As a result of the Paris Agreement goals of reducing emissions by the year 2050, pressure is put on Europe to implement energy transition policies and strategies. Sweden has been one of the pioneers in clean energy with its sustainable energy mix based on renewables. However, solving the issue of energy storage for dynamic balance of supply and demand remains one of the biggest challenges.  Hydrogen is nowadays considered an economically viable energy carrier. It is expected to play a key role in boosting the future energy transition in sectors such as transport and steel industries. These sectors which stand for most greenhouse gases emissions in Sweden, can now be subject for decarbonization thanks to green hydrogen implementation in combination with electrification. The purpose of this paper is to develop and investigate the viability of using the excess of electricity from solar photovoltaics at Uddevalla port for producing hydrogen gas. RISE (Research Institutes of Sweden) provided most of the input data such as the planned solar electricity production and the port energy profiles as well as the potential energy and hydrogen gas demand, only to name a few. The study mainly consists of two parts. A literature study that presents the different methods of hydrogen gas generation and a current study that uses collected data for the calculation of hydrogen gas potential at Uddevalla port. The literature study presents the state of art technologies for electrolysis process, Sweden's energy transition and hydrogen strategies, hydrogen gas applications and future investments in the area of interest. Consequently, four different scenarios have been implemented and simulated to both calculate the potential hydrogen production and investigate the economic viability of such a system increase in the future.  The results show that it is not economically viable to produce hydrogen using only the surplus of electricity from the solar energy production. Such a system would require a large installed capacity of the electrolyser and would produce few operating hours. The results also show that the Alkaline electrolyser generates higher profits and that it would be relatively easy to expand the production capacity.  Lastly, as the study did not extensively take all key parameters into account for such a system and exclusively covers production, further studies and calculations need to be conducted considering the actual increase in electricity prices as it is an important variable that has a major impact on the economic feasibility. Furthermore, the new port construction is still under planning and thus input data may vary and differ from those used in this study. / Projekt NEMO - nollemissionsområde med hamn och industri

The energy carrier hydrogen has a great advantage over other electricity storing techniques on the market: the ability to store electricity long-term without any geographical needs. Though today’s techniques available are of low efficiency, the interests for them are high. Hydrogen gas is versatile, and with future developments it is possibly to make great economical profit from having a hydrogen storage. This master thesis project is evaluating the possible profitability that can be made when connecting a hydrogen system to a wind farm located in Swedish electricity region SE1.  The system contains of production, storage and cold combustion of hydrogen with one main purpose: to produce hydrogen through electrolysis when the electricity prices are low and convert the gas back to electricity to sell when the prices are high. Four different simulations are made with a mixture of incomes: using the variety in the electricity price over a year, selling the by-products from the hydrogen system and selling pure hydrogen gas.  The different simulations are mainly compared through three values: levelized cost of hydrogen (LCOH), earnings before interests and tax (EBIT) and return. The results show that the LCOH -cost per produced kilo hydrogen- for all simulations are higher than other compared production methods; even higher than the price per sold kilo hydrogen. EBIT -earnings per year- show that selling pure hydrogen gas makes a major difference on the yearly profit, from (the lowest result) -52217 SEK to (the highest result) 4853306 SEK. Even though EBIT show a positive result for some of the simulations, the return on the investment is negative which makes the investment non-profitable. In a sensitivity analysis with three variables, is the one who makes the biggest difference on the return value the cost of the hydrogen storage. Lowering that cost enough would make the investment profitable.

Sverige har som mål att elproduktionen till år 2040 skall vara helt förnybar. Detta kan göras med att lagra grön vätgas, med grön innebär det att vätgasen är producerad från en förnybar energikälla. Att lagra energin skulle kunna innebära att elnätet kan balanseras vid en effektbrist i utsatta områden, dessutom kan det ge möjligheten för en byggnad att bli självförsörjande på energi. Denna studie syftar till att kartlägga användningen av grön vätgas i Sverige som energilagring i byggnader för uppvärmning och elanvändning. Den skall även besvara möjligheter och utmaningar för grön vätgas som energilagring med avseende på de tekniska (systemuppbyggnad), ekonomiska (lönsamhet & investeringskostnad) och juridiska (tillstånd & säkerhet) aspekterna. För att besvara dessa frågor har en litteraturstudie genomförts i kombination med intervjuer. Forskning har visat möjligheten att vara självförsörjande på energi, genom att använda sig av en kombination av ett vätgas- och batterilager för lång- respektive korttidslagring. Vätgassystemet består av en elektrolysör som spjälkar vatten för att framställa vätgas. Därefter lagras vätgas för att vid ett energibehov användas i en bränslecell för att generera elektricitet där restprodukterna är värme och vatten. Kartläggningen visar att i dagsläget finns det två byggnader i Sverige som använder grön vätgas som energilagring. Ytterligare två byggnader är under produktion och förväntas vara klara för drift under år 2021. Ytterligare två projekt är under projektering där datum för drift saknas. Vår studie visar att vätgassystemet kan ge självförsörjning på både el- och värmeenergi och möjligheten till att gå off-grid finns, däremot väljer flertalet att vara kopplade på elnätet för att kunna bidra till att balansera elnätet vid behov. En teknisk utmaning för vätgassystemet är att öka den totala verkningsgraden. Återbetalningstiden varierar mellan 10 – 20 år, där en snabbare återbetalningstid ges via koppling på elnätet för att kunna sälja ut elöverskott däremot ses investeringskostnaden som en utmaning. Ur ett juridiskt perspektiv är avsaknaden av en svensk standard för hantering av vätgas i ett bostadsområde en utmaning. En möjlighet är att vid ett tidigt skede inleda samarbete med den lokala räddningstjänsten vilket kan underlätta processen för ett beviljat tillstånd. Studien visar att det är tekniskt genomförbart att använda grön vätgas som energilagring i byggnader dock är tekniken ung vilket i sin tur innebär ett begränsat utbud på färdigpaketerade lösningar. Att lagra grön vätgas möjliggör en bättre kontinuitet för intermittenta energikällor vilket kan öka elproduktionen från förnybara energikällor om systemet är kopplad på elnätet. Det är möjligt att sänka investeringskostnaden genom att flera hushåll delar på samma vätgassystem. Med tydliga regelverk kan både tid och pengar sparas samtidigt som det kan öka säkerheten för brukarna. Slutsatsen från denna studie är att vätgassystemet ger klimatfördelar då förnybara energikällor nyttjas. Dessutom skall Sverige presentera sin egen vätgasstrategi under 2021 och därmed är det troligt att omfattningen av vätgassystem i Sverige kommer att öka i framtiden. / Sweden's goal for 2040 is to only produce electricity by renewable energy. A part of the solution is to store green hydrogen, green means that the hydrogen is produced from a renewable energy source. The energy storage could be used to balance the electrical grid if there is a power shortage and it could provide the opportunity for a building to become energy self-sufficient. This study aims to map the use of green hydrogen as energy storage in Swedish buildings for heating and electricity use. It also addresses opportunities and challenges for green hydrogen as energy storage regarding some technical, economic, and legal aspects. To answer these questions, a literature study was conducted in combination with interviews. Research has shown the possibility of being energy self-sufficient, by using a combination of a hydrogen and battery storage for long- respectively short-term storage. The system consists of an electrolyzer that splits water to produce hydrogen. Thereafter, the hydrogen is stored until there is a need for energy, through a fuel cell electricity is generated with heat and water as waste products. The study reveals there is currently two Swedish buildings that uses green hydrogen as energy storage. Another two buildings are under production and are expected to be ready for operation during 2021. Two more projects are planned. This study shows that it is technically feasible to store hydrogen although the technology is young and faces challenges. The investment cost is considered high, but the results shows that profitability is possible, which differs from previous research. Additionally, there is a lack of Swedish standards that describes the handling of hydrogen which causes problems for both suppliers and customers. A conclusion is that the usage of green hydrogen as energy storage will probably increase for Swedish buildings in the future.

Den globala ekonomin är idag starkt kopplad till utsläpp av växthusgaser samtidigt som det finns en stark enighet bland världens ledande länder att kraftigt minska de globala utsläppen i enlighet med Parisavtalet. Vätgas som produceras från förnyelsebara energikällor anses utgöra en nyckelroll för ett antal olika applikationsområden de kommande decennierna, där bland transportsektorn. Trots att framställningsprocessen bygger på väl utvecklad teknik finns det än idag väldigt få storskaliga produktionsanläggningar av grön vätgas, men teknikutvecklingen inom området är skyndsam. Rederi AB Gotland är idag Sveriges äldsta rederi och således en av de största aktörerna inom Gotlands transportsektorn. Företaget ser idag över möjligheten för att driftsätta Sveriges första storskaliga vätgasdrivna gods- och passagerarfartyg, GotlandHorizon, vilket är en viktig del i företagets miljöarbete. Huvudsakligen avser företaget attvätgasen produceras lokalt på Gotland, vilket föranleder till en rad olika tekniska utmaningarrelaterade till elproduktion, vätgasframställning och distributionssystem. Med bakgrund av detta har en förstudie tillsammans med Uppsala universitet och projektet “Vätgasbaserad färjetrafik” genomförts för att påvisa och kartlägga viktiga aspekter kring ett framtida produktionssystem av grön vätgas samt kartlägga vilka tekniska lösningar som inom tidsramen för projektet är tekniskt genomförbara. Resultatet av förstudien ska kunna användas som grund för utformning av framtida beräkningsmodeller. Av förstudien framgår det att vattenelektrolys i kombination med en utbyggnation av vindkraft teoretiskt kan möta både det efterfrågade elbehovet för elektricitet och således Gotland Horizons vätgasbehov. Det uppskattade elbehovet för framställning av vätgas genom vattenelektrolys motsvarar dock Gotlands idag totala energikonsumtion, vilket såldes utgör en storutmaning. En annan viktig faktor för processen är en tillförlitlig processvattenförsörjning. Gotland har de senaste åren haft en problematisk grundvattensituation samt att dricksvattenproduktionen på Gotland är begränsad. I studien har de viktiga aspekterna kring utformningen av produktionssystemets analyserats. De ekonomiska aspekterna har också redovisats för att ligga till grund för en optimeringsmodell för vidare analys och optimering av produktionssystemet. Av de beräkningsmodeller som genomförts påvisas att både havsbaserad- samt landbaserad vindkraft kan tillgodose behovet av elproduktion för vattenelektrolys, det är snarare en fråga om hur systemet ska optimeras samt vilka synergieffekter som respektive system kan medförasom bestämmer systemets utformning. Solenergi har ansetts vara tekniskt möjligt men till bakgrund av att efterfrågan på elektricitet året runt är hög anses anläggningen bli orealistiskt stor. Också aspekter gällande produktionssystemet utformning, centraliserat eller decentraliserats, har diskuterats. Till bakgrund av de stora ekonomiska storskalsfördelarna som uppskattas för elektrolysörer inom de kommande åren anses ett centraliserat produktionssystem vara det mest tänkbara utifrån ett ekonomiskt perspektiv. Det har också konstaterats att havsbaserade vätgaspipelines kan bli aktuellt vid havsbaserad vätgasproduktion, det för att minimera kapitalkostnaderna för distributionen av energivektor, vilket skulle kunna minska produktionskostnaderna för vätgas från havsbaserad vindkraft. / The global economy today is strongly linked to greenhouse gas emissions while there is a strong consensus among the world's leading countries to significantly reduce global emissions in accordance with the Paris Agreement. Hydrogen produced from renewable energy sources is considered to play a key role within a several different application areas in the coming decades, including the transport sector. Even though the production process is based on welldeveloped technology, there are still very few large-scale production facilities of green hydrogen, but technological development in the field is rapid. Rederi AB Gotland is today Sweden's oldest shipping company and thus one of the largest players in Gotland's transport sector. The company is currently reviewing the possibility of commissioning Sweden's first large-scale hydrogen-powered freight and passenger vessel, Gotland Horizon, which is an important part of the company's environmental work. Mainly, the company intends that the hydrogen is produced locally on Gotland, which leads to a variety of technical challenges related to electricity production, hydrogen production and distribution systems. With this background, a feasibility study together with Uppsala University and the project "Hydrogen-based ferry traffic" has been carried out to demonstrate and map important aspects of a future production system of green hydrogen and to map which technical solutions within the time frame of the project are technically feasible. The results of the feasibility study can be used as a basis for designing future calculation models. The feasibility study shows that water electrolysis in combination with an expansion of wind power can theoretically meet both the demanded electricity demand for electricity and thus Gotland Horizon's hydrogen needs. However, the estimated electricity demand to produce hydrogen through water electrolysis corresponds to Gotland's current total energy consumption, which was sold poses a major challenge. Another important factor for the process is a reliable process water supply. In recent years, Gotland has had a problematic groundwater situation and the drinking water production on Gotland is limited. In the study, the important aspects of the design of the production system have been analyzed. The economic aspects have also been accounted for to form the basis for an optimization model for further analysis and optimization of the production system. From the calculation models carried out, it is shown that both offshore and onshore wind power can meet the need for electricity production for water electrolysis, it is rather a question of how the system should be optimized and what synergies each system can bring that determine the design of the system. Solar energy has been considered technically possible, but given that the demand for electricity all year round is high, the plant is considered to be unrealistically large. Aspects of the design of the production system, centralised or decentralised, have also been discussed. Considering the large economic economies of scale appreciated for electrolysers in the coming years, a centralized production system is considered the most conceivable from an economic perspective. It has also been recognized that offshore hydrogen pipelines may be relevant in offshore hydrogen production, in order to minimize the capital costs of energy vector distribution, which could reduce the production costs of hydrogen from offshore wind.

There is a well-established market for hydrogen, mainly for refining purposes, producing chemicals, and producing fertilizers. Today, almost all hydrogen is sourced from fossil fuels, with less than 1% of hydrogen sourced from renewable sources. Alternative solutions for fossil-free hydrogen are necessary to ensure that the demand for hydrogen can be met in a sustainable fashion. The objective of this study is to analyse the feasibility and cost-effectiveness of combining hydrogen production through electrolysis with electricity production from an array of wave energy converters to supply the hydrogen market with fossil-free hydrogen. A techno-economic analysis is performed for 16 cases of offshore hydrogen production and storage in eastern Japan, using three storage mediums; Compressed hydrogen, liquid hydrogen and ammonia. Technical and economical specifications of all components required for the production systems are modelled for each case to find the most beneficial system through the Levelized Cost Of Hydrogen (LCOH), which is compared to other available renewable and fossil hydrogen sources today. The production systems evaluated in this study reach an LCOH of $5.5-7.1 /kgH2 depending on the hydrogen storage medium, where compressed hydrogen is the cheapest. This can be considered competitive with other renewable hydrogen sources, but not with fossil counterparts. / Det finns en väletablerad marknad för vätgas, främst för raffinering och framställning av kemikalier samt gödningsmedel. Idag produceras nästan all vätgas av fossila bränslen, med mindre än 1% från förnybara källor. Alternativa lösningar för förnybar vätgas är nödvändiga för att möta efterfrågan på ett hållbart sätt. Syftet med denna studie är att analysera om det är ekonomiskt försvarbart att producera vätgas offshore genom elektrolys av el från vågkraftverk för att förse vätgasmarknaden med fossilfri vätgas. Detta utförs genom en tekno-ekonomisk analys av 16 fall av havsbaserad vätgasproduktion och lagring i östra Japan. Fallen behandlar tre lagringsmedium; komprimerad vätgas, flytande vätgas och ammoniak. Tekniska och ekonomiska specifikationer för alla komponenter som krävs för produktionssystemet modelleras för varje fall. Det mest fördelaktiga systemet beräknas genom Levelized Cost of Hydrogen (LCOH), som jämförs med andra tillgängliga förnybara och fossila produktionssystem för att avgöra systemets konkurrenskraft på marknaden. Produktionssystemen som utvärderas i denna studie har en LCOH från $5.5-7.1 /kgH2 beroende på lagringsmedium, där komprimerad vätgas är det billigaste. Detta resultat kan betraktas som konkurrenskraftigt med andra förnybara vätgaskällor, men inte med fossila motsvarigheter.

This project proposes a hybrid system for hydrogen production, which includes a connection to the grid, a source of renewable energies, namely photovoltaic (PV), a Battery Energy Storage System (BESS), and a PEM (Proton Exchange Membrane) electrolyzer modelled from commercial technologies available. A dispatch optimization algorithm will evaluate the price of the energy inputs and the power available from the solar PV system and will decide the operation on an hourly basis to maximize net profit in a year timeframe. This algorithm will have a daily hydrogen production constraint. When the price of electricity is low, the energy is used for two purposes. First, to electrolyze water in the electrolyzer system and second, to store it in the BESS. The stored energy will be used to produce hydrogen when electricity prices are high or inject back to the grid when it is economically sound to do. The PV input will be used to alleviate the need for energy from the grid, therefore, it can be used to feed the electrolyzer or to store in the batteries or to inject back to the grid. In this study, a multi-energy system is modelled and its operation strategy for green hydrogen production is analyzed. Four topological scenarios were chosen, which include Scenario 1 (Grid + PEM), Scenario 2 (Scenario 1 + BESS), Scenario 3 (Scenario 2 + Grid injection), and Scenario 4 (Scenario 3 + Solar PV). These scenarios facilitate a comprehensive assessment of the system's economic and environmental performance contingent on the installed assets. In addition to the scenario analysis, the study broadens its scope by exploring two diverse geographical regions, Sweden and Spain, as case studies. This comparative approach offers invaluable insights into the role of factors like lower electricity prices and reduced solar energy availability, as observed in the Swedish case, versus the dynamics of higher electricity prices and abundant solar energy in the Spanish context. Lastly, the research undertakes a thorough sensitivity analysis, considering two pivotal factors with great influence over the system's behavior: hydrogen pricing and BESS capacity. This exploration enriches our understanding of how variations in these factors can impact the system's operational and economic viability. / Detta arbete presenterar ett hybridsystem för produktion av vätgas som integrerar elnätsanslutning, förnybar energiförsörjning genom solceller (PV), ett batterilager (BESS) och en PEM-elektrolysör. För detta energisystem har en optimeringsalgoritm för systemdrift skapats. Denna algoritm utvärderar energipriser och tillgänglig kapacitet från PV-systemet, och driftar systemet på timbasis för att optimera nettovinsten över ett år, med dagliga produktionsgränser för vätgas. När elpriset är lågt används energin för två ändamål: Att elektrolysera vatten i elektrolyssystemet, och att lagra det i batterilagret (BESS). Den lagrade energin från BESS kommer att användas för att producera vätgas när elpriserna är höga eller för att injicera tillbaka i elnätet när det är ekonomiskt försvarbart. Energin från PV-systemet används för att lindra behovet av energi från elnätet och kan användas för att driva elektrolysören, eller för att lagra i batterierna, eller för att injicera tillbaka i elnätet. I denna studie modelleras en elektrolysör, baserat på kommersiellt tillgängliga teknologier, och en driftsstrategi utvecklas för produktionen av grön vätgas. Fyra unika scenarier valdes ut: Scenario 1 (Nät + PEM), Scenario 2 (Scenario 1 + BESS), Scenario 3 (Scenario 2 + Injektion till Elnät) och Scenario 4 (Scenario 3 + Solenergi från PV). Dessa scenarier underlättar en omfattande bedömning av systemets ekonomiska och miljömässiga prestanda beroende på installeradetillgångar. Utöver scenarioanalysen vidgar studien sin omfattning genom att utforska två olika geografiska regioner, Sverige och Spanien, som fallstudier. Denna jämförelse ger värdefulla insikter i systemfaktorernas roll, där det Svenska fallet (med lägre elpriser och minskad tillgänglighet av solenergi) ställs emot the Spanska fallet (med högre elpriser och rikligt med solenergi). Slutligen genomför forskningen en noggrann känslighetsanalys och beaktar två avgörande faktorer med stor påverkan över systemets beteende: Priset på såld vätgas och BESS-kapaciteten. Denna utforskning berikar vår förståelse för hur variationer i dessa faktorer kan påverka systemets operativa och ekonomiska livskraft.

In face of climate change, Europe and other global actors are in the process of transitioning to carbon-neutral economies, aiming to phase out of fossil fuels and power industries with renewable energies. Hydrogen is going to play a crucial role in the transition, replacing fossil fuels in hard-to-decarbonize industries and acting as energy carrier and energy storage for renewable electricity. However, the hydrogen production method with the lowest carbon intensity, water electrolysis in combination with renewable electricity, is often not cost competitive to other production methods. Even though policies and initiatives are providing subsidies to scale up low-carbon hydrogen production, companies hesitate to invest due to the complexity of hydrogen production systems and the uncertainties of cost competitiveness. This research aims to develop a tool for optimizing the capacity of a water electrolysis system to produce low-carbon hydrogen and to lay the groundwork for optimizing the operation of electrolysis hydrogen production plants. The objective is to find the optimal plant capacity to achieve the lowest cost of hydrogen production for a defined hydrogen demand and energy supply. The scope is limited to the electrolysis system as optimizing asset which is modeled with technology-specific costs and characteristics, gained from manufacturer interviews and internal company data. This includes the often neglected characteristics of load-dependent efficiency and degradation effects. Further, the tool is enabled to buy and sell electricity on the spot market according to predicted prices in order to minimize the electricity costs. The developed tool is tested, benchmarked and applied to two different industry-based test scenarios in Germany and Portugal. The test scenario in Germany describes a mid-scale hydrogen production case for a transport application with a demand increase over 10 years (80 to 1,800 tons per year) and regional renewable energy supply via power purchase agreements. The lowest costs of hydrogen production for this scenario can be reached with an alkaline electrolysis system of a capacity of 16 MWel considering only renewable energy sources, achieving a LCOH of 4.75 €/kg of green hydrogen. The second test scenario describes a large-scale production case in Portugal for application in the refinery industry. The yearly hydrogen demand increases from 5,000 tons up to 17,100 tons within three years and is assumed to stay constant for the residual years. The electricity for the electrolysis process is secured through large solar PV and offshore wind power purchase agreements. Utilizing the alkaline electrolysis technology with a capacity of 128 MWel, a LCOH of 3.31 €/kg of green hydrogen can be achieved at the output point of the plant. The study concludes that the optimal solution and the achievable hydrogen production costs are highly dependent on the hydrogen demand (quantity and profile), the energy supply (quantity, profile, costs), and the chosen technology (efficiency, degradation, costs) and need to be evaluated under the case-specific prerequisites. The thesis further highlights the significant impact of the electrolysis system efficiency and capital expenditures on the capacity decision and achievable hydrogen production costs. / Mot bakgrund av klimatförändringarna håller Europa och andra globala aktörer på att ställa om till koldioxidneutrala ekonomier, med målet att fasa ut fossila bränslen och driva industrier med förnybara energikällor. Vätgas kommer att spela en avgörande roll i omställningen genom att ersätta fossila bränslen i industrier som är svåra att koldioxidneutralisera och fungera som energibärare och energilagring för förnybar el. Den metod för vätgasproduktion som har lägst koldioxidintensitet, vattenelektrolys i kombination med förnybar el, är dock ofta inte kostnadsmässigt konkurrenskraftig i förhållande till andra produktionsmetoder. Även om politik och initiativ tillhandahåller subventioner för att skala upp koldioxidsnål vätgasproduktion, tvekar företagen på grund av komplexiteten i vätgasproduktionssystemen och osäkerheten kring konkurrenskraften. Denna forskning syftar till att utveckla ett verktyg för att optimera kapaciteten hos ett vattenelektrolyssystem för att producera grön vätgas och att lägga grunden för att optimera driften av elektrolysanläggningar för vätgasproduktion. Målet är att hitta den optimala anläggningskapaciteten för att uppnå den lägsta kostnaden för vätgasproduktion för en definierad vätgasefterfrågan och definierad energiförsörjning. Omfattningen är begränsad till elektrolyssystemet som en optimerande tillgång som modelleras med teknikspecifika kostnader och egenskaper, hämtade från tillverkar-intervjuer och från företags interna marknadsdata. Detta inkluderar de ofta försummade egenskaperna hos lastberoende effektivitet och degraderingseffekter. Vidare kan verktyget köpa och sälja el på spotmarknaden enligt förutspådda priser för att minimera elkostnaderna. Det utvecklade verktyget testas, jämförs och tillämpas på två olika industribaserade testscenarier i Tyskland och Portugal. Testscenariot i Tyskland beskriver en medelstor vätgasproduktion för en transporttillämpning där efterfrågan ökar över 10 år (80 till 1 800 ton per år) och regional förnybar energiförsörjning via energiköpsavtal (power purchase agreements). De lägsta kostnaderna för vätgasproduktion för detta scenario kan uppnås med ett alkaliskt elektrolyssystem med en kapacitet på 16 MWel som endast använder förnyelsebara energikällor och uppnår en LCOH på 4,75 €/kg grön vätgas. Det andra testscenariot beskriver en storskalig vätgasproduktion i Portugal för tillämpning inom raffinaderi-industrin. Det årliga vätgasbehovet ökas från 5 000 ton till 17 100 ton inom tre år och antogs förbli konstant under de återstående åren. El för elektrolysprocessen säkras genom stora energiköpsavtal (power purchase agreements) för solceller och havsbaserad vindkraft. Genom att använda alkalisk elektrolysteknik med en kapacitet på 128 MWel kan en LCOH på 3,31 €/kg grön vätgas uppnås vid anläggningens utgångspunkt. Studien visar att den optimala lösningen och de uppnåbara vätgasproduktionskostnaderna är starkt beroende av vätgasbehovet (mängd och profil), energiförsörjningen (mängd, profil, kostnader) och den valda tekniken (effektivitet, nedbrytning, kostnader) och måste utvärderas utifrån de fallspecifika förutsättningarna. Avhandlingen belyser vidare den betydande inverkan som elektrolyssystemets effektivitet och kapitalutgifter har på kapacitetsbeslutet och de uppnåeliga kostnaderna för vätgasproduktion.

Infrastructural projects to realize the energy transition are framed by governmentsfrom all around the world very positively. This is also the case for green hydrogen,which is considered as a silver bullet to solve multiple crises simultaneously. ThisMaster thesis explores the drivers behind the ramp-up of the hydrogen economy inthe global South and elaborates on socio-economic and ecological implications ofgreen hydrogen production projects to analyse the truthfulness of the positivenarratives of the benefits of green hydrogen. To accomplish this, an internationalgreen hydrogen project led by the German-British company Hyphen and planned tobe established in Namibia, was used as an emblematic case study. Following the framework of the socioecological fix, the findings strongly indicatethat green hydrogen does not significantly contribute in solving the climate crisis andsocial problems. Contrarily, strongly influenced by domestic and internationalpolitics, the project in Namibia seems to primarily fix the crisis of capitalism, which isthe overaccumulation of capital that requires new ways of circulation to makecapitalism renew itself. By commodifying and integrating natural resources in globalvalue chains, the Namibian society is disadvantaged, and few actors, primarily fromabroad, profit. Similarly, the finance approach of the project pushes Namibia intopotential financial dependencies. Besides that, the legacy from German colonialismand South African occupation before liberation is manifested in where and how theinfrastructure of hydrogen production is envisioned and planned. There is a risk thatthe hegemonies of elite social classes sustain their position and that social inequalitiesmight be reinforced through a project heralded as benefitting the whole nation. By assessing the political ecology of green hydrogen, I contribute to a critical researchagenda, that considers global inequalities, colonial histories, and ideologies. This willhopefully help to build a foundation for a truly decolonial and just energy transition,all around the world. / Infrastrukturprojekt som bidrar till realiseringen av energiomställningen har fått enöverlag mycket positiv inramning av regeringar i världen. Detta gäller i synnerhetgrön vätgas vilket betraktas som en lösning till flertalet olika kriser. I denna master-uppsats undersöks drivkrafterna bakom den massiva ökningen av vätgas-ekonomin iden globala södern, samt de socioekonomiska och ekologiska konsekvenserna avprojekt som behandlar produktionen av grön vätgas. Vidare utvärderas huruvidaden positiva inramningen beskriver sanningen av dessa vätgasprojekt korrekt. Föratt uppnå detta användes ett grönt vätgasprojekt som leds av det tysk-brittiskakonsortiet Hyphen, och som planeras att etableras i Namibia, som en emblematiskfallstudie. Enligt ramverket socioekologisk fix som kommer från politisk ekologi,tyder resultaten starkt på att vätgas inte bidrar väsentligt till att lösa klimat-krisen ejheller sociala problem i den globala södern. Tvärtom, starkt påverkad av inhemskoch internationell politik, så verkar bidra till att lösa kapitalismens kristendens, vilketär överackumulering av kapital som kräver nya sätt för att cirkuleras så att kapital-ismen kan förnya sig själv. Genom att göra naturresurser till handelsvaror och integr-era dem i globala värdekedjor så riskerar det det namibiska samhället attmissgynnas, medan ett fåtal internationella aktörer tjänar på det. På samma sätt lederprojektets finansierings-strategi till att Namibia hamnar i ett potentiellt finansielltberoende. Dessutom syns arvet från tysk kolonialism och den sydafrikanskaapartheidregimens ockupation i och hur infrastrukturen för produktion av vätgasplaneras. På så sätt kan hegemoniska strukturer som vidmakthåller sociala eliter ochdärmed sociala ojämlikheter förstärkas genom ett projekt som sägs gynna helanationen. Genom att utvärdera den gröna vätgasens politiska ekologi bidrar jag tillen kritisk forskningsagenda som tar hänsyn till globala ojämlikheter, kolonialahistorier och olika ideologier. Detta kommer förhoppningsvis också att bidra till attrealisar en avkolonisering och rättvis energiomställning över hela världen.

The Next Generation funds have promoted energy transition projects and specially in Spain many green hydrogen projects are being presented throughout the territory. When developing renewable hydrogen-related projects multiple parameters and inputs must be considered since the characteristics of the sites' surroundings will have a great impact in the profitability of the project.  The main objective of this master thesis is to develop a methodology which helps with the process of selecting a suitable site to deploy a green hydrogen production facility. The study is limited to the green hydrogen production through electrolysis in the Valencian Community. It starts with georeferenced data gathering of the identified parameters that may have an impact in the viability of the project such the sun, wind and water resources avaliable as well as the transportation infrastructures and main hydrogen potential consumtions. Special attention is given to the water allocation since hydrogen could be exported and with it, the water resources from the Valencian Community. Afterwards this data is processed in a geographic information system software by performing a multi-criteria weighted overlay analysis. The weight of each criteria is given following the Analytic Hierarchy Process.  Once these steps have been completed, a suitability map of the Valencian Community is obtained in which one can see the most suitable locations to deploy green hydrogen production projects based on the selected criteria. In this thesis, the sites with the highest suitability score are selected in each of the three provinces of the Valencian Community and several parameters such as the green hydrogen production potential in tons/year or the levelized cost of hydrogen (LCOH) have been calculated.  The results showed many similarities among the three locations in terms of green hydrogen production and LCOH due to its relativley close geographical situation. However, interesting findings such as the crucial need of having nearby a source of avaliable water and the key role of desalination plants have been depicted. / Next Generation-fonderna har främjat energiomställningsprojekt och särskilt i Spanien presenteras många gröna vätgasprojekt över hela territoriet. Vid utveckling av förnybara vätgasrelaterade projekt måste flera parametrar och ingångar beaktas eftersom egenskaperna hos platsernas omgivning kommer att ha stor inverkan på projektets lönsamhet.  Huvudsyftet med denna masteruppsats är att utveckla en metod som hjälper till med processen att välja en lämplig plats för att driftsätta en produktionsanläggning för grön vätgas. Studien är begränsad till grön vätgasproduktion genom elektrolys i Valencia-regionen. Den börjar med georefererad datainsamling av de identifierade parametrarna som kan ha en inverkan på projektets genomförbarhet, såsom tillgängliga sol-, vind- och vattenresurser samt transportinfrastruktur och huvudsakliga potentiella vätgasförbrukningar. Särskilt uppmärksamhet ägnas åt vattentilldelningen eftersom vätgas kan exporteras och därmed vattenresurserna från Valencia-regionen. Därefter bearbetas dessa data i ett geografiskt informationssystem genom att utföra en viktad överlagringsanalys med flera kriterier. Vikten av varje kriterium ges enligt den analytiska hierarkiprocessen.  När dessa steg har slutförts erhålls en lämplighetskarta över regionen Valencia där man kan se de lämpligaste platserna för att genomföra projekt för produktion av grön vätgas baserat på de valda kriterierna. I denna avhandling väljs de platser med högst lämplighetspoäng i var och en av de tre provinserna i Valencia-regionen och flera parametrar som den gröna vätgasproduktionspotentialen i ton/år eller den nivellerade kostnaden för vätgas (LCOH) har beräknats.  Resultaten visade många likheter mellan de tre platserna när det gäller produktion av grön vätgas och LCOH på grund av deras relativt nära geografiska läge. Det har dock gjorts intressanta upptäckter, t.ex. det avgörande behovet av att ha en tillgänglig vattenkälla i närheten och avlastningsanläggningarnas nyckelroll.

Battery electric vehicles and fuel cell vehicles, i.e. hydrogen vehicles, are promising alternatives to internal combustion engine vehicles to reduce GHG emissions from the transport sector. EV charging and hydrogen refuelling infrastructure is crucial to the deployment of alternative fuels in transport. Although several studies have analyzed electric public buses infrastructure, fuel cell buses have not been the target of such extensive analyses. Additionally, there is a gap in the literature regarding the comparison of infrastructure for these two types of vehicles and their cost and refuelling schedule differences. The study aims to conduct a techno-economic analysis of electricity versus hydrogen refuelling infrastructure to decarbonize public buses, using renewable sources to produce renewable electricity and green hydrogen. The outcome is a proposed system design regarding the size of the refuelling station, storage system capacity, renewable energy capacity, on-site hydrogen production system size, and the optimized refuelling schedule. The system is modelled to minimize the overall system cost while maintaining the current bus service level. The impact of electricity market prices, demand charges and varying bus energy demand in the optimal system configuration and schedule is also addressed. Scenarios are developed to study different levels of new installed renewable capacity integration and how these affect the cost, bus refuelling schedules and infrastructure design. The mixed-integer linear programming problem was modelled using Python. The model is applied to the case study of one bus line in Umeå. One terminal station was chosen to place the refuelling stations. The results show that the most economical option is electrifying the line with electricity supply only from the grid. For scenarios with additional renewable energy capacity installed, the option with 50% integration of new installed capacity is the most economically viable. In both these cases, there is no installation of BESS at the charging station. Electric buses infrastructure is cheaper than hydrogen infrastructure in all scenarios, but these values converge as renewable energy integration increases. For hydrogen infrastructure, the scenario with 50% renewable energy integration is the least costly. Although electric bus infrastructure is more economical than hydrogen infrastructure, hydrogen buses present advantages in terms of significantly higher range and thus higher flexibility for refuelling. Therefore, in the decision-making process to replace a fossil fuel bus line with an alternative fuel bus line, one must consider the multi-dimensional level of the different options. / Batterielektriska fordon och bränslecellsfordon, dvs. vätgasfordon, är lovande alternativ till fordon med förbränningsmotorer för att minska växthusgasutsläppen från transportsektorn. Infrastruktur för laddning av elfordon och tankning av vätgas är avgörande för att alternativa bränslen ska kunna användas inom transportsektorn. Även om flera studier har analyserat infrastrukturen för offentliga elbussar har bränslecellsbussar inte varit föremål för sådana omfattande analyser. Dessutom finns det en lucka i litteraturen när det gäller jämförelsen av infrastruktur för dessa två typer av fordon och deras skillnader i fråga om kostnader och tankningsschema. Syftet med studien är att genomföra en teknisk-ekonomisk analys av infrastruktur för tankning av el respektive vätgas för att avkarbonisera offentliga bussar, med hjälp av förnybara källor för att producera förnybar el och grön vätgas. Resultatet är ett förslag till systemutformning med avseende på tankstationens storlek, lagringssystemets kapacitet, kapaciteten för förnybar energi, storleken på systemet för vätgasproduktion på plats och det optimerade tankningsschemat. Systemet modelleras för att minimera den totala systemkostnaden samtidigt som den nuvarande service nivån förbussarna bibehålls. Effekten av elmarknadspriser, efterfrågeavgifter och varierande energiefterfrågan från bussarna på den optimala systemkonfigurationen och schemat behandlas också. Scenarier utvecklas för att studera olika nivåer av nyinstallerad förnybar kapacitet och hur  dessa påverkar kostnaden, bussarnas tankningsscheman och infrastrukturens utformning. Det linjära programmeringsproblemet med blandade heltal modellerades med hjälp av Python. Modellen tillämpas på fallstudien av en busslinje i Umeå. En ändstation valdes ut för att placera tankstationerna. Resultaten visar att det mest ekonomiska alternativet är att elektrifiera linjen med elförsörjning endast från nätet. För scenarier med ytterligare installerad kapacitet för förnybar energi är alternativet med 50 % integrering av ny installerad kapacitet det mest ekonomiskt lönsamma. I båda dessa fall finns det ingen installation av BESS vid laddningsstationen. Infrastrukturen för elbussar är billigare än infrastrukturen för vätgas i alla scenarier, men dessa värden närmar sig varandra när integrationen av förnybar energi ökar. När det gäller vätgasinfrastruktur är scenariot med 50 % integrering av förnybar energi det minst kostsamma. Även om infrastrukturen för elbussar är billigare än infrastrukturen för vätgasbussar har vätgasbussar fördelar i form av betydligt större räckvidd och därmed större flexibilitet när det gäller tankning. I beslutsprocessen för att ersätta en busslinje med fossila bränslen med en busslinje med alternativa bränslen måste man därför ta hänsyn till de olika alternativens flerdimensionella nivå.