Vätgasproduktion och lagring av förnybar energi i en fastighet - Utformning och kostnadsanalys av energisystem med vätgas
Typ
Examensarbete på kandidatnivå
Program
Publicerad
2020
Författare
Bergman, Rickard
Wademyr, Marcus
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Energimyndighetens mål till 2040 är 100 procent förnybar elproduktion. När kärnkraften läggs ner riskerar både en rubbad effektbalans och effektbrist att uppstå. En lösning är energilagring, där billigare energilagring genom vätgas ses som en speländrande faktor i framtiden. Till följd av sin höga energidensitet och restprodukter i form av vatten och värme vid energiutvinning är vätgas en effektiv och miljövänlig energibärare. Däremot är kostnaden hög för ett system som kan tillverka, lagra och utvinna energi ur vätgas. Komponentpriser anses vara en kritisk utmaning för bredare användning av teknologierna.
I detta arbete genomförs en ekonomisk och praktisk utredning för ett energisystem med solceller, elektrolysör, kompressor, bränslecell, växelriktare, samt batterier och vätgaslagring. Systemet dimensioneras för en kombinerad kontors- och lagerbyggnad i Mölndal, Göteborg. Fastighetens årliga graddagskorrigerade el- och fjärrvärmebehov uppgår till 128 500 respektive 372 500 kWh. Huvudsakligen undersöks ett system med säsongslagring av vätgas, där veckolagring med viss andel köpt el presenteras som motförslag för sänkta kostnader. Till grund för den ekonomiska utredningen ligger komponenters pris idag samt uppskattade framtida priser, som ämnar visa systemets framtida potential. Vidare beskrivs komponenternas funktion samt potentiella kostnadsoptimeringar.
Grundinvesteringen för systemet med säsongslagring uppskattas till 17 134 000 SEK idag och 8 148 000 SEK i framtiden. Systemet med veckolagring kostar mindre, 8 132 600 respektive 3 188 000 SEK. Veckolagring innebär generellt en högre löpande kostnad beroende på elpris. Den utökade energiskatten för solcellssystem över 255 kWp anses bidra markant till dagens kostnader. Med säsongslagring utan utökad energiskatt sparar energisystemet 236 020 SEK årligen och 149 010 SEK med. Veckolagringens årliga besparing varierar mellan 109 443 och 202 332 SEK beroende på elpris. Besparingar görs genom fastighetens minskade köpta el- och fjärrvärme. Vid säsongslagring täcks all fastighetsel och spillvärme från elektrolysör och bränslecell bidrar till att sänka andelen köpt värme. Veckolagring ger mer spillvärme till följd av en ökad användning av komponenterna.
Slutsatsen dras att energisystemet fortfarande är för dyrt för att vara ekonomiskt hållbart. En stor anledning är kostnaden för vätgastankarna. Framtidens priser ger dock betydligt bättre möjligheter till ekonomiskt hållbara system. Vätgas är fortfarande betydligt billigare än till exempel litiumjonbatterier för säsongslagring, då det kostar cirka 16 gånger så mycket att lagra samma mängd energi.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
energisystem , vätgas , ekonomi , förnybar , energi , off-grid , bränslecell , energiskatt