'Tool to assess the cost of hydrogen considering its supply chain'
| Autor: | Nolan Ruas Rego Canha, Afonso, Dogliani, Pietro |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Electrònica, Kungliga Tekniska högskolan, Scania, Voz Sánchez, Cristóbal, Thakur, Jagruti, Elberry, Ahmed, Kies, Antonius, Fröberg, Magnus |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2023 |
| Předmět: |
Vätgaslagring
Vätgastransport Hydrogen as fuel -- Storage -- France -- Forecasting -- Economic aspects Vätgas Hydrogen storage LCOH Vätgasproduktion Hydrogen transportation Hidrogen com a combustible -- Fabricació -- Aspectes econòmics Hidrogen com a combustible -- Emmagatzematge -- Espanya -- Previsió -- Aspectes econòmics Hydrogen production Hydrogen as fuel -- Fabrication -- Economic aspects Hydrogen as fuel -- Storage -- Spain -- Forecasting -- Economic aspects Vätgas försörjningskedjan Energies::Tecnologia energètica::Emmagatzematge i transport de l'energia [Àrees temàtiques de la UPC] Hidrogen com a combustible -- Emmagatzematge -- França -- Previsió -- Aspectes econòmics Hydrogen as fuel -- Storage -- Germany -- Forecasting -- Economic aspects Hydrogen Hydrogen supply chain Hidrogen com a combustible -- Emmagatzematge -- Alemanya -- Previsió -- Aspectes econòmics |
| Popis: | Hydrogen is envisioned to become a fundamental energy vector within the decarbonization of the energy systems. Despite already being employed in several industries, its production comes almost completely from processes based on fossil fuels. The upcoming challenge towards a hydrogen economy includes the development of low- and zero-carbon processes, the creation of an adequate infrastructure, and the diffusion of new, hydrogen-based applications. Two key factors that will define the success of hydrogen are its sustainability and competitiveness with alternative solutions, e.g., electrification. This study therefore aims at assessing the economic feasibility of hydrogen supply chains, with a focus on their final use in Germany, Spain, and France. The different production methods for each stage (production, transmission and distribution, storage) are discussed and evaluated. Consequently, the entire supply chains are analyzed, comparing domestic production with hydrogen imports from favorable locations. The economic assessment is based on an indicator, the levelized cost of hydrogen, the LCOH. The study results in an Excel-based tool calculating the LCOH for different supply chains. Different scenarios are developed for each end-use country. In Germany, domestic production is compared with imports, also addressing the need for adequate storage. Blue hydrogen imports from close locations present the lowest LCOH, with values as low as 2.1 €/kg in 2030. This requires pipeline transmission and a monthly storage in depleted natural gas or oil reservoirs. Longer storage durations increase the supply security but also the related costs. In Spain, local, small-scale supply chains are evaluated in opposition to central, larger-scale alternatives. Both configurations are competitive with costs around 3.6 €/kg, suggesting that both supply pathways are feasible. This can spark competition between different players towards a hydrogen economy. In France, domestic hydrogen production via electrolysis is studied, considering different electricity sources, such as the power grid, electricity from nuclear plants and from renewable energy sources. Despite the high interest of France in pink hydrogen, renewables produce the cheapest product, at an LCOH of 4.4 €/kg for onshore wind. If this result is compared to the other two countries, French hydrogen is not competitive. However, the focus on solid oxide electrolysis and novel nuclear technologies might determine a decline in hydrogen costs. Vätgas är tänkt att bli en grundläggande energivektor i samband med avkolning av energisystemen. Trots att vätgas redan används i flera industrier kommer produktionen av vätgas nästan helt och hållet från processer som bygger på fossila bränslen. Den kommande utmaningen mot en vätgasekonomi inbegriper utveckling av processer med låga eller inga koldioxidutsläpp, skapande av en lämplig infrastruktur och spridning av nya vätgasbaserade tillämpningar. Två nyckelfaktorer som kommer att avgöra vätgasens framgång är dess hållbarhet och konkurrenskraft i förhållande till alternativa lösningar, t.ex. elektrifiering. Denna studie syftar därför till att bedöma den ekonomiska genomförbarheten av vätgasförsörjningskedjor, med fokus på slutanvändning i Tyskland, Spanien och Frankrike. De olika produktionsmetoderna för varje steg (produktion, överföring och distribution, lagring) diskuteras och utvärderas. Följaktligen analyseras hela försörjningskedjorna genom att jämföra inhemsk produktion med import av vätgas från gynnsamma platser. Den ekonomiska bedömningen baseras på en indikator, den genomsnittliga nuvärdesberäknade kostnaden för vätgas, LCOH. Studien resulterar i ett Excel-verktyg som beräknar LCOH för olika försörjningskedjor. Olika scenarier utvecklas för varje slutanvändarland: i Tyskland jämförs inhemsk produktion med import, där man också tar hänsyn till behovet av lämplig lagring. Import av blå väte från närliggande platser ger de lägsta LCOH-värdena, med värden så låga som 2.1 €/kg år 2030. Detta kräver överföring via rörledningar och en månatlig lagring i uttömda naturgas- eller oljereserver. Längre lagringstider ökar försörjningstryggheten men också de relaterade kostnaderna. I Spanien utvärderas lokala, småskaliga försörjningskedjor i motsats till centrala, storskaliga alternativ. Båda konfigurationer är konkurrenskraftiga med kostnader på omkring 3.6 €/kg, vilket tyder på att båda försörjningsvägarna är genomförbara. Detta kan utlösa konkurrens mellan olika aktörer i riktning mot en vätgasekonomi. I Frankrike studeras inhemsk vätgasproduktion via elektrolys med hänsyn till olika elkällor, t.ex. elnätet, el från kärnkraftverk och förnybara energikällor. Trots Frankrikes stora intresse för rosa vätgas är det förnybara energikällor som producerar den billigaste produkten, med en LCOH på 4.4 €/kg för landbaserad vindkraft. Om detta resultat jämförs med de andra två länderna är fransk vätgas inte konkurrenskraftig. Fokuseringen på SOEC-teknik och ny kärnkraftsteknik kan dock leda till att vätgaskostnaderna sjunker |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|