Polyolefins in the emerging European hydrogen infrastructure: Overview of applications and Monte Carlo simulation of future demand

Thumbnail Image

Files

master_Hämynen_Jussu_2025.pdf (3.81 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Chemical 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

2025-08-15

Department

Major/Subject

Chemical and Process Engineering

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering

Language

en

Pages

82

Series

Abstract

The transition from fossil fuel-based energy system to a renewable energy system has been widely discussed in Europe. Creating a hydrogen economy is one possible way to make this transition. However, because fossil-based fuels and chemicals are currently cheaper than renewable-made alternatives, a market-based transition is only possible with regional or global policies. There is no singular research on the material demands for a European hydrogen transport network. This thesis investigated the different applications of polyolefins in this context. Based on the results of the literature review, the potential applications were identified and a hydrogen transport system and its polyolefin demands were modeled and simulated using the Monte Carlo method for the 2025--2050 time period. For applications with the highest demand potentials, the results were brought into greater context with additional studies on the development of the global hydrogen market. This contextualization provided additional future scenarios with greater accuracy for polyolefin demand development than the Monte Carlo simulation. The applications with the highest polyolefin demand potentials were three-layer coated pipes in the European Hydrogen Backbone with a total annual demand potential of 4-13 kt/a depending mainly on the total length of the built backbone pipeline and its build rate. The other application with the highest potential was flexible composite pipes with a total annual demand potential of up to a total of 29 kt/a, depending mainly on total annual hydrogen demand and the number and length of backbone pipeline connections of hydrogen producers and demanders.

Siirtymä fossiilisesta energiajärjestelmästä uusiutuvaan energiajärjestelmään on ollut viime vuosina pinnalla eurooppalaisessa julkisessa keskustelussa. Vetypohjainen energiajärjestelmä on yksi mahdollinen ratkaisu irtipääsyyn fossiilisista energianlähteistä. Fossiiliset polttoaineet ja kemikaalit ovat kuitenkin nykyisin halvempia tuottaa kuin uusiutuvat vaihtoehdot, joten markkinaehtoinen siirtymä on mahdollista vain poliittisin keinoin. Eurooppalaisen vetyinfrastruktuurin tarvitsemia raaka-aineita on tutkittu vain vähän. Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia, mihin polyolefiineja voidaan hyödyntää vetyinfrastruktuurissa. Kirjallisuuskatsauksen tulosten pohjalta luotiin malli vedyn siirtoinfrastruktuurista, ja sen eri osa-alueiden polyolefiinitarpeet simuloitiin Monte Carlo -metodilla aikavälille 2025-2050. Suurimpien potentiaalisten käyttökohteiden polyolefiinikysyntää arvioitiin myös muiden vetyinfrastruktuurin kehittymisennusteiden kontekstissa tarkempien tulevaisuuden skenaarioiden luontia varten. Suurimmat potentiaaliset hyödyntämiskohteet olivat Euroopan vetyrunkoverkon kolmikerrospäällystetyt teräsputket, joiden vuosittainen polyolefiinikysyntä simulaation mukaan oli välillä 4-13 kt/a. Suurimpana vaikuttavana tekijänä kysyntään oli runkoverkon kokonaispituus. Toinen suuri potentiaalinen hyödyntämiskohde oli kuituvahvistetut polyolefiiniputket, joiden simuloitu vuosittainen polyolefiinikysyntä oli jopa 29 kt/a. Näiden putkien kysyntään vaikutti eniten vedyn kokonaiskysynnän lisäksi vedyn tuottajien ja kuluttajien määrä ja kapasiteetti, sekä heidän tarvitsemiensa yhdysputkiensa pituus.

Description

Supervisor

Dickson, Rofice

Thesis advisor

Martin, Sanna

Keywords

European hydrogen infrastructure\, polyolefin, application, demand, Monte Carlo, hydrogen

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202510228531

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM