Renewable energy will presumably constitute most of the energy production within the next coming years. Both globally and in Sweden the governments continuously implement new guidelines to enable more renewable energy in the energy system. This implicates higher amount of intermittent energy resources, for instance wind power, which can be a challenge due to electricity demand and electricity production. There are several solutions which can be implemented in order to adapt the electricity production to the electricity demand, one of them is a power-to-power system.    This project aims to analyze whether a power-to-power system with hydrogen storage can be profitable. A power-to-power system is defined by storing the surplus power production from intermittent energy resources as form of hydrogen. The hydrogen will at a future time be generated back to power when the electricity demand increases. In the examined work the hydrogen is produced through a water electrolysis with electricity from wind power when the electricity prices are low. The hydrogen will be used in fuel cells to generate electricity which can be sold when the electricity prices are high. The project investigates two counties with different amount of installed capacities from wind power. Two scenarios are applied for the two counties, what distinguish each scenario is the limit of electricity price when the electricity from wind power starts being utilized to produced hydrogen instead of transferred to the electricity grid.   The results indicates that the electricity price need to reach a high level for the system to be profitable. It is not likely the electricity prices will reach that level more than a few times a year considering the electricity price levels the last couple of years.

År 2045 är det långsiktiga målet för Sverige att inte ha några nettoutsläpp av växthusgaser. För att nå nettonollutsläpp görs satsningar på förnybara energikällor som vind- och solenergi. Dessa energikällor har en ojämn energiproduktion och på grund av det ökar intresset för att lagra energin, vilket är möjligt med vätgas. Syftet med examensarbetet är att utreda möjligheterna för ett radhus, punkthus och lamellhus placerade i Gävle att bli självförsörjande med solceller och vätgaslager. Studien är baserad på datainsamling och simulering. Simuleringar utförs i programvarorna IDA ICE och Winsun PV för att ta fram byggnadernas energianvändning och solelproduktion. Simuleringar utförs även i Excel där en egen beräkningsmodell har skapats för vätgassystemet. Det som presenteras i rapportens metod är hur beräkningsmodellen har byggts upp och de grundekvationer som har använts. De frågeställningar som ställs och besvaras är: Hur påverkas självförsörjningsgraden av el och värme för flerbostadshus genom installation av solceller och vätgaslagring? Hur påverkar husens utformning självförsörjningsgraden? Hur påverkar solceller och vätgaslager husens utsläpp av växthusgaser? Husmodellerna som analyseras har olika förutsättningar och förses med olika storlekar på elektrolysör och vätgaslager samt ett varierat antal bränsleceller. Husmodellerna utgår alla ifrån ett tomt lager och simuleras för två år. När analysen är genomförd utses de mest lämpade husmodellerna med högst självförsörjningsgrad. Därefter görs en analys av hur stora besparingar av växthusgasutsläpp som kan göras vid inrättande av solcells- och vätgassystem. Resultatet visar att självförsörjningsgraden är som högst för radhuset och punkthuset. För dessa system är självförsörjningsgraden 93 % respektive 89%. Lamellhuset har lägst självförsörjningsgrad, 71 %. Slutsatsen är att antal hushåll att försörja samt de olika husmodellernas förutsättningar att installera solceller har en betydande inverkan på självförsörjningsgraden. Vid inrättandet av solcells- och vätgassystem minskar utsläppen av växthusgaser med 36– 44 %. Följande visar på att inrättande av hållbara energisystem är en förutsättning för omställningen till förnybara energisystem och därmed nå klimatmålen. / In 2045, the long-term goal for Sweden is to have no net emissions of greenhouse gas. To reach net zero emissions, investments are made in renewable energy sources such as wind and solar energy. These energy sources have an uneven energy production, due to this there is an increase in interest for storing energy in the form of hydrogen. The aim of the thesis is to investigate the possibilities for a terraced house, tower block and low-rise apartment building located in Gävle to become self-sufficient with solar power and hydrogen storage. The study is based on data collection and simulation. The software IDA ICE and Winsun PV were used to simulate the buildings electricity needs and solar production. In Excel, a separate calculation model has been created for the hydrogen system. The method of the report presents how the calculation model has been constructed from the basic equations used. The question statements are: How is the degree of self-sufficiency of electricity and heat for apartment buildings affected by the installation of solar cells and hydrogen storage? How does the design of the houses affect the degree of self-sufficiency? How do solar cells and hydrogen storage affect greenhouse gas emissions? The house models analyzed have different prerequisites and are equipped with different sizes of electrolyser, fuels cells and hydrogen storage. The house models are all based on an empty storage and simulated for two years. Once the analysis is completed, the most suitable house model with the highest self-sufficiency rate is selected. This is followed by an analysis of how much greenhouse gas emissions can be saved by installing a solar and hydrogen system. The results shows that the self-sufficiency is highest for the terraced house and tower block. For these systems, the degree of self-sufficiency is 93% and 83%. The low-rise building has the lowest degree of self-sufficiency, 71%. The conclusion is that the number of households to support and the various house models’ conditions for installing solar cells have a significant impact on the degree of self-sufficiency. When using solar cells with hydrogen storage, greenhouse gas emissions are reduced by 36-44%. This shows that the establishment of sustainable energy systems is the prerequisite for the transition to renewable energy systems in order to reach the climate goals.

This work aims and is based on a desire by Euromekanik AB and PowerCell AB to design a calculation model for energy optimization and dimensioning of hydrogen storage. For this, a simulation tool has been created, which in this work is evaluated based on a project Euromekanik and PowerCell have with the brewery ÅBRO. ÅBRO requests the results of 10 trucks that are to be refueled with self-produced hydrogen, the hydrogen is also to be converted and support the own electricity consumption. The hydrogen system broadly consists of an electrolyser, fuel cell and hydrogen storage.  The questions that were asked and answered was: How should the components be dimensioned? How should the warehouse be dimensioned? Which scenario is the most energetically and financially profitable? What could further expansion of energy production look like? The scenarios were divided into three different ones with different sizes of electrolyser. After that, they were divided into a and b scenarios, which had different sizes of fuel cell. When the analysis was completed, the two best scenarios with the optimal storage size was selected, then an analysis is made of how the installation of a wind turbine would have worked in combination with these systems in comparison to expanding the solar cell plant. The result obtained is that the method part answers how a calculation model for energy optimization and dimensioning of hydrogen storage can look like. Scenario 2a with storage size of 1 ton is best from an economic and energy perspective. However, if energy production were to be expanded further, scenario 3a with a storage size of 1.5 tones would be best from an energy perspective.

Uppsala is growing at a fast rate and todays powergrid cannot support the increase in population hence the power grid must be relieved. We can accomplish this through peak shaving.  The mobility house Dansmästaren in Rosendal was built with the purpose of serving as a test bed for technical systems that have the task of relieving the power grid. It does this by applying the peak shaving technique to reduce the energy use, which mainly comes from the electric car chargers that is in Dansmästaren. Uppsala Parkering AB (UPAB), which runs Dansmästren is currently building a second mobility house in Rosendal called Brandmästaren. This report presents a comprehensive analysis of what kind of energy storage system Brandmästaren should have to streamline it's peak shaving.  The results showed that there are many ways to improve the energy storage system. But a detailed cost estimate is needed to know which of the alternatives is the most cost-effective.

The interest in hydrogen as an energy carrier is growing. The whole world is investing in development of the technology surrounding hydrogen. In general the research regarding hydrogen focuses on hydrogen as an energy carrier, either for transportation as fuel or for storage and usage at a more profitable time or in times of need. In Sweden most of the current research focus on the transportation sector. This thesis explores the other part, stored hydrogen used at a more profitable time. A biogas-plant outside Uppsala city is used as a case exploring if the investment in hydrogen production and storage in combination with a battery storage is economically feasible. A model of a battery, an electrolyser and a hydrogen storage were created in Simulink where the output is the power flow: optimised towards the highest economic profit. Then, an economic analysis is made to explore the feasibility of the investment. The results show that the investment is not feasible in 2021. If the investment cost of the hydrogen system is reduced by 60%, the maintenance costs are reduced by 20% and the profit is increased by 50% the investment becomes feasible with a payback period of 15,2 years. These changes are reasonable in the coming 10 to 20 years with hydrogen technology developing and an increasingly unstable electric grid allowing for higher compensation for frequency regulating services. / Intresset för vätgas som energibärare växer. Hela världen investerar i forskningen kring vätgas. Oftast inriktar forskningen sig på vätgas som en energibärare med två tydliga huvudfokus: som bränsle för transporter eller för lagring och att använda energin vid ett bättre tillfälle. I Sverige fokuserar den mesta forskningen på transportsektorn. Denna rapport bearbetar den andra delen, att använda vätgas för lagring och utnyttja den vid ett mer lönsamt tillfälle eller vid behovssitutioner, till exempel då elnätet blir instabilt. En biogasanläggning utanför Uppsala används som ett fall för att undersöka om investeringen i vätgasproduktion och lagring i kombination med ett batterilager är ekonomisk lönsamt. En modell av ett batteri, en elektrolysör och ett vätgaslager skapades i Simulink där utparametern är effektflödet optimerad mot ekonomisk lönsamhet. Sen undersöktes systemet ekonomiskt utifrån effektflödet för att undersöka om investeringen var lönsam. Resultatet visade att så inte var fallet: det krävs en sänkt investeringskostnad för vätgassystemet med 60%, de årliga kostnaderna behöver sjunka med 20% och den årliga vinsten behöver öka med 50% för att investeringen ska bli lönsam med en återbetalningstid på 15,2 år. Dessa förändringar kan dock ske inom de kommande 10 till 20 åren då vätgasteknologin fortsätter utvecklas samtidigt som ett allt mer instabilt elnät bidrar till möjligheten för ökad ersättning för frekvensregleringstjänster.

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.