Conceptual Design of Green Ammonia FPSO
Master thesis
Date
2021Metadata
Show full item recordCollections
- Institutt for marin teknikk [3431]
Abstract
Målet med denne masteravhandlingen er å foreslå et system som kan produsere, lagre og offloade hydrogen ved bruk av fornybar energi. Dette ble gjort ved å utvikle en konseptuell design for problemet basert på metodikk av Pahl et al. (2007).
Det globale energibehovet har vokst nesten eksponentielt på grunn av befolkningsvekst, industriell aktivitet og økonomisk og teknologisk utvikling i mange land. Energiproduksjon, hovedsakelig forbrenning av fossilt brensel, står for rundt tre fjerdedeler av de globale klimagassutslippene. Fornybare energikilder som vind får mer og mer oppmerksomhet og industrien vokser raskt. Problemet med å balansere tilbud og etterspørsel blir mer pressende. Hydrogen kan potensielt være den teknologiske broen mellom produksjon og lagring for å spare både energi og kostnader.
Metoden starter med å identifisere interessenter og behovene til et slikt system. I tillegg, gjennom etablering av funksjonsstrukturer og arbeidsprinsipper, ble et løsningsfelt utforsket. Prinsippene ble kombinert og kompatibiliteten mellom disse ble gjennomgått. De ble utvidet til løsninger ved hjelp av designverktøy som kompabilitetsmatriser og morfologisk katalog. Disse løsningene ble evaluert ved hjelp av Analytical Hierarchy Process på grunnlag av forskjellige kriterier. Det mest optimale konseptet ble funnet å være:
En modell av produksjonsprosessen ble etablert med en beskrivelse av de kjemiske prinsippene bak delprosessene. Det neste naturlige trinnet for videre arbeid er embodiment design. Dette betyr å takonsept inn i en designfase, hvor layout, hjelpefunksjoner, arrangementer og slikt blir funnet. En annen mulig rute er å modellere prosessen i HYSYS og foreta en simulering til å evaluere energiforbruket. The purpose of this thesis is to propose a system that can produce, store and offload hydrogen in a chemical form utilizing renewables. This was done by developing a conceptual design for the problem based on the methodology by Pahl et al. (2007).
The global energy demand has been growing almost exponentially due to growth in population, industrial activity, and advancement in countries. Energy production, mainly the burning of fossil fuels, accounts for around three-quarters of global greenhouse gas emissions. Renewable energy sources such as wind are getting more and more attention and the industry is rapidly growing. The problem of balancing supply and demand is becoming more pressing. Hydrogen could potentially be the new link between production and storage to save both energy and costs. Literature review on different production, storage, and distribution methods shows that there are several ways to combine these methods to develop a system.
The methodology starts by identifying the stakeholders and the needs of such a system. Additionally, through the establishment of function structures and working principles, a solution field was explored. The principles were combined and the compatibility between these was reviewed. They were firmed up into solutions using design tools such as a morphological catalog. These solutions were evaluated using the Analytical Hierarchy Process based on different criteria. The most viable concept was shown to be:
A proposed model of the production process was established with a description of the chemical principles behind the sub-processes. The next natural step for further work is embodiment design. This means taking theconcept into the embodiment design phase, where layout, auxiliary functions, arrangements, and such are found. But another possible route is to use the simulation toevaluate the energy equilibrium and to get an overview and compare how much energyis produced compared to the amount of energy used in the system