Feasibility study of E-methanol in the Nordic context

Thumbnail Image

Files

master_Sivula_Miina_2026.pdf (2.24 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Electrical Engineering | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-12-16

Department

Major/Subject

Energy Systems and Markets

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Kehittyneiden energiaratkaisujen maisteriohjelma
Magisterprogrammet i avancerade energilösningar

Language

en

Pages

74

Series

Abstract

The energy sector is effectively decarbonizing through the large-scale deployment of renewable energy sources, such as wind and solar power. However, these renewable energy sources exhibit high variability in availability. This leads to periods of excess energy, in which supply exceeds demand, creating a need for the development of energy storage solutions. Simultaneously, hard-to-abate sectors with growing demand require additional emissions reductions in order to curb the detrimental effects of climate change. One proposed solution is power-to-X (PtX), which involves storing excess electricity by producing the energy carrier hydrogen through electrolysis. The produced hydrogen can be further refined to various synthetic fuels, such as e-methanol. This study investigates the feasibility of combining oxyfuel carbon capture and utilization and electrolysis to produce e-methanol. A process model was created in Aspen Plus™ using CO2 and H2 as feedstock. The financial feasibility was evaluated by calculating the levelized cost of methanol (LCOM). A series of sensitivity analyses was conducted on capital expenses, electricity prices, side-stream revenues, renewable energy availability, and the carbon tax to assess possible future scenarios for methanol production and markets. The plant produces 300 ktMeOH/a of high-purity e-methanol at a LCOM of 1100 =C/tMeOH. The electrolyzer’s capital expenses, electricity consumption, and price are primary cost drivers for the investment. These results are discussed in depth and compared to peer-reviewed studies to evaluate their feasibility under current and possible future market conditions.

Energisektorn har lyckats avkarboniseras i och med upptagningen av förnybara energikällor så som vind- och solel. Likväl är energikällors tillängighet högt varierande över dygnet och året. Detta leder till tidsperioder med överskottsenergi, där efterfrågan inte motsvarar utbudet, vilket medför behovet av att utveckla energiförvaringsmetoder. Samtidigt ökar efterfrågan inom så kallade "hard-to-abate sectors", det vill säga högutsläppande sektorer som ännu saknar lågutsläppande alternativ. Dessa sektorer är i behov av mer effektiv avkarbonisering för att motverka klimatförändringen. En förslagen lösning är el-till-X (PtX), vilket innebär att överskottsenergi används och lagras genom att producera väte via elektrolys. Det producerade vätet kan vidareförädlas till olika syntetiska bränslen såsom e-metanol. Denna studie undersöker genomförbarheten av att kombinera oxyfuel-baserad koldioxidavskiljning med elektrolyserat väte för att producera e-metanol. En modell av processen skapades i Aspen Plus™ med CO2 och H2 som råmaterial. Den ekonomiska genomförbarheten mättes genom att räkna den genomsnittliga produktionskostnaden av metanol över anläggningens livslängd (LCOM). Känslighetsanalyser utfördes på kapitalkostnaden, elpriset, möjliga biproduktsintäkter, tillgången på förnybar energi samt koldioxidskatten för att utvärdera olika möjliga framtidscenarien för produktionen och marknaden för metanol. Den simulerade anläggningen producerar 300 ktMeOH/a med hög renhetsgrad, med en LCOM på 1100 =C/tMeOH. Elektrolysören samt elanvändningen och dess pris är de avgörande faktorerna för investeringens kostnadsnivå. Dessa resultat diskuteras i detalj och jämförs med andra vetenskapliga studier för att utvärdera deras genomförbarhet i på dagens marknader.

Description

Supervisor

Lehtonen, Matti

Thesis advisor

Magdeldin, Mohamed

Keywords

synthetic fuels, e-methanol, electrolysis, carbon capture, power-to-X, techno-economic

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202601201687

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC