Transportation of hydrogen for energy transition: financial analysis and strategic implications for the industry

Felipe Huerta

Diplomová práce

Alternativní formy skladování a přepravy vodíku pro přechod na novou energetiku: popisná analýza technologií, odhad nákladů a porovnání dopravců

Anotace:

Tato práce zkoumá dynamiku nákladů na logistiku vodíku se zaměřením na mezistupně, jako je skladování, přeprava a konverze a rekonverze nosičů. Studie hodnotí čtyři způsoby přepravy: stlačený vodík prostřednictvím repasovaných potrubí a zkapalněný vodík, čpavek a metanol přepravovaný nákladními automobily. Hlavním cílem je identifikovat nákladově nejefektivnější logistická řešení na základě různých přepravních vzdáleností a průchodnosti vodíku a zároveň zohlednit klíčové technické, ekonomické a technologické faktory připravenosti. Každá fáze je analyzována na základě vyhodnocení potřebného vybavení, procesů na cestě, energetické náročnosti a ztrát dopravce, přičemž pro všechny cesty je použit pevný objem vodíku a přepravní vzdálenost. Vyhodnocení nákladů zahrnuje kapitálové výdaje (CAPEX), fixní náklady, variabilní náklady a spotřebu energie, které jsou pro konzistentní vyhodnocení přepočteny na roční náklady. Celkové roční náklady jsou odvozeny součtem provozních a investičních výdajů, což vede ke specifickým nákladům na produkt vyjádřeným v eurech na kilogram vodíku (EUR/kg H₂). Jako nákladově nejefektivnější varianta se jeví opětovné využití potrubí s cenou 1,86 EUR/kg H₂, která výrazně převyšuje alternativy využívající nákladní automobily. Přestože potrubní doprava nabízí jak nákladovou efektivitu, tak zvýšenou bezpečnost, její rozsáhlé nasazení vyžaduje další technické ověření a regulační podporu. Za okolností, kdy je opětovné využití potrubí nepraktické, představují nezbytnou alternativu přepravci vodíku na nákladních vozidlech, přičemž každý z nich představuje odlišnou nákladovou a technickou výzvu. Methanol nabízí účinnou a nákladově relativně konkurenceschopnou možnost přepravy, ale je omezen průmyslovým nasazením základní infrastruktury, jako jsou přepravní návěsy. Kapalný vodík je sice schopen přepravovat velké objemy, ale zůstává nákladný kvůli energeticky náročnému zkapalňování, přestože těží z nízkých nákladů na přeměnu a mírné technologické vyspělosti. Čpavek, který těží ze zavedeného komerčního trhu a příznivých manipulačních vlastností, čelí ekonomickým omezením kvůli vysokým nákladům na přeměnu a souvisejícím rizikům toxicity. Přepracování potrubí si i nadále udržuje svou nákladovou výhodu na různé vzdálenosti a při různých vstupních průtocích vodíku, což posiluje jeho ústřední roli v budoucí vodíkové infrastruktuře v Evropě. Ve všech způsobech přepravy zůstávají hlavními nákladovými faktory kapitálové výdaje spojené se skladováním, přeměnou, rekonverzí a infrastrukturou, což podtrhuje zásadní význam dosažení úspor z rozsahu. K zajištění bezpečných a škálovatelných dodávek musí Evropská unie rozvíjet regulační rámce, motivovat k rozvoji rozsáhlých projektů a posilovat strategická partnerství s potenciálními dodavatelskými zeměmi. Vytvoření diverzifikované, robustní a dobře regulované logistické sítě pro vodík bude mít v konečném důsledku zásadní význam pro podporu ambice Evropy stát se lídrem světového vodíkového hospodářství.

Abstract:

This thesis investigates the cost dynamics of hydrogen logistics, focusing on intermediary stages such as storage, transportation, and carrier conversion and reconversion. The study evaluates four transportation pathways: compressed hydrogen via repurposed pipelines, and liquefied hydrogen, ammonia, and methanol transported by truck. The primary goal is to identify the most cost-effective logistical solutions based on varying transportation distances and hydrogen throughput, while also considering key technical, economic, and technological readiness factors. Each stage is analyzed by evaluating required equipment, pathway processes, energy demand, and carrier losses, with a fixed hydrogen volume and transportation distance applied across all pathways. Cost evaluation includes capital expenditure (CAPEX), fixed costs, variable costs, and energy consumption, which are annualized to provide a consistent assessment. The total annual cost is derived by summing operational and investment expenses, resulting in specific product costs expressed in euros per kilogram of hydrogen (EUR/kg H₂). Repurposing pipelines emerges as the most cost-effective option at 1.86 EUR/kg H₂, significantly outperforming truck-based alternatives. While pipeline transportation offers both cost efficiency and enhanced safety, its large-scale deployment requires further technical validation and regulatory support. In circumstances where pipeline repurposing is impractical, truck-based hydrogen carriers represent a necessary alternative, each presenting distinct cost and technical challenges. Methanol offers an efficient and relatively cost-competitive transport option but is constrined by the limited industrial deployment of essential infrastructure, such as transport trailers. Liquid hydrogen, while capable of transporting large volumes, remains costly due to energy-intensive liquefaction, despite benefiting from low reconversion costs and moderate technological maturity. Ammonia, benefiting from an established commercial market and favorable handling properties, faces economic constraints due to its high reconversion costs and associated toxicity risks. Pipeline repurposing continues to maintain its cost advantage across varying distances and input hydrogen flow rates, reinforcing its central role in Europe’s future hydrogen infrastructure. Across all transportation pathways, capital expenditures related to storage, conversion, reconversion, and infrastructure remain the primary cost drivers, underscoring the critical importance of achieving economies of scale. To ensure a secure and scalable supply, the European Union must advance regulatory frameworks, incentivize the development of large-scale projects, and strengthen strategic partnerships with potential supplier countries. Ultimately, the establishment of a diversified, robust, and well-regulated hydrogen logistics network will be essential for supporting Europe’s ambition to lead the global hydrogen economy.

Klíčová slova

vodík, logistika, analýza nákladů, strategie

Keywords

Strategy, Cost Analysis, Hydrogen, Logistics

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 8. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 5. 6. 2025
• Vedoucí: Vladimír Hönig
• Oponent: Petr Procházka

Vysoká škola ekonomická v Praze

Magisterský studijní program:
International Management