Life cycle climate impacts of Finland’s national hydrogen transmission network

Abstract

Finland’s gas transmission system operator Gasgrid has received a task from the Finnish state in 2022 to develop a national hydrogen transmission network. The aim of this master’s thesis was to assess the potential climate impacts of a 100-kilometre unit of Finland’s planned national hydrogen transmission network and which factors affect them. The assessment was conducted as a life cycle assessment (LCA). The life cycle assessment was conducted according to ISO 14040 and 14044 standards. The system boundary was defined as cradle-to-grave, and the functional unit was 100 kilometres of the national hydrogen transmission network. The impact category assessed was global warming potential over a hundred years (GWP₁₀₀). Because there was no primary data available, assumptions were made regarding the input values, and secondary data was used. This increases the uncertainty of the results and weakens comparability.

The total life cycle emissions of the network over a 40-year lifetime were 603 702 t CO₂e / 100 km. The emission intensity was 146 t CO₂e / TWh. Hydrogen leakage during the operational stage was identified as the most significant contributor to climate impacts. Sensitivity analysis revealed that even small changes in the leakage rates could significantly affect total emissions. Despite the significance of these emissions, the leakage-related emission intensity was still lower than that of the current methane network.

Suomen kaasun siirtoverkonhaltija Gasgrid on saanut vuonna 2022 Suomen valtiolta mandaatin kehittää kansallista vedynsiirtoverkkoa. Tämän diplomityön tavoitteena oli arvioida, mitkä ovat suunnitteilla olevan Suomen kansallisen vedynsiirtoverkon sadan kilometrin yksikön potentiaaliset ilmastovaikutukset, ja mitkä tekijät vaikuttavat niihin. Arviointi toteutettiin elinkaariarviointina (LCA). Elinkaariarviointi on toteutettu ISO 14040- ja 14044-standardien mukaisesti. Järjestelmän rajaus on kehdosta hautaan, ja toiminnallisena yksikkönä käytettiin sataa kilometriä kansallista vedynsiirtoverkkoa. Vaikutusluokkana arvioinnissa on ilmastonlämmityspotentiaali sadan vuoden aikana (GWP₁₀₀). Koska primääridataa ei ollut saatavilla, työssä on tehty oletuksia lähtöarvoihin liittyen, ja käytetty data on sekundääridataa. Tämä lisää tulosten epävarmuutta ja heikentää vertailtavuutta.

Vedynsiirtoverkon 40 vuoden elinkaaren aikaiset kokonaispäästöt olivat 603 702 t CO₂e / 100 km. Päästöintensiteetti oli 146 t CO₂e / TWh. Vedyn vuotaminen käyttövaiheessa osoittautui merkittävimmäksi ilmastovaikutusten aiheuttajaksi. Herkkyysanalyysi paljasti, että jo pienet muutokset vuotomäärissä voivat vaikuttaa merkittävästi kokonaispäästöihin. Vaikka vuodoista aiheutuvat päästöt olivat merkittäviä, niiden intensiteetti osoittautui alhaisemmaksi kuin nykyisen metaaniverkon vastaava päästöintensiteetti.