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Techno-economic analysis of 1GW electrolyzer portfolio for Energy Island Bornholm

RiuNet: Repositorio Institucional de la Universidad Politécnica de Valencia

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Techno-economic analysis of 1GW electrolyzer portfolio for Energy Island Bornholm

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dc.contributor.advisor Alfonso Solar, David es_ES
dc.contributor.advisor Shin, You es_ES
dc.contributor.advisor Xin, Ji es_ES
dc.contributor.author Chen Du, Hongsheng es_ES
dc.date.accessioned 2023-10-19T12:45:17Z
dc.date.available 2023-10-19T12:45:17Z
dc.date.created 2023-09-04
dc.date.issued 2023-10-19 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10251/198390
dc.description.abstract [ES] La isla energética de Bornholm es una de las dos islas energéticas del Acuerdo Climático danés, cuyo objetivo es suministrar varios GW de electricidad generada por la energía eólica marina y, a largo plazo, convertir la energía en hidrógeno y otros combustibles conectando a la isla tecnologías Power-to-X basadas en electrolizadores. El objetivo de este proyecto es diseñar una cartera de electrolizadores de 1 GW para Bornholm que pueda maximizar la sinergia entre la energía eólica marina y el hidrógeno. Una configuración inicial de la cartera puede ser, por ejemplo, 50x 20MW, 100x 10MW, o 200x5 MW, pudiendo variar el número de unidades electrolizadoras y la capacidad de las unidades. El análisis tendrá en cuenta las variaciones de los parámetros tecnoeconómicos pertinentes, por ejemplo, la capacidad, la velocidad de rampa, el tiempo de arranque/parada, los gastos de capital, etc., a la hora de estimar el rendimiento tecnoeconómico agregado de cada cartera. También se desarrollarán estrategias para coordinar el funcionamiento de múltiples electrolizadores con el fin de evaluar el rendimiento operativo de la cartera de electrolizadores con diferentes configuraciones. es_ES
dc.description.abstract [EN] Denmark’s government has the ambitious plan to build two energy islands to accommodate renewable energy production in the North Sea and in the Baltic Sea, and is also aiming to increase its electrolysis capacity to 4­6 MW by 2030. Integrating Power­to­X with offshore wind power is considered to be a potential option to achieve high amount of green hydrogen production and decarbonize other high emitted sectors. However, achieving gigawatt­scale water electrolysis plant encounters various obstacles concerning technological viability and market implementation. In this context, the flexibility to load adjustments plays a key role for the integration with a fluctuating renewable energy source. This project deals with the integration of a 1 GW electrolyzer plant with 1 GW offshore wind power. The analysis of the current work evaluated a total of 8 scenarions with different combinations of stack configuration, electrolysis technology and control strategy. In addition, 26 scenarios more are conducted to analyze the sensitivity of different parameters. The different scenarios have been modeled in Python and using Energinet’s wind data as input. This project uses the closest estimations for a giga­watt scale electrolyser plant commissioned in 2030, from manufacturer’s data, other research papers and some calculations based on price forecasts. The project concludes that AEL technology is still considered a better option for the gigascale project in both technical and economical perspective. Its reduced CAPEX, longer stack lifetime and lower consumption rates (kWh/kg) are crucial factors that supports this technology. And, despite ramp rate is better for PEMEL, the fluctuations of the wind power barely exceeds the ramp rate limits of AEL. This decision can be reversed if in the future years, PEMEL technology achieves better consumption rates than AEL. es_ES
dc.format.extent 76 es_ES
dc.language Inglés es_ES
dc.publisher Universitat Politècnica de València es_ES
dc.rights Reserva de todos los derechos es_ES
dc.subject Energy Island es_ES
dc.subject Turbina eólica marina es_ES
dc.subject Hidrógeno es_ES
dc.subject Power-to-X es_ES
dc.subject Electrolizador es_ES
dc.subject Sinergia es_ES
dc.subject Tecnoeconómica es_ES
dc.subject Capacidad es_ES
dc.subject Tasa de rampa es_ES
dc.subject Tiempo de arranque/parada es_ES
dc.subject Gasto de capital es_ES
dc.subject Coordinación es_ES
dc.subject Funcionamiento es_ES
dc.subject Electrolizadores es_ES
dc.subject Rendimiento operativo es_ES
dc.subject Python es_ES
dc.subject Modelo. es_ES
dc.subject Control strategy. es_ES
dc.subject Offshore wind es_ES
dc.subject Electrolyzer es_ES
dc.subject Stack es_ES
dc.subject Ramp rate es_ES
dc.subject Consumption rate es_ES
dc.subject Bornholm es_ES
dc.subject Green hydrogen es_ES
dc.subject AEL es_ES
dc.subject PEMEL es_ES
dc.subject.classification MAQUINAS Y MOTORES TERMICOS es_ES
dc.subject.other Máster Universitario en Ingeniería Industrial-Màster Universitari en Enginyeria Industrial es_ES
dc.title Techno-economic analysis of 1GW electrolyzer portfolio for Energy Island Bornholm es_ES
dc.title.alternative Análisis tecnoeconómico de una cartera de electrolizadores de 1 GW para la isla energética Bornholm es_ES
dc.title.alternative Anàlisi tecnoeconòmica d'una cartera d'electrolitzadors de 1 GW per a l'illa energètica de Bornholm es_ES
dc.type Tesis de máster es_ES
dc.rights.accessRights Cerrado es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Departamento de Termodinámica Aplicada - Departament de Termodinàmica Aplicada es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales - Escola Tècnica Superior d'Enginyers Industrials es_ES
dc.description.bibliographicCitation Chen Du, H. (2023). Techno-economic analysis of 1GW electrolyzer portfolio for Energy Island Bornholm. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/198390 es_ES
dc.description.accrualMethod TFGM es_ES
dc.relation.pasarela TFGM\155174 es_ES


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