Teknoøkonomisk vurdering av grønn hydrogenproduksjon i Norge ved bruk av mikronett i kombinasjon med vindkraft

Abstract

Store deler av Norges hydrogenforbruk kommer fra grått hydrogen, som har store direkte utslipp. Derfor ønskes det å se på muligheter for alternative kilder for hydrogen i Norge. Et alternativ er grønt hydrogen, som er produsert ved å spalte vann ved bruk av elektrolyse. Norge har høy andel fornybare energikilder i strømnettet, som er optimalt for produksjon av grønt hydrogen ved å konvertere elektrisitet fra strømnettet til grønt hydrogen. Det finnes videre en del vindparker i Norge, blant dem en vindpark på Bessakerfjellet som har en installert effekt på 57,5MW. Anlegget konverterer per i dag vindkraft til elektrisitet, og selger elektrisiteten, ved hjelp av blant annet spottpriser. Spottprisene varierer basert på forbruk og belastning av strømnettet. Gjennom oppgaven blir det sett på samspillsøkonomien mellom å benytte seg av vindkraft i kombinasjon med hydrogenproduksjonsanlegg, hydrogenlagringstank og batteri i et mikronett, med formål om å optimalisere det økonomiske resultatet. Oppgaven benytter spottpriser for år 2019 som et utgangspunkt for teknoøkonomiske analyser, ved gjennomgang av datasettet for spottpriser 2019, finner man spottpris varierer fra 57 kr per MWh til 1069 kr per MWh. Ved å kombinere vindparken på Bessakerfjellet i et mikronett, kan optimaliseringen av strømforbruket oppnås ved hjelp av styringssystem som tar beslutning om hva og hvor strømmen skal gå for å optimalisere det økonomiske resultatet. Gjennom scenarioanalyser gjort i oppgaven, fremkommer det at ulike konfigurasjoner gir ulikt økonomisk bidrag til totaløkonomien, og ulike hovedelementer har ulikt økonomisk bidrag. Av scenarioanalyser gjort i oppgaven vil det være lønnsomt å produsere grønt hydrogen i kombinasjon med vindkraft hvis salgsprisen på hydrogen er over 4,5USD per kg. Bidrag fra batteri er negativt økonomisk og vil derfor fra anbefales å ikke benytte i stor skala hvis formålet er økonomisk optimalisering.

Large parts of Norway's hydrogen consumption come from gray hydrogen, which has large direct emissions. Therefore, it is desired to look at opportunities for alternative sources of hydrogen in Norway. An alternative is green hydrogen, which is produced by splitting water using electrolysis. Norway has a high proportion of renewable energy sources in the electricity grid, which is optimal to produce green hydrogen by converting electricity from the electricity grid to green hydrogen. There are also several wind farms in Norway, among them a wind farm on Bessakerfjellet, which has an installed capacity of 57.5 MW. As of today, the plant converts wind power into electricity, and sells the electricity, using spot prices. Spot prices vary based on consumption and load on the power grid. The thesis looks at the interplay economy between using wind power in combination with a hydrogen production plant, hydrogen storage tank and battery in a microgrid, with the aim of optimizing the economic result. The thesis uses spot prices for the year 2019 as a starting point for techno-economic analyzes, when reviewing the data set for spot prices 2019, one finds spot prices vary from NOK 57 per MWh to NOK 1069 per MWh. By combining the wind farm on Bessakerfjellet in a microgrid, the optimization of power consumption can be achieved with the help of a control system that decides what and where the power should go to optimize the financial result. Through scenario analyzes done in the thesis, it emerges that different configurations make different financial contributions to the total economy, and different main elements have different financial contributions. From scenario analyzes done in the thesis, it will be profitable to produce green hydrogen in combination with wind power if the selling price of hydrogen is minimum 4.5USD per kg. Contributions from batteries are negative financially and will therefore be recommended not to use on a large scale if the purpose is economic optimization.