En teknisk-økonomisk analyse av hydrogen produksjon fra 1 MW solcelleanlegg i Zambia, en mulighetsstudie.

Abstract

Energisektoren i Zambia støtter seg på tidligere investeringer innen vannkraft. Over halvparten av elektrisiteten produsert i nasjonen går til den energikrevende kobberindustrien, som er ansvarlig for over tre fjerdedeler av de årlige eksportinntektene. I en nasjon hvor omtrentlig 20% av befolkningen har tilgang til elektrisitet, må alternative energiløsninger undersøkes.

I denne rapporten, er muligheten for ˚a forsyne et hydrogen-elektrolyse-system fra ett solcelleanlegg på 1 MW i Zambia blitt evaluert.

Informasjon er innhentet ved hjelp av litteratur studier, ekskursjon og intervjuer. Datasimuleringer ble gjort for å undersøke produksjonen fra et solcelleanlegg i Zambia. Beregninger og analyse har blitt gjort for å evaluere levedyktigheten til et solcelle-hydrogensystem.

Ekskursjonen til Zambia ga verdifull informasjon og forståelse av den nåværende situasjonen i regionen. Praktisk informasjon og erfaring ble innhentet gjennom samtaler og møtevirksomhet med representanter fra ulike selskaper og institusjoner.

Simuleringsresultatene indikerte at en hydrogen-elektrolyse-modul forsynt av et 1 MW solcelleanlegg, vil fungere best med en 750kW alkalisk vann elektrolysør. Hvis ett alternativt ideelt energi lagringssystem ble benyttet, ville en 250kW alkalisk vann elektrolysør være et mer passende størrelses valg

Resultatene indikerer at et solcelle-hydrogen-system er teknologisk gjennomførbart, men ikke veldig effektivt sammenlignet med den mulige hydrogen produksjonen som kan oppn˚as med elektrolysørmodulen. Alternative energilagringsystemer og kraftkilder bør benyttes for å øke den totale hydrogen produksjonen.

Solcelle-hydrogen-systemet kan sannsynligivs kun være økonomisk bærekraftig i kombinasjon med eksisterende industri i Zambia, snarere enn for kommersiell elektrifisering .

The energy sector in Zambia is currently relying on past investment in hydropower. Over half of the electricity produced in the nation is consumed by the energy demanding copper industry, which is responsible for over three-quarters of the annual export revenues. In a nation where approximately 20% of the population has access to electricity, alternative energy solutions will have to be examined.

In this thesis, the feasibility of supplying a hydrogen electrolysis system with a 1 MW photovoltaic plant in Zambia is examined.

Information is gathered through literature review, field excursion, and interviews. Software simulations are used to assess the production from a photovoltaic plant in Zambia. Calculations and analysis have been done to evaluate the feasibility of a photovoltaic-hydrogen system.

An excursion to Zambia gave valuable information and understanding of the current situation in the region. Practical information and experience were obtained through conversation and meetings with representatives from different companies and institutions.

The results indicate that a hydrogen electrolysis module supported by a 1 MW photovoltaic plant, would be optimal with a 750 kW alkaline water electrolyzer. With an additional ideal energy storage system, a 250 kW alkaline water electrolyzer would be the more fitting choice.

The final analysis indicates that a PV-hydrogen system is technologically feasible, but not very efficient compared to the potential hydrogen production achievable from the electrolyzer module. Additional energy storage and power sources should be implemented to increase the total hydrogen production.

The PV-hydrogen system would most likely only be economically feasible in combination with the existing industry rather than for commercial electrification in Zambia.