Vizionářské odhady nákladů na výrobu vodíku neodpovídají skutečnosti

Earlier forecasts of electrolyzer costs for green hydrogen production have significantly overestimated the pace and scale of cost reductions. The influential International Renewable Energy Agency’s 2020 study, in particular, has proven overly optimistic when compared to actual market trends. Such overly ambitious forecasts have hindered the development of the European green hydrogen economy by leading the European Commission to underestimate the investment required to meet deployment targets.

V roce 2020 zveřejnila Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie (IRENA) vlivnou analýzu nákladů na výrobu zeleného vodíku ve studii „Green Hydrogen Cost Reduction – Scaling up electrolysers to meet the 1.5 °C climate goal“.

Ve své stostránkové zprávě IRENA uváděla, že se investiční náklady již na počátku tohoto desetiletí pohybovaly mezi 500 až 1 000 USD/kW pro alkalické elektrolyzéry a 700 až 1 400 USD/kW pro systémy s polymerní elektrolytickou membránou (PEM). Do roku 2050 pak měly náklady na obě technologie klesnout pod 200 USD/kW.

Tento pád cen elektrolyzérů měl sám o sobě stlačit výslednou cenu zeleného vodíku z 5 USD/kg na přibližně 3 USD/kg. To je větší efekt, než který IRENA přisuzovala očekávanému snížení průměrné ceny elektřiny z 53 USD/kWh na 20 USD/kWh. Dohromady měly tyto faktory přispět k tomu, že do roku 2030 bude možné dosáhnout výsledné cenové hladiny kolem 2 €/kg zeleného vodíku.

BRZKÁ RÁNA VODÍKOVÉMU OPTIMISMU

Realita je ale zcela jiná a současné odhady, založené na skutečných projektech, naznačují, že investiční náklady elektrolyzérů jsou mnohonásobně vyšší (viz Obrázek č. 1).

Obrázek č. 1: Odhady investičních nákladů na elektrolyzérové systémy v roce 2024

Pozn.: TNO = Nizozemská organizace pro aplikovaný vědecký výzkum1, BNEF = BloombergNEF2, IEA = Mezinárodní energetická agentura3

Další nedávné studie tento rozdíl potvrzují. Například zpráva „Achieving affordable green hydrogen production plants“ od společnosti Ramboll, zkoumající více než 30 projektů P2X (Power-to-X, technologie umožňující přeměnu elektřiny na jinou formu energie nebo palivo, pozn. red.), uvádí: „Ze srovnání zařízení s výkonem nad 100 MW vyplynul jasný nesoulad mezi očekávaným poklesem nákladů na výrobu zeleného vodíku a našimi [současnými] odhady.“

Co se týče budoucího vývoje, předseda Energy Transitions Commission Adair Turner prohlásil, že „náklady na elektrolyzéry jsou mnohem vyšší, než jsme očekávali, a většina z nás už nepředpokládá tak agresivní poklesy nákladů v budoucnu.“⁴ Hlavní analytik vodíkového týmu BloombergNEF Martin Tengler ve stejném duchu upozornil, že „náklady na elektrolyzéry mohou do roku 2050 klesnout na polovinu, pokles ale probíhá mnohem pomaleji, než se předpokládalo.“⁵

STŘET VIZIONÁŘSKÝCH TUŽEB S REALITOU

Srovnejme nyní „vizionářské“ odhady poklesu nákladů na pořízení elektrolyzérových systémů z počátku tohoto desetiletí s novějšími predikcemi založenými na reálných projektech (Obrázek č. 2).

Obrázek č. 2: Odhady poklesu nákladů na elektrolyzérové systémy z vybraných studií

Nejnovější analýza investičních nákladů od společnosti BloombergNEF, kterou představil vodíkový analytik této agentury Sami Alisawi na summitu v říjnu 2024, vychází z 52 vodíkových projektů a má tudíž vysokou empirickou hodnotu. Podobný odhad nedávno představil pro systémy alkalických elektrolyzérů také společný tým Rady pro vodík a společnosti McKinsey & Company. Podle něj mají do roku 2050 náklady klesnout z dnešních 2 279 €/kW na 1 172 €/kW.

Jak zdůraznil na semináři asociace Hydrogen Europe Martin Tengler⁶, podle predikce BloombergNEF se náklady na celý systém elektrolyzéru do roku 2050 sníží o polovinu. To by znamenalo, že elektrolyzéry budou v polovině 21. století stát dvakrát více, než za kolik měly být – podle sotva pět let staré predikce IRENA – dostupné již dnes.

BloombergNEF odhaduje, že elektrolyzéry budou v polovině 21. století stát dvakrát více, než za kolik měly být – podle sotva pět let staré predikce IRENA – dostupné již dnes.

Vedle publikace IRENA byly do grafu jako „vizionářsky orientované“ zařazeny také odhady ze tří studií vědců z technické univerzity Lappeenranta-Lahti (LUT), publikovaných mezi lety 2021 a 2023, v nichž náklady v období 2020–2050 klesají z 685 €/kW na 248 €/kW.⁷ V grafu jsou tyto studie souborně označeny jako „studie LUT“.

Koncept 280 MW elektrolyzéru ve finském Naantali

Zdroj: Green North Energy

NEREALISTICKÉ ODHADY OTCEM PŘÍLIŠ AMBICIÓZNÍ UNIJNÍ MYŠLENKY

Dřívější „vizionářsky orientované“ odhady dnes mají nezanedbatelné důsledky nejen pro průmysl, který čistý vodík potřebuje, ale i pro celou ekonomiku. Evropská unie totiž z podobných studií vycházela při stanovování ambic své vodíkové politiky, kterou Evropský účetní dvůr ve zprávě z léta 2024 označil za „příliš ambiciózní“ a vyzval k jejímu prověření realitou.⁸

Když totiž zanalyzujete vodíkové ambice Evropské unie, zjistíte, že zatímco plánovaný instalovaný výkon elektrolyzérů v roce 2030 se mezi Vodíkovou strategií z roku 2020 a o dva roky starším plánem RePowerEU zvýšil z 40 GW na 140 GW, odhad potřebných investičních nákladů stoupl z 22–42 miliard eur pouze na 50–75 miliard.⁹

Z toho vyplývá, že Evropská komise očekávala, že se náklady na výstavbu elektrolyzérů budou pohybovat kolem 450 €/kW, což zhruba odpovídá projekci IRENA (2020) pro roky 2023 až 2030. Při použití odhadů ze studie BNEF (2024) by přitom celkové investiční náklady na zajištění požadovaných 140 GW instalovaného výkonu elektrolyzérů činily přibližně 300 miliard eur. Mezi předpovědí BloombergNEF a očekáváními Evropské komise tak vzniká investiční mezera 225–250 miliard eur.

I proto veřejná podpora ve výši kolem 0,5 €/kg po dobu deseti let, kterou vodíkovým projektům nabízela Evropská vodíková banka, nedokázala skutečně nastartovat zelenou vodíkovou transformaci. Rozdíl mezi „vizionářskými“ odhady nákladů a zkušenostmi ze skutečných projektů nás tak dostal do situace, kdy se realizace dočkají pouze ty nejlepší vodíkové projekty – a i ty jen díky závazným, legislativně ukotveným cílům.

Mezi předpovědí BloombergNEF a očekáváními Evropské komise vzniká investiční mezera 225–250 miliard eur.

KOLIK MŮŽE VODÍK DOOPRAVDY STÁT?

Čistý vodík potřebujeme, pokud chceme přestat využívat amoniak a metanol vyráběné z fosilních paliv a snížit emise v části dopravního sektoru a potenciálně i v ocelářství. Jeho skutečné výrobní náklady jsou však mnohem vyšší, než kolik slibovaly odhady před pár lety.

Investiční náklady jsou sice při výrobě zeleného vodíku „až“ druhou nejdůležitější nákladovou položkou (po elektřině), tří až čtyřnásobný rozdíl mezi skutečnými a dříve odhadovanými investičními náklady ale přesto zásadně brání pokroku, kterého je v oblasti výroby čistého vodíku třeba k dosažení aktuálních klimatických cílů.

Pro ilustraci: podle nových odhadů BloombergNEF by měl zelený vodík pro zajištění návratnosti stát více než 2 €/kg ještě před zahrnutím nákladů na jeho transformace (např. zkapalnění nebo přeměnu na amoniak a zpět), elektřinu, dopravu, a také přihlédnutím k potřebě zisku.

Tímto článkem proto volám po realističtějších odhadech investičních a výrobních nákladů vodíku. Zakončím ho trefnou poslední větou z analýzy Boston Consulting Group z roku 2023,¹⁰ v níž autoři vyzývají, aby se průmysl věnoval na faktech založenému a dobře informovanému lobbingu: „Nerealistická tvrzení o nákladech zeleného vodíku, jeho konkurenceschopnosti a možnostech škálování prokazují vodíkovému průmyslu, jeho zákazníkům i celé společnosti medvědí službu.“ 

POZNÁMKY AUTORA

Odhady studie IRENA z roku 2020 pro roky 2030, 2040 a 2050 byly převzaty z výše citované studie vedené T. Galimovovou. Zahrnují všechny součásti systému včetně bilance zařízení a kompresoru.

Predikce BloombergNEF byla převzata z prezentace S. Alisawiho. Přesné hodnoty byly z podkladů vizuálně odhadnuty s chybou +/- 20 €/kW a jsou v souladu s tvrzeními M. Tenglera citovanými v článku P. Martina pro web Hydrogen Insight.

Hodnoty studie Vodíkové rady a společnosti McKinsey and Company z roku 2023 byly rovněž vizuálně odhadnuty.

Pro přepočet amerických dolarů na eura byl použit koeficient 0,95.

POZNÁMKA REDAKCE

Děkujeme Visu Siekkinenovi za laskavé svolení k překladu a uveřejnění tohoto textu. Jeho původní znění bylo v anglickém jazyce publikováno 11. prosince 2024 na portálu projektu vodíkového hospodářství v Jižní Ostrobothnii (VASA), kde autor v té době působil jako projektový manažer.

Poznámky

¹ The Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (2024). Evaluation of the levelised cost of hydrogen based on proposed electrolyser projects in the Netherlands.

² Alisawi, S. (2024). BNEF Talk: Hydrogen – The End of the Hype Cycle?

³ International Energy Agency (2024). Global Hydrogen Review 2024: Assumptions annex.

⁴ Martin, P. (2024). ‘We overestimated how much hydrogen the world would need to reach net zero’: analysts admit. Hydrogen Insight.

⁵ Ibid.

⁶ Tengler, M. (2024). Electrolyzer Industry: Hydrogen Talk: Strengthening the Leadership for European Electrolyser Manufacturing. Hydrogen Europe.

⁷ Ibáñez-Rioja, A. a kol. (2023). Off-grid solar PV–wind power–battery–water electrolyzer plant: Simultaneous optimization of component capacities and system control, Applied Energy, 345; Galimova, T. a kol. (2023). Feasibility of green ammonia trading via pipe-lines and shipping: Cases of Europe, North Africa, and South America. Journal of Cleaner Production, 427; Fasihi, M. a kol. (2021). Global potential of green ammonia based on hybrid PV-wind power plants, Applied Energy, 294.

⁸ European Court of Auditors (ECA). (2024). Special report: The EU’s industrial policy on renewable hydrogen.

⁹ Ibid., s.46

¹⁰ Burchardt, J. (2023). Turning the European Green Hydrogen Dream into Reality: A Call to Action. Boston Consulting Group (BCG).

O AUTOROVI

Visa Siekkinen pracuje na univerzitě aplikovaných věd v Häme (HAMK) jako vedoucí odborného týmu, který mapuje místní iniciativy v oblasti čisté energie a inteligentního propojení výroby a spotřeby energie ve stavebnictví. Předtím působil jako projektový manažer projektu vodíkového hospodářství ve finském Seinäjoki.