Vedyn siirron ja varastoinnin konseptit : vedynkantajien teknistaloudellinen arviointi

Maailman energiatarpeen kasvaessa ovat mielipiteet energiantuotannosta alkaneet ajautumaan kohti uusiutuvia energianlähteitä. Uusiutuvan energian ajoittaisuuden vuoksi on energiaa varastoitava hyödyntäen tarjolla olevia varastointimenetelmiä, joista energian muuntaminen vedyksi tarjoaa lupaavan keinon varastoida ja jakaa energiaa tarpeen mukaisesti. Alhaisen tiheytensä vuoksi vetyä ei kuitenkaan pidetä optimaalisena menetelmänä energian varastointiin tai kuljetukseen. Vedyn kiinnittäminen nestemäisiin orgaanisiin vedynkantajiin (LOHC) nähdään eräänä potentiaalisena menetelmänä vedyn varastoinnin ja kuljettamisen toteuttamiseen yksinkertaisissa olosuhteissa. Kahdeksi potentiaaliseksi vedynkantajasysteemiksi tunnistettiin tolueeni–MCH-systeemi ja ammoniakkisysteemi. Kantajat tarjosivat kohtalaisen yksinkertaiset systeemit vedyn muuntamiseen ja vapauttamiseen sekä lupaavat 47,4 ja 107,7 g H2/l varastointitilavuudet varastointia ja kuljetusta varten. Käyttäen Aspen Plus -ohjelmistoa kantajille mallinnettiin puhdasta vetyä vapauttavat dehydrausprosessit, joiden avulla voitiin arvioida vedyn vapautuksen ja puhdistuksen menetelmiä sekä niihin liittyviä kustannuksia. Vedynkantajien kannattavuutta kuljettamiseen arvioitiin kustannusanalyysin avulla, jonka perusteella kantajasysteemit voitiin todeta epäkannattaviksi menetelmiksi vedyn kuljettamiseen korkeiden käsittelykustannuksien vuoksi. Kantajasysteemeille nähtiin kuitenkin potentiaalia yli 5 000 km merikuljetuksissa, joissa kantajat olivat keskiarvoisesti vain noin 0,82 €/kg H2 kalliimpia käsitellä ja kuljettaa kuin nestemäinen vety pohjoismaisilla kustannustasoilla. Systeemeille tehdyn herkkyysanalyysin avulla tunnistettiin kantajille useita kohteita kustannustehokkuuden parantamiseksi, pääsääntöisesti käsittelykustannuksia alentamalla.As global energy demand increases, opinions on energy production have started shifting towards renewable energy sources. Because of the intermittency of renewable energy, produced energy needs to be stored using available storage methods of which converting energy into hydrogen offers a promising means to store and distribute energy based on demand. However, because of hydrogens low density it is not considered an optimal method for storage and transportation of energy. Binding hydrogen to liquid organic hydrogen carriers (LOHC) is considered a potential method for storing and transporting hydrogen in simple conditions. Toluene–MCH system and ammonia-based system were identified as two potential hydrogen carrier systems. The two carriers offer relatively simple conditions for hydrogen binding and release while also providing promising 47.4 and 107.7 g H2/l storage volumes for storage and transportation. Dehydrogenation processes for the release of pure hydrogen were modelled for the carriers using Aspen Plus software, allowing the evaluation of hydrogen release and purification methods and the associated costs. The viability of the transportation of foresaid hydrogen carriers were evaluated based on performed cost analysis, which stated carrier systems to not be economically viable for transportation because of the high handling costs associated with carrier conversion and hydrogen release. However, some potential was seen for maritime transportation exceeding 5,000 km where carriers were only 0,82 €/kg H2 more expensive to process and transport on average than liquid hydrogen at Nordic cost levels. Sensitivity analysis conducted for the systems identified several opportunities to improve costefficiency for the carriers, primarily by reducing the carrier handling costs.