The exigent need to address climate change and its adverse effects is felt all around the world. As pioneers in tackling carbon emissions, the European Union continue to be head and shoulders above other continents by implementing policies and keeping a tab on its carbon dependence and emissions. However, being one of the largest importers of Natural Gas in the world, the EU remains dependent on a fossil fuel to meet its demands. The aim of the research is to investigate the barriers and constraints in the EU policies and framework that affects the natural gas decarbonization and to investigate the levelized cost of hydrogen production (LCOH) that would be used to decarbonize the natural gas sector. Thus a comprehensive study, based on existing academic and scientific literature, EU policies, framework and regulations pertinent to Natural gas and a techno economic analysis of possible substitution of natural gas with Hydrogen, is performed. The motivation behind choosing hydrogen is based on various research studies that indicate the importance and ability to replace to natural gas. In addition, Portugal provides a great environment for cheap green hydrogen production and thus chosen as the main region of evaluation. The study evaluates the current framework based on a SWOT ((Strength, Weakness, and Opportunities & Weakness) analysis, which includes a PESTEL (Political, Economic, Social, Technological, Environmental & Legal) macroeconomic factor assessment and an expert elicitation. The levelized cost of hydrogen is calculated for blue (SMR - Steam Methane Reforming with natural gas as the feedstock) and green hydrogen (Electrolyzer with electricity from grid, solar and wind sources). The costs were specific to Portuguese conditions and for the years 2020, 2030 and 2050 based on availability of data and the alignment with the National Energy and Climate Plan (NECP) and the climate action framework 2050. The sizes of Electrolyzers are based on the current Market capacities while SMR is capped at 300MW. The thesis only considers production of hydrogen. Transmission, distribution and storage of hydrogen are beyond the scope of the analysis. Results show that the barriers are mainly related to costs competitiveness, amendments in rules/regulations, provisions of incentives, and constraints in the creation of market demand for low carbon gases. Ensuring energy security and supply while being economically feasible demands immediate amendments to the regulations and policies such as incentivizing supply, creating a demand for low carbon gases and taxation on carbon. Considering the LCOH, the cheapest production costs continue to be dominated by blue hydrogen (1.33 € per kg of H2) in comparison to green hydrogen (4.27 and 3.68 € per kg of H2) from grid electricity and solar power respectively. The sensitivity analysis shows the importance of investments costs and the efficiency in case of electrolyzers and the carbon tax in the case of SMR. With improvements in electrolyzer technologies and increased carbon tax, the uptake of green hydrogen would be easier, ensuring a fair yet competitive gas market. / Det starka behovet av att ta itu med klimatförändringarna och deras negativa effekter är omfattande världen över. Den europeiska unionen utgör en pionjär när det gäller att såväl hantera sina koldioxidberoende och utsläpp som att implementera reglerande miljöpolitik, och framstår därmed som överlägsen andra stater och organisationer i detta hänseende. Unionen är emellertid fortfarande mycket beroende av fossilt bränsle för att uppfylla sina energibehov, och kvarstår därför som en av världens största importörer av naturgas. Syftet med denna forskningsavhandling är att undersöka befintliga hinder och restriktioner i EU: s politiska ramverk som medför konsekvenser avkolningen av naturgas, samt att undersöka de utjämnande kostnaderna för väteproduktion (LCOH) som kan användas för att avkolna naturgassektorn. Därmed utförs en omfattande studie baserad på befintlig akademisk och vetenskaplig litteratur, EU: s politiska ramverk och stadgar som är relevanta för naturgasindustrin. Dessutom genomförs en teknisk-ekonomisk analys av eventuella ersättningar av naturgas med väte. Valet av väte som forskningsobjekt motiveras olika forskningsstudier som indikerar vikten och förmågan att ersätta till naturgas. Till sist berör studien Portugal. som tillhandahåller en lämplig miljö för billig och grön vätgasproduktion. Av denna anledning är Portugal utvalt som den viktigaste utvärderingsregionen. Studien utvärderar det nuvarande ramverket baserat på en SWOT-analys ((Strength, Weakness, and Opportunities & Weakness), som inkluderar en PESTEL (Political, Economical, Social, Technological, Environmental och Legal) makroekonomisk faktoranalys och elicitering. Den utjömnade vätekostnaden beräknades i blått (SMR - Ångmetanreformering med naturgas som råvara) och grönt väte (elektrolyser med el från elnät, sol och vindkällor). Kostnaderna var specifika för de portugisiska förhållandena under åren 2020, 2030 och 2050 baserat på tillgänglighet av data samt anpassningen till den nationella energi- och klimatplanen (NECP) och klimatåtgärdsramen 2050. Storleken på elektrolyserar baseras på den nuvarande marknadskapaciteten medan SMR är begränsad till 300 MW. Avhandlingen tar endast hänsyn till produktionen av vätgas. Transmission, distribution och lagring av väte ligger utanför analysens räckvidd. Resultaten visar att hindren är främst relaterade till kostnadskonkurrens, förändringar i stadgar och bestämmelser, incitament och begränsningar i formerandet av efterfrågan på koldioxidsnåla gaser på marknaden. Att säkerställa energiförsörjning och tillgång på ett ekonomiskt hållbart sätt kräver omedelbara ändringar av reglerna och politiken, såsom att stimulera utbudet, att skapa en efterfrågan på koldioxidsnåla gaser och genom att beskatta kol. När det gäller LCOH dominerar blåväte beträffande produktionskostnaderna (1,33 € per kg H2) jämfört med grönt väte (4,27 respektive 3,68 € per kg H2) från elnät respektive solenergi. Osäkerhetsanalysen visar vikten av investeringskostnader och effektiviteten vid elektrolysörer och koldioxidskatten för SMR. Med förbättringar av elektrolys-tekniken och ökad koldioxidskatt skulle upptagningen av grön vätgas vara enklare och säkerställa en rättvis men konkurrenskraftig gasmarknad.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-292186 |
| Date | January 2021 |
| Creators | VASUDEVAN, ROHAN ADITHYA |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2021:69 |
Page generated in 0.007 seconds