Sustainable development is one of the most important issues in todays’ industrial sector, and several markets are now looking for alternatives to fossil fuels. One of these solutions is hydrogen; a clean, easily combustible gas which can be used as fuel in several industrial processes, such as steel production and power generation. However, the production of green hydrogen is limited, and this is where the need for electrolysis emerges. Electrolysis is a way to produce green hydrogen by separating water into hydrogen and oxygen using energy. One crucial aspect is that this process requires extremely pure feedwater, also known as ultrapure water. To produce this water two main systems are investigated; reverse osmosis and membrane distillation, and they are compared from a techno-economic standpoint. Firstly, a literature review was made, which gave theoretical background of core concepts such as different types of electrolysis, water purification, as well as several financial models and theories used in the report. Based on this, calculations were made to analyse the possibility of running membrane distillation entirely on waste heat. From the data gathered the results showed that membrane distillation can be run entirely on waste heat from electrolysis, even with a 25% loss factor included. After the technological calculations, financial calculations were made to directly compare a reverse osmosis-based system with membrane distillation. OPEX and CAPEX for both systems were calculated over a 20-year period and then added together, producing a total price for reverse osmosis at 0,67 €/m3, whereas membrane distillation has a total price of 0,60 €/m3. An assessment of both electrolyser systems and the two water purification systems is made. The electrolyser inquiry ends with the conclusion that two of the electrolysis processes, Proton-Exchange Membrane and Alkaline Water, are suitable to combine with membrane distillation. With the comparative analysis between reverse osmosis and membrane distillation, a longer discussion regarding financial viability is made. The key takeaway here is that membrane distillation is cheaper, both in total and when calculating the net present value. Looking specifically at the membrane distillation market, the conclusion is that it is still in the earlier stages of development, and so customer relationships are crucial. This is reinforced through the value proposition model, which shows that the company should put focus on customer relationships with their product model. / Hållbar utveckling är en av de mest kritiska frågorna i dagens industrisektor, och flera aktörer söker alternativ till fossila bränslen. En av dessa lösningar är väte; en ren, lättantändlig gas som kan användas som bränsle i flera industriella processer, såsom stål- och kraftproduktion. Produktionen av hållbart grönt väte är idag småskalig och därav uppstår ett ökat behov av elektrolys. Elektrolys är ett sätt att producera grönt väte genom att separera vattenmolekyler till väte och syre med hjälp av energi. En avgörande aspekt är att denna process kräver extremt rent inmatningsvatten, även känt som ultrarent vatten. För att producera detta vatten undersöks två metoder; omvänd osmos och membrandestillation, och de jämförs ur en tekno-ekonomisk synvinkel. Projektet inleds med en litteraturundersökning, som ger en teoretisk bakgrund av kärnkoncept såsom olika typer av elektrolys, vattenrening, samt flera ekonomiska modeller och teorier som används i rapporten. Baserat på detta görs beräkningar för att konstatera om spillvärmen från elektrolysprocessen räcker för membrandestillationen. Utifrån de insamlade uppgifterna visar resultaten att membrandestillation kan köras helt på spillvärme från elektrolys, även med en 25% förlustfaktor inkluderad. Efter de tekniska beräkningarna gjordes ekonomiska beräkningar för att direkt jämföra ett system baserat på omvänd osmos och membrandestillation. OPEX och CAPEX för båda systemen beräknades över en 20-årsperiod och summerades, vilket gav ett totalpris för omvänd osmos vid 0,67 €/m3, medan membrandestillation har ett totalpris på 0,60 €/m3.Analysen av elektrolysörerna konstaterar att ’Proton-Exchange Membrane’ och ’Alkaline Water’ är två lämpliga metoder att kombinera med membrandestillation. Analysen av omvänd osmos och membrandestillation innehåller en längre diskussion om ekonomisk lönsamhet. I den jämförande analysen mellan omvänd osmos och membrandestillation hålls en längre diskussion om ekonomisk bärkraft. Det viktigaste med detta är att membrandestillation är billigare, både totalt och vid beräkning av nuvärdet. Slutligen görs en fallstudie av ett membrandestillationsföretag. Slutsatsen är att marknaden fortfarande befinner sig i de tidigare utvecklingsstadierna, och därför är kundrelationer avgörande. Detta förstärks genom modellen för värdeerbjudande, som visar att företaget bör fokusera på dessa relationer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-298250 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Mässgård, Hampus, Jonsson, Arvid |
| Publisher | KTH, Industriell ekonomi och organisation (Inst.) |
| 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 ; 2021:89 |
Page generated in 0.1945 seconds