Vedyn käyttö säätösähköongelman ratkaisuna ja sovellusten teknistaloudellinen tarkastelu

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantaja on Finno Exergy Oy. Työssä käsitellään yrityksen kehittämää teknologiaa, jonka avulla voidaan pienentää kaasuturbiinien polttoaineen kulutusta ja hiilidioksidipäästöjä sekä sähköntuotannossa että liikenteessä. Opinnäytetyön tavoitteena oli esitellä teknologiaan liittyvä sovellus sekä selvittää sen hyödyt laskelmien avulla.

Vetyä voidaan valmistaa uusiutuvia energianlähteitä tai fossiilisia polttoaineita hyödyntäen. Vety luokitellaan valmistustapojen mukaan eri väreihin, joista tässä opinnäytetyössä käsitellään vihreää, sinistä ja turkoosia vetyä. Vihreän vedyn tuotannossa käytetään uusiutuvia energianlähteitä, kuten tuulivoimaa. Vetyä voidaan käyttää esimerkiksi kaasuturbiinien polttoaineena. Yritys on kehittänyt kaasuturbiinin polttokammion, jolla vedyn hyödyntäminen voidaan mahdollistaa.

Työn tarkoituksena oli laskea tuulivoiman myynnistä saatu hinta vuosilta 2020–2023. Lisäksi työssä etsittiin tietoa elektrolyysilaitteistojen, kaasuturbiinien ja polttokennojen kustannuksista ja teknisistä käyttöajoista. Näiden tietojen avulla saatiin tehtyä ROI-laskelmat prosessille, jossa tuotetaan uusiutuvaa vetyä ja käytetään sitä sähköntuotantoon joko kaasuturbiinilla tai polttokennolla.

ROI-laskelmien tulosten perusteella investoinnit kaasuturbiiniin ovat kannattavia, jos elektrolyysiin tarvittava sähkö ostetaan halvalla ja myydään tuotettu sähkö hinnan ollessa korkea. Polttokennoon investoiminen ei ole tässä tapauksessa kannattavaa, koska sen kustannukset ovat korkeat ja laitos vaatisi useampia yksiköitä, kun kaasuturbiineja riittää yksi. Laskelmissa ei huomioitu elektrolyysissä käytettävän veden hintaa, vedyn kuljetusta tai varastointia eikä laitteistojen vaihtuvia käyttö- ja ylläpitokustannuksia.

This Bachelor’s thesis was commissioned by Finno Exergy Oy. The thesis dealt with the combustion chamber technology developed by the company. The objective of this thesis was to present the application and to figure out benefits of it by calculations.

Hydrogen can be produced using renewable energy sources or fossil fuels. Hydrogen is classified into different colours, of which the thesis deals with green, blue, and turquoise hydrogen. Hydrogen can be used as fuel for gas turbines. The company has developed a combustor for the gas turbine to ena-ble the utilization of hydrogen.

The purpose of this thesis was to calculate the price of wind power for the years 2020-2023 and to collect information about costs of electrolysis equip-ment, gas turbines and fuel cells. The data were used to calculate ROI for a power generation process using hydrogen produced by electrolysis.

The ROI-calculations shows that investment in a gas turbine is profitable if the electricity is purchased when it is cheap and sold when the price is high. The investment in the fuel cell is not profitable in this case. The calculations did not consider the price of water, the transport or storage of hydrogen, or the variable operating and maintenance costs.