Techno-economic assessment of green hydrogen production: study of ammonia production in Huelva

Abstract

El presente trabajo de fin de grado tiene como objetivo realizar un estudio tecno-económico de la producción de hidrógeno utilizando el excedente de energía solar fotovoltaica y eólica previsto para 2030. Este hidrógeno verde se suministrará a la fábrica de Palos de la Frontera de Fertiberia, que actualmente se abastece con hidrógeno gris, producido mediante reformado de metano con vapor (SMR). El hidrógeno será utilizado como materia prima para la producción de amoniaco verde que actualmente la fábrica vende como materia prima en la producción de fertilizantes. Se ha analizado la tecnología necesaria para la producción de este hidrógeno y, posteriormente,se ha comparado el CAPEX y el OPEX de 4 casos diferentes, uno optimista y otro pesimista para el almacenamiento en cavernas salinas y en tanques presurizados. El menor coste se obtiene para el almacenamiento en cavernas salinas. Sin embargo, si se pretende alcanzar una TIR del 10% en 15 años, el hidrógeno producido no será competitivo con el precio de mercado esperado para el año 2030, incluso si el excedente de energía renovable fuera gratuito. Finalmente, se han incluido los principales indicadores para la realización de un estudio del impacto ambiental del proyecto.

The aim of this final degree project is to carry out a techno-economic study of the production of hydrogen using the expected wind and solar PV curtailment for 2030. This green hydrogen will be provided to Fertiberia's Palos de la Frontera factory, which is currently supplied using grey hydrogen, produced by SMR. This hydrogen will be used as feedstock to produce green ammonia, which is currently sold by the factory as fertiliser. The technology needed to produce hydrogen has been analysed and, subsequently, the CAPEX and OPEX of 4 different scenarios have been compared, an optimistic and a pessimistic one for the storage in salt caverns and in pressurised tanks. The lower costs are obtained for salt cavern storage. Nevertheless, if an IRR of 10% is to be achieved in 15 years, the produced hydrogen will not be competitive with the expected market price in 2030, even if the surplus renewable energy were free of charge. Finally, the most relevant indicators for carrying out an environmental impact study of the project have been included.