| Abstract : | Εντός του 20ου αιώνα η βιομηχανική και τεχνολογική άνθιση, άλλαξαν τον τρόπο ζωής και βελτίωσαν τον βιοτικό επίπεδο της ανθρωπότητας. Ωστόσο το αποτέλεσμα αυτής της ανάπτυξης είναι η όλο ένα και μεγαλύτερη υποβάθμιση του περιβάλλοντος του πλανήτη, κύρια υπαίτια της οποίας είναι, η αύξηση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, που οδηγεί μεταξύ άλλων στην κλιματική αλλαγή. Το υδρογόνο, όντας ένα καύσιμο το οποίο διαθέτει μεγάλη ενεργειακή περιεκτικότητα και με το πλεονέκτημα ότι κατά την αξιοποίηση του, δεν παράγονται αέρια του θερμοκηπίου, μπορεί να αποτελέσει μια φιλική προς το περιβάλλον ενναλακτική απέναντι στα συμβατικά καύσιμα. Ωστόσο λόγο του μεγάλου κόστους παραγωγής και της έλλειψης υποδομών αξιοποίησης δεν έχει βρει ακόμα την ευρεία χρήση που απαιτείται για να υποκαταστήσει τα συμβατικά καύσιμα. Ο σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι η τεχνοοικονομική ανάλυση των τριών μεθόδων παραγωγής υδρογόνου οι οποίες δύναται να επικρατήσουν μελλοντικά (ηλεκτρόλυση, αναμόρφωση μεθανίου, αεριοποίηση βιομάζας) μέσω της σύγκρισης του ανηγμένου κόστους παραγωγής υδρογόνου (LCOH) που επιτυγχάνεται από κάθε μία. Για την επίτευξη αυτής της σύγκρισης ελήφθησαν τα σχετικά δεδομένα από τις βάσεις δεδομένων του υπουργείου ενέργειας και επιχειρήσεων του Ηνωμένου Βασιλείου (BEIS), όπου παρουσιάζονται τα παρόντα LCOH (2020) σε μονάδες £/ MWh, αλλά και τα προβλεπόμενα με βάση κάποιες παραδοχές για κάθε δεκαετία μέχρι το 2050, ημερομηνία στόχος για την επίτευξη του net zero εκπομπών άνθρακα. Τα κύριο συμπέρασμα αυτής της εργασίας είναι ότι για να επιτευχθεί μια μαζική παραγωγή υδρογόνου χρειάζεται η συμβολή όλων των μεθόδων παραγωγής σε μια μορφή μίγματος, όπως γίνεται και με την ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρόλυση σαν μέθοδος προτείνεται για επένδυση σε μικρούς επενδυτές αλλά και σε οικιακούς χρήστες, λόγω της ευελιξίας που έχει να συνδέεται με αποκλειστικές πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), αλλά να χρησιμοποιεί και την πλεονάζουσα παραγόμενη ενέργεια. Σε μεγάλη κλίμακα μέσω σύνδεσης με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας φαίνεται να είναι ασύμφορη λόγω του μεγάλου κόστους παραγωγής που προκύπτει. Η αναμόρφωση μεθανίου προτείνεται για μεγαλύτερους επενδυτές καθώς απαιτεί βιομηχανικού τύπου εγκαταστάσεις για την παραγωγή της. Έχει την δυνατότητα να παράγει μεγάλες ποσότητες υδρογόνου σε χαμηλό κόστος, ωστόσο χρειάζεται την συμβολή μέσων αποθήκευσης και επαναχρησιμοποίησης άνθρακα, καθώς παράγει μεγάλες ποσότητες CO2, σε αντίθεση με την ηλεκτρόλυση η οποία είναι καθαρή μέθοδος. Τέλος η αεριοποίηση βιομάζας, αν και δεν βρίσκει βιομηχανική χρήση προς το παρόν, φαίνεται να είναι μια μέθοδος η οποία μπορεί να λειτουργήσει συμπληρωματικά στην αναμόρφωση μεθανίου, καθώς έχει την δυνατότητα να παράγει εξίσου μεγάλες ποσότητες υδρογόνου σε βιομηχανική κλίμακα. Το κύριο πλεονέκτημα της είναι ότι χρησιμοποιεί ως καύσιμο την βιομάζα, η καλλιέργεια της οποίας επιφέρει απορρόφηση CO2 από την ατμόσφαιρα, η οποία αν συνυπολογιστεί στο τελικό κόστος μπορεί να το καταστήσει αρνητικό στο μέλλον, γεγονός το οποίο την καθιστά ελκυστική προς επένδυση.
During the 20th century, industrial and technological booms changed the way of life and improved the standard of living of humanity. However, the result of this development is the increasing degradation of the planet's environment, the main cause of which is the increase in greenhouse gas emissions, which leads, among other things, to climate change. Hydrogen, being a fuel with a high energy content and with the advantage of not producing greenhouse gases during its use, can be an environmentally friendly alternative to conventional fuels. However, due to the high production costs and the lack of infrastructure for its use, it has not yet found the widespread use needed to replace conventional fuels. The aim of this paper is to provide a techno-economic analysis of the three hydrogen production methods that may become predominant in the future (electrolysis, methane reforming, biomass gasification) by comparing the logged cost of hydrogen (LCOH) production achieved by each of them. To achieve this comparison, relevant data was taken from the UK Department of Energy and Enterprise (BEIS) databases, which shows present LCOH (2020) in £/MWh units, but also projected based on some assumptions for each decade up to 2050, the target date for achieving net zero carbon emissions. The main conclusions of this work are that to achieve mass production of hydrogen requires the contribution of all production methods in a mix, as is the case with electricity. Electrolysis as a method is proposed for investment to small investors and residential users because of its flexibility to be connected to dedicated energy sources (RES), but also to use the surplus energy produced. On a large scale through connection to the electricity grid it seems to be unprofitable due to the high production costs involved. Methane reforming is proposed for larger investors as it requires industrial-type facilities for its production. It has the potential to produce large quantities of hydrogen at low cost, but requires the contribution of carbon storage and reuse facilities as it produces large quantities of CO2, unlike electrolysis which is a clean process. Finally, biomass gasification, although not currently in industrial use, appears to be a method that can be complementary to methane reforming, as it has the potential to produce equally large quantities of hydrogen on an industrial scale. Its main advantage is that it uses biomass as a fuel, the cultivation of which causes CO2 to be absorbed from the atmosphere, which if factored into the final cost may make it negative in the future, making it an attractive investment.
|
|---|
Copyright © 2013 Library AUEB. All rights reserved.