Techno-economic feasibility analysis of different hydrogen transportation methods in Finland

No Thumbnail Available
Files
Laurén_Albin_2024.pdf (848.39 KB)
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Date
2024-04-22
Department
Major/Subject
energia- ja ympäristötekniikka
Mcode
ENG3042
Degree programme
Insinööritieteiden kandidaattiohjelma
Language
en
Pages
39
Series
Abstract
This thesis explores the potential hydrogen landscape in Finland, with a primary focus on evaluating the technical and economic feasibility of hydrogen transportation methods. The study investigates key projects such as the South-East Finland Hydrogen Valley, Bothnian Bay Hydrogen Valley, Nordic-Baltic Hydrogen Corridor, and Baltic Sea Hydrogen Collector, assessing their infrastructure requirements, environmental impact, safety considerations, and technological maturity. The thesis conducts a comparative analysis of different methods for hydrogen transportation, including pipelines, shipping, trucking, and rail freight. Various energy carriers for hydrogen, such as gaseous and liquid hydrogen, liquid organic hydrogen carriers, ammonia, and metal hydrides, are also assessed. Furthermore, a comparison between hydrogen pipelines and high voltage direct current lines is made. The findings suggest that there will not be a single dominating technology or method of transportation. Instead, different scenarios require different methods. Gaseous hydrogen pipelines were the most cost-effective method of transportation for most high demand and long-distance scenarios, additionally hydrogen pipelines are the most environmentally friendly. The alternative hydrogen carriers, including liquid hydrogen, LOHCs, and ammonia, demonstrated cost-effectiveness in trucking and shipping due to their higher energy density compared to gaseous hydrogen. Trucking emerged as the most cost-effective mode of transport in low-demand scenarios, while shipping proved most feasible for extreme distances or overseas scenarios. Overall, this thesis provides valuable insights into the potential of hydrogen transportation projects in Finland, paving the way for a more sustainable future and economic growth.

Denna studie utforskar potentialen för vätebranschen i Finland genom att utvärdera tekniska och ekonomiska genomförbarheten för olika transportmetoder för väte. Studien undersöker viktiga projekt i Finland, där infrastrukturkrav, miljöpåverkan, säkerhetsaspekter och teknologisk mognad bedöms. Dessa projekt strävar efter att utnyttja Finlands förnybara energikällor, särskilt vind, för att minska koldioxidutsläpp och bygga upp väteinfrastrukturen genom att bland annat undersöka möjligheter till väteproduktion och transport via nya och befintliga ledningar. Studien genomför en jämförande analys av olika metoder för vätetransport, inklusive vätgasledningar, sjöfart, vägtransport och järnvägsfrakt. Väte kan transporteras i form av komprimerat eller flytande väte eller alternativt med hjälp av vätebärare, såsom metallhybrider, ammoniak eller flytande organiska vätebärare (LOHC). Vätebärare möjliggör en säkrare och mer praktisk transport av väte genom att kemiskt binda med vätemolekyler, vilket ofta tillåter transport under omgivande förhållanden jämfört med de specifika kraven för komprimerat eller flytande väte. Vidare görs en jämförelse mellan vätgasledningar och högspännings likströmsledningar. Resultaten tyder på att de olika metoderna inte bör betraktas som konkurrenter utan i stället bör de existera i symbios för att göra energilandskapet mer komplett. I scenarier med hög efterfrågan och lång distans visade studien att vätgasledningar var den mest kostnadseffektiva transportmetoden. Dessutom identifierades vätgasledningar som det mest miljövänliga alternativet. Flytande väte, flytande organiska vätebärare och ammoniak visade sig vara kostnadseffektiva alternativ för vägtransport och sjöfart på grund av deras höga energitäthet jämfört med gasformigt väte. Däremot är metallhydrider fortfarande i ett experimentellt skede och har ännu inte visat sig vara kostnadseffektiva. Vägtransport framstod som den mest kostnadseffektiva transportmetoden i scenarier med låg efterfrågan, medan sjöfart visade kostnadseffektivitet för extrema avstånd eller utlandsfrakt. Jämförelsen mellan vätgasledningar och högspännings likströmsöverföring (HVDC) understryker vikten av att beakta kapaciteten för förnybar energiproduktion och kapacitetsfaktorer vid val av metod. HVDC-överföring erbjuder lägre energiförluster medan vätgasledningar erbjuder bättre flexibilitet som energibärare. Sammanfattningsvis ger denna studie värdefulla insikter om potentialen för vätetransportprojekt i Finland och visar vägen för en mer hållbar framtid och ekonomisk tillväxt.
Description
Supervisor
Alanne, Kari
Thesis advisor
Moradpoor, Iraj
Keywords
Hydrogen transport, Hydrogen infrastructure, Hydrogen Carrier
Other note
Citation