Cost optimization of compressed hydrogen gas transport via trucks and pipelines

Abstract

The global energy landscape faces significant challenges, necessitating a transition toward alternative energy sources to mitigate energy consumption and greenhouse gas emissions. Hydrogen emerged as a versatile energy carrier with immense potential, particularly in the realm of transportation. However, the lack of a comprehensive hydrogen infrastructure poses a critical barrier to its widespread adoption. By examining various important factors including the pressure level, transported capacity, trailer capacity, pipeline diameter, pressure drop, and transport distance, this study aims to optimize the hydrogen supply chain and improve the cost-effectiveness of compressed hydrogen gas transportation. Five major delivery modes, encompassing compressed gas trucks and pipelines of varying diameters, are evaluated. This research offers valuable insights into the costs associated with hydrogen delivery within the European context. It reveals that the total levelized cost of hydrogen transportation (LCOHT) ranges from 0.3 to 3.44 € kg−1. These cost fluctuations are observed over transport distances that extend from 25 to 500 km and are dependent upon varying hydrogen demand levels, encompassing quantities of up to 100 000 kg per day. Based on the results, optimal choices for transport infrastructure are identified considering factors such as distance and hydrogen demand.

Die globale Energielandschaft steht vor großen Herausforderungen, die einen Übergang zu alternativen Energiequellen erforderlich machen, um den Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen zu verringern. Wasserstoff hat sich als vielseitiger Energieträger mit großem Potenzial erwiesen, insbesondere im Verkehrsbereich. Das Fehlen einer umfassenden Wasserstoffinfrastruktur stellt jedoch ein entscheidendes Hindernis für seine breite Einführung dar. Durch die Untersuchung verschiedener wichtiger Faktoren wie Druckniveau, Transportkapazität, Anhängerkapazität, Pipelinedurchmesser, Druckabfall und Transportentfernung zielt diese Studie darauf ab, die Wasserstoffversorgungskette zu optimieren und die Kosteneffizienz des Transports von komprimiertem Wasserstoffgas zu verbessern. Es werden fünf wichtige Lieferarten bewertet, die Druckgas-LKWs und Pipelines mit unterschiedlichen Durchmessern umfassen. Diese Untersuchung bietet wertvolle Einblicke in die Kosten, die mit der Lieferung von Wasserstoff im europäischen Kontext verbunden sind. Sie zeigt, dass die Gesamtkosten für den Wasserstofftransport (LCOHT) zwischen 0,3 und 3,44 € kg-1 liegen. Diese Kostenschwankungen werden über Transportentfernungen von 25 bis 500 km beobachtet und hängen von der unterschiedlichen Wasserstoffnachfrage ab, die Mengen von bis zu 100 000 kg pro Tag umfasst. Auf der Grundlage der Ergebnisse werden unter Berücksichtigung von Faktoren wie Entfernung und Wasserstoffnachfrage optimale Entscheidungen für die Transportinfrastruktur getroffen.