Hydrogen : make Finland great again?
Borenius, Janniina (2025)
Diplomityö
2025
School of Energy Systems, Ympäristötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025060962855
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025060962855
Tiivistelmä
Green hydrogen has gathered enormous interest, political support, and growth expectations globally. It can help to decarbonize the challenging energy sector including long-distance transportation and industry. The Finnish government has an ambitious goal to produce one million tons of green hydrogen by 2030.
The theory includes insights into a future electricity system, and the potential of green hydrogen production in Finland. In this study, PLEXOS energy system modelling software is used to model a future electricity systems for 2035. This study demonstrates an energy system where a high share of renewable energy is added to the current electricity system with limited energy storage capacities. In addition, there are three green hydrogen production models including the political goal, domestic use, and export potential. Hydrogen is produced using a hybrid energy system.
The results indicate that the high share of variable renewable energy in the future electricity system will set challenges in balancing the electricity supply and demand. The results emphasized the requirement for long-term energy storage systems due to the high share of wind power and the high winter electricity demand in Finland. Green hydrogen production requires a lot of electricity and there are currently many challenges regarding the timeline, electricity grid, and electricity production capacity, which makes achieving the green hydrogen production goals challenging. Vihreä vety on kerännyt kasvavaa kiinnostusta ja poliittista tukea maailmanlaajuisesti. Vety on tärkeä osa energiajärjestelmää, sillä se voi auttaa vähentämään hiilidioksidi päästöjä haastavalla energia sektorilla. Suomen hallituksella on kunnianhimoinen tavoite tuottaa miljoona tonnia vihreää vetyä vuoteen 2030 mennessä.
Tutkimus keskittyy tulevaisuuden sähköjärjestelmään, jossa tarkastellaan vihreän vedyn tuotanto mahdollisuuksia Suomessa. Työssä käytetään PLEXOS-energiajärjestelmän mallinnusohjelmistoa Suomen sähköjärjestelmän mallinnukseen vuodelle 2035. Tämä tutkimus demonstroi energiajärjestelmää, jossa suuri osuus uusiutuvaa energiaa lisätään nykyiseen sähköjärjestelmään, jossa energian varastointikapasiteetti on rajallinen. Lisäksi mallinnus osio sisältää kolme vihreän vedyn tuotantomallia, jotka ovat poliittinen tavoite, kotimainen vedyn käyttö ja vienti potentiaali. Vetyä tuotetaan hybridienergiajärjestelmällä.
Tulokset osoittavat, että vaihtelevan uusiutuvan energian suuri osuus tulevaisuuden sähköjärjestelmässä asettaa haasteita sähkön tuotannon ja kulutuksen tasapainottamiselle. Tuloksissa korostui pitkäaikaisten energian varastointijärjestelmien tarve, joka on sidoksissa tuulivoiman suureen osuuteen ja sähkön suureen kulutukseen talvella. Vihreän vedyn tuotanto vaatii paljon sähköä ja tällä hetkellä aikajanaan, sähköverkkoon ja sähkön tuotantokapasiteettiin liittyy monia haasteita, jotka tekevät vihreälle vedylle asetettujen tavoitteiden saavuttamisesta haastavia.
The theory includes insights into a future electricity system, and the potential of green hydrogen production in Finland. In this study, PLEXOS energy system modelling software is used to model a future electricity systems for 2035. This study demonstrates an energy system where a high share of renewable energy is added to the current electricity system with limited energy storage capacities. In addition, there are three green hydrogen production models including the political goal, domestic use, and export potential. Hydrogen is produced using a hybrid energy system.
The results indicate that the high share of variable renewable energy in the future electricity system will set challenges in balancing the electricity supply and demand. The results emphasized the requirement for long-term energy storage systems due to the high share of wind power and the high winter electricity demand in Finland. Green hydrogen production requires a lot of electricity and there are currently many challenges regarding the timeline, electricity grid, and electricity production capacity, which makes achieving the green hydrogen production goals challenging.
Tutkimus keskittyy tulevaisuuden sähköjärjestelmään, jossa tarkastellaan vihreän vedyn tuotanto mahdollisuuksia Suomessa. Työssä käytetään PLEXOS-energiajärjestelmän mallinnusohjelmistoa Suomen sähköjärjestelmän mallinnukseen vuodelle 2035. Tämä tutkimus demonstroi energiajärjestelmää, jossa suuri osuus uusiutuvaa energiaa lisätään nykyiseen sähköjärjestelmään, jossa energian varastointikapasiteetti on rajallinen. Lisäksi mallinnus osio sisältää kolme vihreän vedyn tuotantomallia, jotka ovat poliittinen tavoite, kotimainen vedyn käyttö ja vienti potentiaali. Vetyä tuotetaan hybridienergiajärjestelmällä.
Tulokset osoittavat, että vaihtelevan uusiutuvan energian suuri osuus tulevaisuuden sähköjärjestelmässä asettaa haasteita sähkön tuotannon ja kulutuksen tasapainottamiselle. Tuloksissa korostui pitkäaikaisten energian varastointijärjestelmien tarve, joka on sidoksissa tuulivoiman suureen osuuteen ja sähkön suureen kulutukseen talvella. Vihreän vedyn tuotanto vaatii paljon sähköä ja tällä hetkellä aikajanaan, sähköverkkoon ja sähkön tuotantokapasiteettiin liittyy monia haasteita, jotka tekevät vihreälle vedylle asetettujen tavoitteiden saavuttamisesta haastavia.