Techno-ökonomische Analyse von Transportoptionen für Power-to-X-Produkte

Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wurde ein Transportmodell für Power-to-XProdukte entwickelt, um die Transportkosten für Wasserstoff, Ammoniak und Methanol zu berechnen. Die Herstellung der berücksichtigten Produkte erfolgt zurzeit aus fossilen Energieträgern. Um die angestrebte Klimaneutralität zu erreichen, ist eine Defossilisierung der Herstellungsprozesse notwendig. Mit der Umstellung der Herstellungsprozesse können die Produkte künftig in weiteren Regionen mittels regenerativer Energien hergestellt werden. Deshalb sind für die Verbraucher im industriellen Bereich, die sich verändernden Transportkosten in Abhängigkeit von Produktionsmenge und Entfernung von großem Interesse.
Für die Ermittlung der Transportkosten wurde in im ersten Schritt eine techno-ökonomische Analyse durchgeführt. Auf Basis der Erkenntnisse aus der Analyse wurde anschließend das Transportmodell entwickelt, das sich in die Bereiche Konfektionierung, Speicherung, Transport und Entpackung unterteilt. Für die automatisierte Berechnungen der Transportkosten wurde ein Computerprogramm in Python geschrieben. Durch Interaktion des Anwenders mit dem Programm können die Standorte frei ausgewählt werden und für das Projekt individuelle Produktionsmengen in Form von jährlichen Zeitreihen oder Jahresproduktionen verwendet werden. Mit diesen Informationen und den hinterlegten Annahmen werden die Transportkosten nach der Annuitätenmethode berechnet. Die Überprüfung des Programms auf seine Funktionalität wurde mittels einer Beispielrechnung für den Transport von Australien nach Deutschland per Schiff durchgeführt. Aus der Berechnung ergeben sich heutige Transportkosten für flüssigen Wasserstoff von 17,9 €/kgH2 , Liquid Organic Hydrogen Carrier LOHC von 3,92 €/kgH2 , Ammoniak von 92,72 €/tAmmoniak und Methanol von 123,23 €/tMethanol. Die Validierung der Ergebnisse wurde mit Literaturwerten durchgeführt, die ebenfalls die Kosten für den Transport von Australien nach Deutschland per Schiff berechnet haben. Bei dem Vergleich zeigte sich, dass die Kosten von flüssigem Wasserstoff, LOHC und Ammoniak oberhalb der Literaturwerte liegen. Nur Methanol liegt im oberen Bereich der Literaturwerte. Die Abweichungen sind darauf zurückzuführen, dass in der Literatur mit kleineren spezifischen Kosten der Schiffe gerechnet wird. Weiterhin sorgen die geringen Produktionsmengen von Methanol und Ammoniak für eine geringe Auslastung der Schiffe, wodurch höhere Transportkosten entstehen.