Green methanol

Abstract

Denne forskinga undersøkte moglegheita for å syntetisere grøn metanol i lys av prognosene som eit interessant e-drivstoff, ved å kombinere hydrogen og karbondioksid ved hjelp av fornybare energikjelder. Dermed skulle tre nøkkel ytelsesindikatorar vurderast: den justerte energikostnaden (LCOE), kostnaden for hydrogen per kg, og kostnaden for metanol per tonn. Prosjektet sikta mot å optimalisere straumfordeling, med ei lagringsløysing mellom kraftkilden og elektrolysørene. Dette stod i kjernen kvar sistnemnde styrte produksjonen. Målet var å produsere så mykje - og så stabilt som mogleg. Dette vart oppnådd til ein viss grad ved stegvis sensitivitetsanalyse og metodikk inspirert frå parallellprosessering i produksjonsindustrien, saman med omsyn til teknologiske og økonomiske aspekt og prognoser, for dei fastsette kasusstudiene i 2020 og 2030. Funna viste ein generell trend med auka justert kraftbruk per kg H2, med omsyn til lagret straum, særleg med høgare vindturbinkapasitet. Dette framheva den kritiske rolla til lagringsteknologi i denne prosessen. Studien viste også at høgare rundtur-effektivitet og kostnadseffektive lagringsløysingar forbetra systemytelsen betydeleg. Vidare vart kraftsal implementert for å gjere systemet meir kostnadseffektivt og realistisk. Til slutt var LCOE verdiene i stor grad på den nedre enden av typiske verdier, delvis på grunn av motverkande inntekter fra årlig kraftsalg og frådrag av CO2 skatt, til tross for den enkle økonomiske modelleringa og store usikkerheiter knytta til storeleiken på systemet. Følgelig påverka dette sjølvkostnadene til hydrogen og den rå metanolprisen, noko som innebar store marginer til dei nåværande handelsprisane. Til slutt presenterte denne studien eit lovande potensial for å produsere grøn metanol frå fornybare energikjelder, og identifiserte fleire områder for vidare utvikling, som å forbetre kraftfordelingsmodellen og inkorporere ulike fornybare energikjelder for stabilitet. Forskinga gir både ein kreativ og ein periodisk tilnærming til den tradisjonelle syntesen av metanol.

This research investigated the feasibility of synthesizing green methanol in light of its projections as an interesting e-fuel, by combining hydrogen and carbon dioxide by means of renewable energy sources. Therefore, three key performance indicators were to be assessed: the levelized cost of energy (LCOE), the cost of hydrogen per kg, and the cost of methanol per tonne. The project aimed at optimizing power routing, where an intermittent storage solution between the power source and the electrolyzers, was at the core of it and controlling the output. Ultimately, the goal was to produce as much – and as stable as possible. This was achieved to an extent by stage-wise sensitivity analysis with a methodology - inspired by manufacturing industry technique called parallel processing, alongside considerations for technological and economical aspects and projections, for the stipulated case studies in 2020 and 2030. The findings revealed a general trend of an increased adjusted power demand per kg of H2, accounting for power stored, with higher wind turbine capacity. This highlighted the critical role of storage technology in this process. The study also indicated that higher round-trip efficiency and cost-effective storage solutions improved system performance considerably. Moreover, power sales were introduced to make the system more cost effective and realistic. In the end, LCOE values were at large on the lower end of typical values, partially due to offsetting revenues from annual power sales and the deduction of CO2 taxes, albeit notwithstanding the simple economical modeling and great uncertainties with the large scale of the system. Consequently, impacting the hydrogen self-costs and raw methanol prices, implying great margins to the current trading prices. In conclusion, this study presented a promising potential to produce green methanol as a renewable energy source, and identified several areas for further development, such as improving the power routing model and incorporating multiple renewable energy sources for stability. The research provides both a creative and a periodical approach of the traditionally synthesizing of methanol.