An Economic Evaluation on Hydrogen Production Technologies and Hydrogen Applications

Tesis Energía y Ambiente (maestría) - Instituto Tecnológico de Buenos Aires, Buenos Aires - Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe, 2023 "The main objective of the study is to present a comprehensive and, above all, updated overview of the hydrogen demand and supply situation. The physical and chemical properties of hydrogen are presented, together with an explanation of its major advantages and disadvantages as an energy carrier compared to other fuels currently in use. It also explains the importance of hydrogen on the world stage, as one of the main vectors for sustainable economic development worldwide. There are numerous uses for hydrogen nowadays. It can be used, for example, as a feedstock in several industrial processes, as an energy carrier or reserve, and as one of the main fuels to decarbonise transport. This work explains the current situation of hydrogen demand, showing the most relevant applications at present and those that are emerging as highly probable alternatives in the short term. Furthermore, estimates of future hydrogen demand are also presented. Regarding hydrogen production methods, firstly, a technical analysis is presented, explaining the characteristics of the different production methods available at present. Subsequently, an analysis of production costs is carried out, taking into account the main alternatives. A sensitivity analysis is also carried out on these alternatives to appreciate with clarity which are the factors that have the greatest impact on the final cost of hydrogen production for each method. One of the most notable conclusions of the report is the fact that, at current fossil fuel prices and associated emissions costs, zero- or low-emission hydrogen production methods are cost competitive against hydrogen produced from natural gas (the most widely used technology today). It is also highlighted how the global context of recent years has led to an accelerated development of hydrogen technologies and their deployment". "El principal objetivo del trabajo es presentar un panorama completo y, sobre todo, actualizado de la situación de la demanda y oferta de hidrógeno. Se presentan las cualidades físicas y químicas del hidrógeno, junto con una explicación de sus mayores ventajas y desventajas como portador de energía, en comparación con otros combustibles utilizados actualmente. También se explica la importancia del hidrógeno en el escenario mundial, como uno de los vectores principales para lograr un desarrollo económico sustentable a nivel mundial. Los usos del hidrógeno van desde materia prima en muchos procesos industriales, como portador o reserva de energía y como uno de los principales combustibles para descarbonizar el transporte. En este trabajo se explica la situación actual de la demanda de hidrógeno, mostrando las aplicaciones de mayor relevancia en la actualidad, y aquellas que se perfilan como alternativas ampliamente probables en el corto plazo. También se presentan estimaciones de la demanda de hidrógeno a futuro. En cuanto a los métodos de producción de hidrógeno, en primer lugar, se presenta un análisis técnico, explicando las características de los distintos métodos de producción desarrollados hoy en día. Posteriormente se realiza un análisis de costos de producción teniendo en cuenta las principales alternativas. También se realiza sobre estas un análisis de sensibilidad para apreciar con claridad cuáles son los factores que mayor impactan en el costo final de la producción de hidrógeno para cada método. Una de las conclusiones más notables del trabajo es el hallazgo de que, con los precios actuales de combustibles fósiles y los costos asociados a las emisiones, el hidrógeno de nulas o bajas emisiones tiene un costo competitivo frente al hidrógeno producido a partir de gas natural (la tecnología más utilizada en la actualidad). También se destaca como el contexto mundial de los últimos años ha conllevado a un acelerado desarrollo de las tecnologías de hidrógeno y su implementación."