A Techno-Economic Assessment of Sustainable Large Scale Hydrogen Production from Renewable and Non-Renewable Sources
Notice bibliographique
Résumé
In recent times, the imperative to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions that emanate from a multitude of sectors in the global energy economy has achieved unprecedented and widespread consensus. Depending on the energy resource and method used to produce hydrogen, it offers a compelling alternative to GHG intensive fossil-fuel based energy carriers. In this thesis, a techno-economic assessment of large scale, sustainable, hydrogen production pathways is addressed through the development of integrated techno-economic models. The hydrogen produced from the aforementioned pathways is used to displace hydrogen derived from natural gas - steam methane reforming (SMR), which dominates hydrogen supply, particularly in the bitumen upgrading industry in Western Canada, and oil refining complexes around the globe. As such, there is a considerable demand for low-GHG hydrogen production pathways that are cost competitive with SMR. Hydrogen production from wind energy, hydropower, natural gas and coal were assessed in the work carried out. In the case of wind energy, a wind-hydrogen plant with energy storage was evaluated. The hydrogen production cost from this pathway ranged from $3.37 - $15.06/kg H2, depending on the electrolyser size and whether or not existing wind farm infrastructure is used. The optimal electrolyser-battery configuration for the plant consists of 81 units of a 3496 kW (760 Nm3/hr) electrolyser and 360 MWh (60 units) of battery capacity. Additionally, it was observed that for a particular electrolyser-battery configuration, the minimum hydrogen production cost occurs when their respective capacity factors are approximately equivalent. For the hydropower-hydrogen plant the hydrogen production cost ranged from $1.18 to $5.35/kg H2, depending on the electrolyser size and the use of existing hydropower assets. The optimal plant configuration consists of 90 units of a 3496 kW (760 Nm3/h) electrolyser. In the case of coal and natural gas, integrated techno-economic models for underground coal gasification (UCG) and SMR with or without carbon capture and sequestration (CCS), were developed. The competitiveness of UCG and SMR is highly sensitive to the natural gas price. Hydrogen production from UCG without CCS ($1.92/kg H2) is slightly less competitive relative to SMR ($1.87/kg H2). Hydrogen production from UCG-CCS ($2.28/kg H2 to $2.92/kg H2) is slightly more competitive relative to SMR-CCS ($2.31/kg H2 to $2.60/kg H2). Overall, for the techno-economic conditions considered, hydrogen production from hydropower proved to be the pathway that is most competitive with SMR in Western Canada.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».