Under våren har Sigholm haft två studenter från Chalmers på plats för sitt examensarbete med titeln: "Tekno-ekonomisk utvärdering av tillvaratagande av spillvärme från elektrolysanläggningar och dess tillämpning i fjärrvärmenät". Ta del av slutsatserna från Cajsa Jacobsson och Hugo Palmgren här.
Slutsatser
Studien visar att det är ekonomiskt fördelaktigt att tillvarata spillvärme från elektrolys i ett framtida energisystem modellerat efter Göteborg år 2050. Den totala årliga kostnaden för systemet, inklusive både investerings- och driftskostnader, minskade med cirka 1 % med spillvärmeåtervinning. Även om minskningen i relativa termer kan verka minimal motsvarar den ca. 3 miljoner euro per år i absoluta tal. Den lägsta totalkostnaden uppnåddes när modellen tilläts investera i den mest energieffektiva elektrolysörsteknologin, det vill säga den med lägst elbehov per producerad mängd vätgas. Ytterligare analyser med alternativa elektrolysörtyper visade att investering i spillvärmeåtervinning var lönsam i samtliga fall, oberoende av vald teknologi.
Bildtext: Diagrammet visar en sammanställning av total systemkostnad (färgradient), kostnad av att tillverka värme (x-axeln) samt kostnad av att tillverka vätgas (y-axeln). De olika punkterna representerar olika utfall beroende på vilken typ av elektrolysör som var tillgängliga för investering. Lägsta kostnader uppnås när modellen har alla typer av elektrolysörer tillgängligt.
Introduktion och bakgrund
Energisystemet genomgår ett skifte mot förnybara råvaror och energislag. Fossilfri vätgas är identifierad som en nyckelspelare för att minska utsläpp i industrisektorn. Elektrolysörer tillverkar vätgas genom att använda el till att dela vatten till syre, och vätgas, där värme tillverkas som en biprodukt. Med ökad efterfrågan av förnybar vätgas, ökar möjligheterna att tillvarata spillvärmen.
Syfte
Syftet med detta projekt är att undersöka potentialen och konsekvenserna av att integrera spillvärme från elektrolysörer i ett befintligt fjärrvärmenät i Göteborg.
Metod
En linjär optimeringsmodell applicerades i syfte att minimera Göteborgstads totala systemkostnader för året 2050. Baserat på en omfattande litteraturstudie konstruerades antaganden kring modellens ingående data så som energi-efterfrågan och kostnader. Dessa antaganden, och tillgänglig elektrolysörteknik, varierades i syfte att finna samband i systemets kostnader associerat med tillvaratagandet av spillvärmen.
Resultat
Studien visar att de totala systemkostnaderna, vätgaskostnaden samt värmekostnaden minskar med ca. 1%, 2% respektive 3% i ett system som utnyttjar elektrolysörers spillvärme. Vid lägre driftstemperaturer, och därmed lägre verknings-grader, genererar elektrolysörerna mer spillvärme till fjärrvärmenätet, men till högre produktions-kostnader. Eftersom värmebehovet och vätgas-produktionen inte alltid infaller samtidigt krävs ett nära samarbete mellan aktörerna för att samordna resurserna effektivt.
Bildtext: Stapeldiagrammet visar ökning i producerad spillvärme från produktionen av vätgas i GWh per år jämfört med fall då spillvärme ej tillvaratas. De fem staplarna representerar fall då modellen har färre och färre elektrolysörer tillgängliga och de negativa delarna av varje stapel visar de generations-enheter som byts ut i fördel för spillvärmen.
