Τεχνοοικονομική βελτιστοποίηση μονάδας παραγωγής πράσινου υδρογόνου με ηλεκτρολύτη PEM στο ελληνικό σύστημα, υπό τους κανόνες παραγωγής RFNBO

Abstract

Η εργασία μελετά το κόστος παραγωγής πράσινου υδρογόνου με δεδομένα του ελληνικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας, ενσωματώνοντας τους ευρωπαϊκούς κανόνες που ορίζουν πότε το υδρογόνο θεωρείται ανανεώσιμο. Εξετάζεται μονάδα με ηλεκτρολύτη τύπου PEM, μπαταρία και δεξαμενή υδρογόνου, που καλύπτει ζήτηση με μέση τιμή 100 kg/h. Η μονάδα τροφοδοτείται μέσω συμβολαίων PPA με αιολικούς και φωτοβολταϊκούς παραγωγούς, από την Αγορά Επόμενης Ημέρας και από περικοπτόμενη ενέργεια ΑΠΕ. Αναπτύχθηκε μοντέλο γραμμικού προγραμματισμού που προσδιορίζει ταυτόχρονα το μέγεθος κάθε στοιχείου της εγκατάστασης και την ωριαία λειτουργία της για την περίοδο 2027 έως 2050, με στόχο το ελάχιστο κόστος και με την παραδοχή τέλειας πρόβλεψης. Στο μοντέλο ενσωματώνονται οι κανόνες παραγωγής της Delegated Regulation (EU) 2023/1184 μαζί με τις εξαιρέσεις τους, οι χρεώσεις δικτύου και η δυνατότητα συμμετοχής του ηλεκτρολύτη στην αγορά εξισορρόπησης. Η μονάδα παράγει υδρογόνο με μικτό κόστος 7,75 €/kg. Το μέρος της συμβολαιοποιημένης παραγωγής που δεν απορροφά η ίδια πωλείται στην Αγορά Επόμενης Ημέρας και αποφέρει 1,46 €/kg, οπότε το σταθμισμένο κόστος παραγωγής διαμορφώνεται στα 6,29 €/kg, με εύρος 5,4 έως 7,1 €/kg στην ανάλυση ευαισθησίας. Κυριαρχούν η προμήθεια ενέργειας με 3,54 €/kg και ο εξοπλισμός με 2,54 €/kg, ενώ ακολουθούν οι χρεώσεις δικτύου με 1,33 €/kg. Η συμμόρφωση με τους κανόνες παραγωγής κοστίζει 0,77 €/kg (12 % του σταθμισμένου κόστους) και επηρεάζει και τη βέλτιστη διαστασιολόγηση: όταν από το 2030 η παραγωγή πρέπει να αντιστοιχίζεται ωριαία με την κατανάλωση, η ισχύς του ηλεκτρολύτη ανεβαίνει από 6,5 σε 8,1 MW, το μερίδιο του φωτοβολταϊκού στη συμβολαιοποιημένη ισχύ από 8 % σε 34 % και η δεξαμενή υδρογόνου από 0,22 σε 4,69 τόνους. Όταν η εθνική διείσδυση των ΑΠΕ ξεπεράσει το 90 %, η ενέργεια του δικτύου γίνεται αποδεκτή ως ανανεώσιμη και η μονάδα σταδιακά εγκαταλείπει τα συμβόλαια· καθυστέρηση του ορόσημου αυτού κατά τέσσερα έτη κοστίζει 0,50 €/kg. Η συμμετοχή στην αγορά εξισορρόπησης mFRR μειώνει το κόστος μόλις κατά 2,4 c/kg (0,4 %), καθώς την προσφορά περιορίζει το όριο συμμετοχής της αγοράς και όχι η τεχνική ικανότητα της μονάδας. Τέλος, το πράσινο υδρογόνο παραμένει ακριβότερο από το γκρι σε όλο τον ορίζοντα· για να γίνει ανταγωνιστικό χωρίς μηχανισμό στήριξης, θα απαιτούνταν τιμή δικαιωμάτων εκπομπών 360 έως 430 €/τόνο, περίπου διπλάσια από την προβλεπόμενη για το 2050.