Comparative Analysis of Battery and Hydrogen Systems for Renewable Energy Integration
Juoperi, Niko (2025)
2025
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504045722
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504045722
Tiivistelmä
Tässä työssä vertaillaan kahta merkittävää energianvarastointiteknologiaa: akku- ja vetyjärjestelmää. Sähköverkoissa tuotannon ja kulutuksen tulee olla joka hetki samalla tasolla. Vihreän siirtymän johdosta vaihteleva energiantuotannon määrä on kasvanut ja tulee todennäköisesti kasvamaan entisestään tulevaisuudessa. Aurinko- ja tuulienergian tuotanto tarvitsee vastapainokseen energianvarastointia, jonka avulla sähköntuotanto ja -kulutus saadaan tasapainotettua.
Työn tavoitteena on arvioida akkujen ja vedyn käyttöä energiavarastoina sekä niiden teknistä ja kaupallista kannattavuutta. Tärkeimpiä kriteerejä, joita työssä käytettiin varastojen vertailuun, olivat energia- ja tehotiheys, kapasiteetti, hyötysuhde sekä varastoinnin hinta, sisältäen investointi- ja käyttökulut. Tutkimus pyrkii vastaamaan keskeisimpiin kysymyksiin energiavarastoiden tehokkuudesta, suorituskyvystä ja investoinnin kannattavuudesta.
Tutkimuksen tulokset osoittavat, että tällä hetkellä akkujärjestelmät ovat parempia teknisessä ja kaupallisessa mielessä lähes joka osa-alueella. Vetyjärjestelmissä on tulevaisuudessa potentiaalia energian pitkäaikaiseen varastointiin, mutta tällä hetkellä ne eivät ole tarpeeksi kannattavia tai kehittyneitä kaupallisessa ja teknisessä mielessä. Tutkimuksen viimeisessä kappaleessa vertaillaan kahta eri projektia, josta käy ilmi molempien teknologioiden vahvuudet ja heikkoudet. Työ pyrkii myös antamaan näkemyksiä tulevaisuuden energiavarastoihin sekä niiden toteuttamiseen. This thesis presents an in-depth comparison of two energy storage technologies: battery energy storage systems and hydrogen energy storage systems. With the global shift towards sustainable electricity generation, the need for efficient energy storage solutions has become critical to balance electricity supply and demand, particularly as variable renewable energy sources become more integrated into the grid.
The objective of this study is to evaluate the technical and financial viability of both systems, focusing on criteria such as energy and power density, storage capacity, conversion efficiency, and overall cost of storage (CAPEX and OPEX). Through a comprehensive literature review and analysis of market trends, the research addresses key questions regarding efficiency, investment potential, and performance metrics.
The findings indicate that while battery systems currently lead in terms of practicality and widespread application, hydrogen systems show promise as a long-term energy storage solution, despite ongoing challenges in economic viability and efficiency. The study concludes with case study analyses that further illuminate the strengths and weaknesses of both technologies in various scenarios, offering valuable insights for the future development and implementation of energy storage solutions.
Työn tavoitteena on arvioida akkujen ja vedyn käyttöä energiavarastoina sekä niiden teknistä ja kaupallista kannattavuutta. Tärkeimpiä kriteerejä, joita työssä käytettiin varastojen vertailuun, olivat energia- ja tehotiheys, kapasiteetti, hyötysuhde sekä varastoinnin hinta, sisältäen investointi- ja käyttökulut. Tutkimus pyrkii vastaamaan keskeisimpiin kysymyksiin energiavarastoiden tehokkuudesta, suorituskyvystä ja investoinnin kannattavuudesta.
Tutkimuksen tulokset osoittavat, että tällä hetkellä akkujärjestelmät ovat parempia teknisessä ja kaupallisessa mielessä lähes joka osa-alueella. Vetyjärjestelmissä on tulevaisuudessa potentiaalia energian pitkäaikaiseen varastointiin, mutta tällä hetkellä ne eivät ole tarpeeksi kannattavia tai kehittyneitä kaupallisessa ja teknisessä mielessä. Tutkimuksen viimeisessä kappaleessa vertaillaan kahta eri projektia, josta käy ilmi molempien teknologioiden vahvuudet ja heikkoudet. Työ pyrkii myös antamaan näkemyksiä tulevaisuuden energiavarastoihin sekä niiden toteuttamiseen.
The objective of this study is to evaluate the technical and financial viability of both systems, focusing on criteria such as energy and power density, storage capacity, conversion efficiency, and overall cost of storage (CAPEX and OPEX). Through a comprehensive literature review and analysis of market trends, the research addresses key questions regarding efficiency, investment potential, and performance metrics.
The findings indicate that while battery systems currently lead in terms of practicality and widespread application, hydrogen systems show promise as a long-term energy storage solution, despite ongoing challenges in economic viability and efficiency. The study concludes with case study analyses that further illuminate the strengths and weaknesses of both technologies in various scenarios, offering valuable insights for the future development and implementation of energy storage solutions.