Commercial feasibility of a green power-to-methanol value chain

Abstract

En la lucha mundial por mitigar el cambio climático se ha intensificado la búsqueda de soluciones neutras en emisiones de CO2. Al integrar la generación de electricidad renovable, la electrólisis de hidrógeno y las tecnologías de captura y utilización de carbono, la síntesis de metanol verde (MeOH) representa una de las soluciones más interesantes para la descarbonización. Para el despliegue generalizado de estas cadenas de valor de la energía verde al metanol es necesario poner de relieve la viabilidad comercial. Se constata que los costes de producción están fuertemente relacionados con la localización, la escala y las tecnologías aplicadas. Por lo tanto, los costes de producción se evalúan dentro de los límites de un proyecto real y el primero a escala industrial de conversión de energía verde en metanol en Alemania, WESTKÜSTE100. Los costes de H2, determinados por los costes y la utilización del electrolizador, así como por los costes de electricidad, dominan los costes de producción de MeOH ecológico y ofrecen la mayor palanca para futuras reducciones de costes. Debido a su escala, WESTKÜSTE100 puede producir más barato que sus homólogos que operan plantas de demostración. En el mercado actual, el MeOH verde no es competitivo con su homólogo fósil. Sin embargo, la escasa producción mundial de MeOH verde, unida a la creciente demanda de alternativas neutras en carbono, podría permitir su viabilidad comercial. Sólo si se pueden cerrar contratos bilaterales a largo plazo, WESTKÜSTE100 podrá alcanzar la viabilidad comercial.

In the global strive for climate change mitigation the search for CO2-neutral solutions has intensified. Integrating renewable electricity generation, hydrogen electrolysis as well as Carbon Capture and Utilization technologies, the synthesis of ‘green’ methanol (MeOH) represents one of the most interesting solutions for economy-wide decarbonization. However, for widespread deployment of such Green Power-to-Methanol value chains the commercial feasibility must be highlighted. This thesis aims to contribute to that by assessing the per-ton production costs and juxtaposing these with achievable market prices. It is found that production costs are strongly related to location, scale and applied technologies. Therefore, production costs are assessed within the boundaries of a real-life, and first industrialscale Green Power-to-Methanol project in Northern Germany, WESTKÜSTE100. H2 costs, determined by electrolyzer costs and utilization as well as electricity costs, dominate the green MeOH production costs and offer the greatest lever for future cost reductions. Due to its scale, WESTKÜSTE100 can assumedly produce cheaper than its peers operating demonstration plants. Under current market conditions, green MeOH is not competitive with its fossil counterpart. Very low production of green MeOH worldwide paired with increasing demand for carbon-neutral alternatives could nonetheless allow commercial feasibility. Willingness to pay the green premium of 150 to 266 percent is identified in the chemical and petrochemical industry and the shipping sector. Only given that long-term bilateral contracts can be closed, WESTKÜSTE100 can achieve commercial feasibility.