグリーン水素を低炭素燃料として採用することを妨げる可能性があります。

逆に、年間マッチング シナリオのモデリングは、REC オフセットを考慮した年間マッチング体制の下で 100% の設備利用率で稼働する電解槽は、2 年までに 2025 ドル/kg 未満、1.50 年には 2030 ドル/kg 未満の経済性を達成できることを示しています。両方の市場。 この範囲の経済性は、ブルー水素パリティと一致しており、2 年までに 2025 ドル/kg、1 年までに 2030 ドル/kg というグリーン水素 LCOH の DOE 目標を支持しています。

CI の影響はより複雑です

年次マッチングシナリオの方が経済的に有利ですが、考慮すべき一連の排出量と炭素強度のトレードオフがあります。 年間マッチングの場合、電解槽は電力要件の 19 ～ 35% をグリッド電力に依存しています。 特定の時間帯には、グリッドは熱エネルギー源からより多くを引き出さなければなりませんが、増加する再生可能発電は、再生可能リソースのピーク時間帯にも熱エネルギーを置き換えるため、グリッドの CI が低下します。 2025 年には、ERCOT と WECC 地域でそれぞれ 0.2% と 0.5% のグリッド CI の削減が観察されます。

ただし、CI と絶対排出量の間にはトレードオフがあります。 分析では、CI が低いにもかかわらず、ERCOT 市場と WECC 市場の両方で、需要源が追加され、再生可能資源が少ない時間帯に熱ユニットの展開が増加したため、絶対排出量がわずかに増加したことが示されています。 さらに、電力網がより環境に優しくなるにつれて、CI への再生可能エネルギーの増分追加の利点は小さくなり、負荷の増加により、再生可能リソースが少ない時間帯の熱ユニットのプルがさらに大きくなります。 この現象の結果、2025 年に見られる CI のメリットは 2030 年には小さくなり、絶対排出量は両方の市場でわずかに増加します。

これらの調査結果により、年次マッチング シナリオの下で絶対グリッド排出量および/または CI の増加を緩和するためのいくつかのメカニズムをテストする感度を調査しました。 分析の結果、再生可能エネルギーをわずかに過剰に構築すること、または熱のピーク時に水素生産を戦略的に削減することは、2020 年代にこれらの意図しない排出の影響を最小限に抑えるための効果的なツールになる可能性があることがわかりました。

さらに、年次マッチングには、水素生産の正味ゼロ CI を推進するための REC オフセットが必要です。 ERCOT South では、生成されたグリーン水素のオフセット前の CI は 4.3 kgCO です。₂/kgH₂ 2025年、3.4kgCO₂/kgH₂ WECC アリゾナでは、オフセット前の CI は 2030 kgCO です。₂/kgH₂ 2025年、4.7kgCO₂/kgH₂ いずれの場合も、これらの炭素強度は推定 2030 kgCO よりも低い₂/kgH₂ 水素導入のターゲットセクターで大幅な脱炭素化を促進する可能性のある灰色の水素生産の CI を推定。 ただし、これらの炭素強度は、100% 再生可能なグリーン水素運用のゼロ CI よりも大幅に高くなります。

もう250つの重要な考慮事項は、この分析が、再生可能資源の可能性が高いテキサスとアリゾナに焦点を当てていることです。 ここで検討されている経済と排出量のトレードオフを完全に評価するには、これらの市場やその他の市場でさらに調査が必要です。 結果は地域ごとに大きく異なることが予想され、地域に XNUMX MW の電解槽が追加されてから水素生産が拡大するにつれて、結果も異なる可能性があります。

トレードオフの管理

政策立案者と規制当局は、急速に変化する米国の電力市場の中で、二酸化炭素排出量と環境に配慮した水素経済との間のトレードオフをうまく乗り切るという厳しい立場に置かれています。 この初期の分析は、経済ベースで、毎年のマッチングが、初期の低炭素水素産業の早期採用と成長をサポートするためにグリーン水素産業が必要とする触媒になる可能性があることを示しています。 気候目標の達成に関して言えば、グリーン水素は他のソリューションと一緒に展開する必要があるため、採用が早ければ早いほど、より早くメリットを実現できます。 2030 年以降、風力発電、太陽光発電、蓄電設備の構築が米国全体の低炭素グリッドをサポートし、電解槽のコストが低下するにつれて、100% 再生可能なグリーン水素の生産と電力網の脱炭素化をサポートするために、時間ごとのマッチングがより適切なメカニズムになる可能性があります。タンデム。