Economical- and feasibility assessment of hydrogen storages : A Comparative Techno-Economic Analysis in Finland and Nordics
Pysyvä osoite
Kuvaus
Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.
Decarbonization is one of the central challenges of societies today and in the future, and therefore, European Union has set climate neutrality goal by 2050. Greenhouse gas emissions can be reduced across the energy sector with various methods including renewable energy sources, such as wind and solar, and by enhancing energy storage methods. Hydrogen is considered one of the most promising ways to store fluctuating renewable energy due to sustainability and multiple end use applications.
In the case of Finland and Nordics there is a lack of research on feasibility of hydrogen storage. In this thesis techno-economic analysis is conducted to evaluate the current status of hydrogen storage technologies, both technically and economically, and to assess the feasibility in Finland and Nordics. An in-depth literature review indicates the most applicable storage technologies. Based on this, two storage technologies are chosen for further analysis, with two real-life case studies, to assess the feasibility of those technologies.
Lined Rock Cavern (LRC) and Hydrogen Refuelling Station (HRS) are the two cases chosen for further economic feasibility study and analysis. Economic feasibility is studied through Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and Payback Period (PBP). These financial metrics are applied to LRC and HRS, where the data is based on literature, and sensitivity analysis for NPV and IRR values is conducted to evaluate the sensitivities and dependencies of the input parameters.
Results indicate that both cases are feasible within the framework of this thesis. For both cases the NPV and IRR values indicate profitability. Based on sensitivity analysis the most sensitive parameters of NPV calculations are price spread, cycles/utilization, CAPEX and WACC whereas for IRR calculations the most sensitive parameters are price spread, cycles/utilization and CAPEX. The price spread between bought and sold hydrogen indicates that in the case of HRS storing hydrogen is three times more expensive compared to LRC.
The in-depth literature review and techno-economic analysis of the two cases provide a foundation for future research of the hydrogen storage in Finland and Nordics. The results of the sensitivity analysis highlight key parameters that need to be considered for future real-life projects. By optimizing these parameters more profitable and feasible hydrogen storage projects can be achieved in the future.
Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on yksi yhteiskuntien keskeisistä haasteista nykyisin ja tulevaisuudessa, tästä syytä Euroopan unioni on asettanut tavoitteen olla ilmastoneutraali vuoteen 2050 mennessä. Kasvihuonekaasupäästöjä voidaan vähentää ympäri energiasektoria eri menetelmillä mukaan lukien uusiutuvilla energialähteillä, kuten aurinko ja tuulivoimalla, sekä parantamalla energian varastointimenetelmiä. Vetyä pidetään yhtenä lupaavimmista tavoista varastoida vaihtelevaa uusiutuvaa energiaa sen kestävyyden ja monikäyttöisyyden vuoksi.
Suomen ja Pohjoismaiden tapauksessa vedyn varastoinnin toteutettavuutta koskevia tutkimuksia on vähän. Tässä opinnäytetyössä suoritetaan teknillistaloudellinen analyysi vedyn varastoinnin nykytilan, teknillisen- ja taloudellisen tilan arvioimiseksi sekä toteutettavuuden
arvioimiseksi Suomessa ja Pohjoismaissa. Syvällinen kirjallisuuskatsaus osoittaa käyttökelpoisimmat varastointiteknologiat. Tämän perusteella kaksi varastointiteknologiaa on valittu jatkoanalysointia varten, kahden todellisen tapaustutkimuksen kanssa, jotta voidaan arvioida näiden teknologioiden toteutettavuutta.
Vuorattu kalliovarasto (LRC) ja Vedyn tankkausasema (HRS) ovat kaksi tapausta, jotka valittiin jatkoon lisätaloudellista kannattavuustutkimusta ja - analyysiä varten. Taloudellista toteutettavuutta tutkitaan nettonykyarvon (NPV), sisäisen tuottoasteen (IRR) ja takaisinmaksujakson (PBP) avulla. Näitä taloudellisia mittareita sovelletaan LRC:n ja HRS:n tapauksiintutkimuksiin, joiden data perustuu kirjallisuuteen, ja NPV- ja IRR- arvojen herkkyysanalyysi tehdään syöteparametrien herkkyyksien ja riippuvuuksien arvioimiseksi.
Tulokset osoittavat, että molemmat tapaukset ovat toteuttamiskelpoisia tämän opinnäytetyön puitteissa. Molemmissa tapauksissa NPV- ja IRR- arvot osoittavat hankkeet kannattaviksi. Herkkyysanalyysin perusteella NPV- laskelmien herkimpiä parametrejä ovat hintaero, syklit/käyttöaste, CAPEX ja WACC, kun taas IRR- laskelmissa herkimmät parametrit ovat hintaero, syklit/käyttöaste ja CAPEX. Hintaero ostetun ja myydyn vedyn välillä osoittaa, että HRS:n tapauksessa vedyn varastointi on kolme kertaa kalliimpaa, kuin LRC:n tapauksessa.
Syvällinen kirjallisuuskatsaus ja teknillistaloudellinen analyysi näistä kahdesta tapauksesta tarjoaa pohjaa tulevalle tutkimukselle vedyn varastointiin liittyen Suomessa ja Pohjoismaissa. Herkkyysanalyysin tulokset korostavat keskeisiä parametreja, jotka tulee ottaa huomioon
tulevissa käytännön projekteissa. Optimoimalla nämä parametrit tulevaisuuden vedyn varastointiprojektit voivat olla entistä kannattavampia ja toteuttamiskelpoisimpia.