NY PLATTFORM OPTIMALISERER LEVETIDSKOSTNADEN FOR E-HYDROGEN OG E-DRIVSTOFF

04.05.2023

I dag er vi nødt til å få en raskere takt på realiserte e-drivstoffanlegg og -prosjekter hvis vi skal klare å avkarbonisere utfordrende sektorer og gjennomføre det grønne skiftet før det er for sent. Problemet er ofte knyttet til de mange tekniske og økonomiske parameterne som gjør det svært risikabelt å satse på gigaprosjekter. En ny modell hvor man foretar tekniske og økonomiske vurderinger i en tidlig fase for å begrense levetidskostnaden for e-drivstoff og den økonomiske risikoen, er i ferd med å vinne terreng på markedet.

HØY RISIKO SETTER EN STOPPER FOR GIGAPROSJEKTER

Det globale markedet for bærekraftige energiløsninger når stadig nye høyder. Etterspørselen etter hydrogen forventes derfor å nå 180 Mt/år innen 2030. Hvis vi legger til grunn at en fjerdedel av dette hydrogenet kommer fra vannelektrolyse, og at de fleste nåværende og nært forestående prosjekter bare består av noen hundre MW og sjelden når opp i GW, må vi realisere 300–500 grønn hydrogen-prosjekter globalt.

For øyeblikket er det kunngjort mer enn 500 prosjekter i verden. I bare omtrent fem prosent av dem foreligger det imidlertid en endelig investeringsbeslutning. Det er altså ikke mange prosjektene som forventes realisert. For mange tekniske og økonomiske parametere gjør satsningen risikabel. For eksempel er det komplisert å finne den rette balansen mellom installert vind-, sol- og batterikapasitet, og det er vanskelig å beregne elektrolysekapasitet og produktlagringskapasitet. For å komplisere utfordringen ytterligere har vi også tilgang til fornybar energi i kraftnettet med variable priser ved innkjøp og produksjonsbegrensning å ta hensyn til. I tillegg kan vi ha scenarioer med grønn metanol eller bærekraftig flydrivstoff hvor biogen CO2 må importeres eller fanges, eller prosjektet kan omfatte kraftproduksjon fra biomasse eller forgassing av biomasse. 

Problemet består av et sett av ligninger med flere variabler og flere ukjente enn antallet ligninger. Det vi står overfor, er altså et optimaliseringsproblem med et sett begrensninger og en objektivfunksjon, som må minimeres for levetidskostnaden for hydrogen eller grønt drivstoff. 

En teknisk og økonomisk vurdering i en tidlig fase ved hjelp av pålitelige modeller er derfor vesentlig for å minimere prosjektenes økonomiske risiko.

TEKNISK OG ØKONOMISK OPTIMALISERING I EN TIDLIG FASE

I fjor kom det en ny teknisk og økonomisk modelleringsplattform på markedet. Den skulle føre til at flere prosjekter ble besluttet gjennomført, og at utviklingskostnaden ble lavere. Plattformen vil optimalisere dimensjoneringen av mer enn 20 verdikjedekomponenter fra fornybarkapasitet og energilagring til sluttproduktsyntese og destillasjon til bestemmelse av den ideelle systemkonfigurasjonen for produksjon av grønt drivstoff med minimal levetidskostnad for drivstoff. Resultatene setter beslutningstakere i stand til å redusere risikoen i prosjektinvesteringen og utvikle de mest teknisk og økonomisk levedyktige prosjektene.

Inndataene i modellen består av fornybare profiler og CO2-innkjøp enten levert av kunden eller basert på våre beregninger.  Objektivfunksjonen eller kostnadsfunksjonen er levetidskostnaden for grønt drivstoff som metanol, ammoniakk, hydrogen og SAF, som må begrenses så mye som mulig.  Mulige løsninger må overholde alle eksterne og interne begrensninger i modellen, for eksempel reguleringsbegrensninger for å oppnå sertifiserte drivstoff (eksterne) og tekniske begrensninger på operasjonelle grenser (intern).

Når modellen er optimalisert, gir den verdifull informasjon om for eksempel variasjonen i sesonglagring for tilførsel og produkt, nærmere bestemt karbondioksid som tilførsel og rå metanol som produkt. Den viser kvantitativt hvordan lagringen av for eksempel CO2 endrer seg, avhengig av variasjonen i mengden av både vind, sol og CO2. På denne måten kan kostnaden ved lagringsanlegg minimeres i prosjektet.

Den optimaliserte sol- og vindkapasiteten for en spesifikk etterspørsel etter hydrogenproduksjon er foreslått på grunnlag av timevariasjonen i inngående sol- og vindkraft. Modellen beregner dessuten inntektene fra en optimalisert strategi for produksjonsbegrensning.

Modellen tar videre hensyn til andre begrensninger knyttet til stedet hvor anlegget og de fornybare ressursene ligger, for eksempel landavtrykk, nettilkobling og overføringskostnad. Fornybar vind og sol er arealintensive teknologier, og det kan være begrenset tilgang på egnede arealer. Tilsvarende kan valg av beliggenhet for prosjektet også ha vesentlig påvirkning på overførings- og transportkostnadene.

OPTIMALISERT KAPASITET FOR HELE VERDIKJEDEN

Ikke bare levetidskostnaden for grønt drivstoff, men også den optimaliserte kapasiteten for hele verdikjeden, rapporteres i modellen. I et produksjonsanlegg for flere typer grønt drivstoff, for eksempel metanol og ammoniakk, kartlegger modellen den kombinerte kapasiteten for fornybar energi, batterilagring, metanol, ammoniakk m.m.  
Den viser en oversikt over levetidskostnaden for grønt drivstoff for hele verdikjeden ved å angi bidraget fra hvert trinn fra fornybar produksjon til overføring, elektrolyse og lagring, kjemisk syntese og transport.

I DRIFT SIDEN BEGYNNELSEN AV 2022

Plattformen er ikke en tradisjonell programvare. Det er et verktøy som gir et solid beslutningsgrunnlag i forbindelse med store grønne drivstoff- og kjemikalieprosjekter. Innen et år etter at plattformen ble innført, er den blitt brukt i prosjekter i en rekke land. Modellen blir kontinuerlig oppdatert og validert, og alle nye funksjoner blir fagfellevurdert av tredjepartseksperter før de tas i bruk.