Grön Vätgasproduktion i SE4 En analys med avseende på bidrag, elektrolysörsystem och värdet av syrgas

Abstract

Green hydrogen is one of the key solutions for industrial decarbonization in sectors that cannot
be easily electrified, however, the technology faces profitability challenges. The European Union
mitigates these issues through various grants. This study, in collaboration with Kraftringen,
examines an investment in a hydrogen system to address these challenges. The major aims
include understanding electrolyzer system operations, available grants, and the need for oxygen in wastewater treatment plants. Key research areas include finding parameter values for
the electrolyzer system and comparing between the different technologies Alkaline (AEL) and
Proton Exchange Membrane (PEM). Other key research areas include evaluating grants from
the EU and Sweden, and the viability of integrating oxygen recovery.

We engaged with technology suppliers and authorities on grants and developed a simulation
model using hourly data from 2022 and 2023 to project revenue and profitability from oxygen
sales.

Findings indicate that AEL and PEM electrolyzers have more similar parameters than suggested in the literature, both with investment costs of 1,7 Me/MW. PEM systems are suitable
for installations under 10MW, whereas AEL is better for larger systems over 20MW. Grants
like LIFE, Innovation Fund, and Klimatklivet can cover 40-60% of investment costs, each
appropriate for different project aspects. Oxygen recovery can be profitable for wastewater
treatment plants, but its viability depends on capital expenditure and future electricity prices,
emphasizing the need for careful economic consideration.

This study provides updated electrolyzer parameters for academic research and highlights significant grant opportunities. It also reveals that while oxygen recovery offers potential synergy
in hydrogen production, its financial success is limited by electricity prices and constitutes a
minor income share.

Popular Abstract (Swedish)

EU:s Green Deal och Sveriges ambitiösa mål om klimatneutralitet år 2045 har satt fart
på omställning till ett fossilneutralt samhälle. En nyckelkomponent för denna
transformation är den gröna vätgasen. Detta är en lovande energibärare som har
potential att revolutionera vårt sätt att använda resurser och leda oss mot en mer
hållbar framtid. Tillämpningen av denna växer fram naturligt i regioner med tunga
industrier. Skåne har dock halkat efter med en relativt liten industri och med begränsad
produktion av förnybar el. För att lyfta fram Skåne på vätgaskartan har Kraftringen
initierat projektet Vätgas i tanken. Med stöd av Vinnova utför de en förstudie för att
analysera möjligheterna att etablera en anläggning för produktion av grön vätgas i
regionen, med mål att skapa en kostnadseffektiv och säker värdekedja för grön vätgas.

Resultatet av denna studie är att Protonutbytesmembranelektrolysörteknik är bäst
anpassad för projektet, då denna rekommenderats av samtliga leverantörer som
kontaktats med endast ett undantag. Argumenten för en PEM är att de är mer
energieffektiva, har en renare gas, är mer kompakta och kan köras mer dynamiskt.
Detta vätgasproducerande system förväntas kosta 1,7 miljoner euro per MW och att
temperaturen som kan tas vara på från systemet är ungefär 58 grader Celsius. Alkaliskoch Protonutbytesmembrantekniken skiljer sig inte åt lika mycket som litteraturen
indikerar. Detta då de kostar ungefär lika mycket och datan indikerar att de båda har ett
liknande värde på deras effektförändringshastigheter, dock krävs vidare studier av AEL
för att kunna bekräfta detta då denna datan består av endast en datapunkt. De bidrag
som kan sökas är LIFE, Innovation Fund och Klimatklivet. En simulering av
syrgasutvinning har visat att en syrgasinvesteringen kan vara lönsam dock att det finns
osäkerhet kring denna investering på grund av volatila elpriser och investeringens
storlek.

Studien i rapporten har tagit fram uppdaterad data om elektrolysörsystem och värden
på dess parametrar. Studien gör ett bidrag till både litteraturen och industrin genom att
tillhandahålla data från verkliga applikationer. Detta bidrar till att förbättra teoretisk
kunskap och praktisk tillämpning av elektrolysörsystem. Studien bidrar även till att
sammanfatta lämpliga bidrag och vad som bedöms i respektive. Ytterligare visar
studien att syneriger som projektet ursprungligen trodde var av betydelse, spelar en
liten roll i den totala intäktsmodellen.

• author: Fritz, Anton and Holm, Fabian
• supervisor: Martin Andersson
• organization: Department of Energy Sciences
• course: MVKM01 20241
• year: 2024
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• report number: ISRN LUTMDN/TMHP-24/5565-SE
• ISSN: 0282-1990
• language: Swedish
• id: 9164763
• date added to LUP: 2024-06-18 10:38:37
• date last changed: 2024-06-18 10:38:37