Techno-economic assessment of water electrolysis technologies for the production ofgreen hydrogen

Abstract

Las crecientes emisiones y su impacto sobre el medio ambiente y la temperatura global requieren del diseño de nuevas alternativas renovables para las actividades industriales desempeñadas hasta el momento. En este sentido, el hidrógeno verde se postula como una de las principales opciones para descarbonizar gran parte de la economía, así como servir de medio de almacenamiento de energía eléctrica a gran escala. Este estudio trata sobre las tecnologías de electrólisis del agua que van a marcar el desarrollo del sector del hidrógeno verde. En primer lugar, se realiza una investigación sobre la literatura más actual disponible sobre el tema. En esta primera parte se analiza la importancia del hidrógeno como materia prima en procesos industriales, así como se trata de ofrecer una previsión de los usos futuros que este compuesto podría tener. En segundo lugar, se lleva a cabo un análisis económico de las cuatro tecnologías principales de electrólisis que hay ahora mismo disponibles. En este análisis de viabilidad económica se consideran diferentes escenarios de producción según la fuente de energía que provee a la planta, siempre en concordancia con la nueva regulación europea sobre hidrógeno renovable. Además, el estudio incluye un análisis de variabilidad para incorporar la incertidumbre de las estimaciones económicas. En definitiva, esta tesis pretende desarrollar un estudio completo sobre la tecnología que sustenta el sector del hidrógeno verde para así colaborar en la toma de decisiones de inversión en el sector.

The growing emissions and their impact on the environment and global temperature require the design of new renewable alternatives to the industrial activities carried out to date. In this sense, green hydrogen is postulated as one of the main options for decarbonising a large part of the economy, as well as serving as a means of storing electrical energy on a large scale. This study deals with the water electrolysis technologies that will shape the development of the green hydrogen sector. Firstly, a study of the most current literature available on the subject is carried out. In this first part, the importance of hydrogen as a commodity in industrial processes is analysed, and an attempt is made to offer a forecast of the future uses that this compound could have. Secondly, an economic analysis of the four main electrolysis technologies currently available is carried out. In this economic feasibility analysis, different production scenarios are considered according to the energy source that supplies the plant, always in accordance with the new European regulation on renewable hydrogen. In addition, the study includes a variability analysis to incorporate the uncertainty of the economic estimates. In short, this thesis aims to develop a complete study on the technology underpinning the green hydrogen sector in order to collaborate in investment decision-making in the sector.