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Travail de fin d'études et stage[BR]- Travail de fin d'études : Optimization of E-fuels Production and Water Utilisation in Remote Renewable Energy Hub with Carbon Capture and Storage[BR]- Stage

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Swerdtfegers, Hugo ULiège
Promoteur(s) : Ernst, Damien ULiège
Date de soutenance : 24-jui-2024/25-jui-2024 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/19896
Détails
Titre : Travail de fin d'études et stage[BR]- Travail de fin d'études : Optimization of E-fuels Production and Water Utilisation in Remote Renewable Energy Hub with Carbon Capture and Storage[BR]- Stage
Titre traduit : [fr] Optimisation de la production de biocarburant et de l'utilisation de l'eau dans un centre d'énergie renouvelable éloigné avec capture et stockage du carbone
Auteur : Swerdtfegers, Hugo ULiège
Date de soutenance  : 24-jui-2024/25-jui-2024
Promoteur(s) : Ernst, Damien ULiège
Membre(s) du jury : Léonard, Grégoire ULiège
Louveaux, Quentin ULiège
Dachet, Victor ULiège
Langue : Anglais
Nombre de pages : 80
Mots-clés : [en] RREH
[en] Energy
[en] CCS
[en] Renewable
[en] E-Fuel
Discipline(s) : Ingénierie, informatique & technologie > Energie
Centre(s) de recherche : Smart Grids Lab
Public cible : Chercheurs
Professionnels du domaine
Etudiants
Grand public
Autre
URL complémentaire : https://github.com/HugoSwerdtfegers/TFE_FT-Products
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en ingénieur civil électromécanicien, à finalité spécialisée en énergétique
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences appliquées

Résumé

[en] This report explores the techno-economics of producing carbon-neutral synthetic fuel using Remote Renewable Energy Hubs (RREH). A RREH is a Power-to-X concept that aims to integrate and optimize renewable resources, designed in a remote area where high-quality renewable resources are abundant and harvested. The entire energy supply chain is modeled to characterize connectivity between technologies and processes.

The reference scenario considers the production of carbon-neutral synthetic methane, powered by solar and wind energy in Algeria, for delivery to North-western European market by 2030 for a system supplying 10 TWh annually.

The model has been developed to integrate Direct Ocean Capture (DOC), capturing carbon dioxide in the water rather than in the air. Results indicate a cost reduced by 2.94\% for the DOC scenario. Sensitivity analysis considers various parameters, including investment costs and operational flexibility, revealing configurations lowering the price by 8.28\%.

The study was then extended to account for the system’s water output, by considering it as a by-product with potential utility for local communities. Findings illustrate a scenario in which water is priced at 3.09 €/t, equivalent to the one in Europe, facilitating the provision of fresh water to thousands of residents. Other more favorable configurations offer prices reduction of 9.1\%.


A multi-hub configuration is then created to compare different hub locations economically and then see the possible interactions between them. The results show that a hub at Cap Horn, in southern Chile, can deliver synthetic methane at a cost reduced by 13.36\% compared to the reference scenario.

Finally, the Fischer-Tropsch reaction is modeled to obtain synthetic fuels for decarbonizing the transport and aviation sectors (kerosene, diesel and gasoline). The implementation of several configurations suggests costs ranging from 2.41 €/kg to 2.13 €/kg, similar to those in the scientific literature. A techno-economic study shows optimistic prices reduces by 20.7\% and the impact of a change in electrolyzer efficiency.


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Access TFE_SWERDTFEGERS_HUGO.pdf
Description:
Taille: 3.94 MB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Swerdtfegers, Hugo ULiège Université de Liège > Master ingé. civ. électromec. fin. spéc. éner.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Léonard, Grégoire ULiège Université de Liège - ULiège > Department of Chemical Engineering > Intensif.des procéd. de l'indust.chim.basée sur l'anal.syst.
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Louveaux, Quentin ULiège Université de Liège - ULiège > Dép. d'électric., électron. et informat. (Inst.Montefiore) > Systèmes et modélisation : Optimisation discrète
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Dachet, Victor ULiège Université de Liège - ULiège > Dép. d'électric., électron. et informat. (Inst.Montefiore) > Smart grids
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
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