En studie av vätgas som alternativ energibärare till elektricitet för transmission av energi : En tekno-ekonomisk jämförelse mellan vätgas och elektricitet för transmission av energi inom Sverige och Europa
| Autor: | Back, Daniel, Berg, Sara |
|---|---|
| Jazyk: | švédština |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: | |
| Druh dokumentu: | Text |
| Popis: | Hållbar utveckling är idag ett ämne det talas mycket om i Sverige och övriga världen. En omställning där världens energisystem förlitar sig på förnybara och fossilfria energikällor är nödvändig. En potentiellt viktig framtida komponent i denna omställning är användandet av vätgas som energibärare som komplement till elektricitet. I denna rapport undersöks vätgasledningar som alternativ till elkraftledningar ur ett tekno-ekonomiskt perspektiv. Rapporten inleds med en översikt och teoretisk bakgrund baserad på ämneslitteratur. Detta avser att ge en inblick i hur behovet av vätgas som energibärare kan komma utvecklas, samt hur transmissionssystemet för denna och elektricitet skulle vara uppbyggt. Vidare genomgås problematik med dessa system som hur de påverkas av förluster. Ekonomiska faktorer som påverkar systemen beskrivs, och sist ett avsnitt om teknologisk innovation och dess spridning. Sedan presenteras hur resultatberäkningarna är genomförda, den data som har använts samt vilka antaganden som gjorts i samband med dessa. Beräkningarna visar vilket av 5 olika transmissionsalternativ som är ekonomiskt effektivt utifrån parametrarna transportsträcka, diskonteringsränta för en investering, rörliga kostnader som funktion av längd samt utnyttjandegrad per år. Vidare är beräkningarna separerade med utgångspunkt i två olika viktiga antaganden; ett där vätgas antas vara den slutgiltiga produkten och ett där elektricitet är den slutgiltiga produkten. Analys och diskussion av resultaten visade att energitransmission via vätgasledningar, när vätgas är den önskvärda slutprodukten, kan vara ett effektivt och billigt alternativt givet några förutsättningar. Dessa förutsättningar inkluderar att det finns ett stort effektbehov från vätgas från konsumtionssidan och en stor effekttillgång från produktionssidan, samt en geografisk separation mellan producent och konsument. Detta följde av att det billigaste alternativet för överföring av vätgas har en väldigt hög effektkapacitet, varpå de mindre alternativen innebar betydligt högre kostnader per överförd enhet energi. Vidare visade resultatet att om den önskvärda slutprodukten var elektricitet så var växelströmsledningar det billigaste och effektivaste alternativet. Dessa resultat diskuteras och sätts i större perspektiv vad de kan innebära för framtida användning av vätgas som energibärare. Vidare följer resultatet av antaganden gjorda om hur systemen är uppbyggda, varpå andra antaganden skulle troligtvis ge annorlunda resultat. Detta är något förslagsvis som kan utforskas djupare vid fortsatt undersökning och arbete inom området. Sustainable development is a subject widely discussed in Sweden and globally. A transition where global energy systems start relying on renewable and fossil free sources of energy is necessary. A potentially important future component of this transition is the use of hydrogen as an energy carrier as a complement to electricity. In this report, hydrogen transmission pipelines are investigated as an alternative to electric transmission power lines from a techno-economical perspective. The report starts with an overview and theoretical background based on literature on the subject. This is supposed give an insight to how the demand for hydrogen as an energy carrier may develop, how the transmission system for this and electricity could be constructed. Furthermore, problems associated with these systems are reviewed, e.g. how they are affected by losses. Then, a description of economic factors affecting the systems followed by theory of technological innovation and its diffusion. Next is showed how the calculations were made to obtain the results, and the associated assumptions made. The calculations show which alternative for transmission of energy, out of 5 possible, is the most economically efficient from a set of parameters including transport distance, discount rate of an investment, operational expenditures, and annual utilization of installed capacity. Furthermore, the calculations are separated based on two different assumptions; one where the assumed final product is hydrogen and one where the final product is electricity. Analysis and discussion of the results showed that energy transmission via hydrogen pipelines, when hydrogen is the desired final product, can be an efficient and cost competitive option given some prerequisites. These include the occurrence of high demand of hydrogen in the market, high availability of power in connection to electrolysis site, as well as geographical separation between consumption and production locations. This follows from the fact that the most economically efficient option of hydrogen transmission has a very high transmission capacity, whereas the smaller alternatives carried higher costs of transmission per unit of energy. The results also showed that if the desired final product is electricity, then the most economically efficient option is high voltage AC power lines. These results are further discussed and put into a wider context of what they may mean for the future use of hydrogen as an energy carrier. The results also follow directly from assumptions made in connection to the calculations, where a different set of assumptions of would likely yield different results. This is something that may be further explored as research on the subject continues. |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
| Externí odkaz: |
|