Techno-economic aspects of hydrogen storage solutions: a systematic literature review

The “Net-zero” goals accelerated the efforts towards renewable energy sources. Nonetheless, renewable are characterised by seasonality, which creates the need to store large quantities of energy during low-production periods. Hydrogen, as an energy carrier, has the potential to become very important in this context, in particular hydrogen storage could be used to store energy during high-productivity periods and release it during low-productivity periods. However, the debate about which technology is better for large-scale hydrogen storage is still open. The thesis aimed at performing a systematic literature review on large-scale hydrogen storage solutions from a techno-economic perspective. PRISMA methodology was used to select the articles, then a thematic analysis was performed to find the most important influencing factors for the choice of a large-scale hydrogen storage solution, to understand the advantages and disadvantages of each solution and perform a comparison from the economical perspective. The findings showed that the most important factors were related to technical, legal and safety requirements. Moreover, each hydrogen storage solution has advantages but also disadvantages that have prevented the large-scale implementation so far. The levelized cost of hydrogen storage (LCHS) is an important mean to compare the economic side of hydrogen storage solutions but data were found only for gaseous hydrogen storages. Researchers and industrial experts should therefore focus on estimating the LCHS for other technologies to better compare the different hydrogen storage solutions from a techno-economic perspective.

Gli obiettivi “Net-zero” hanno accelerato gli sforzi nei confronti delle fonti di energia rinnovabili. Tuttavia, le rinnovabili sono caratterizzate da stagionalità, che crea la necessità di immagazzinare grandi quantità di energia durante i periodi di bassa produzione. L'idrogeno, come vettore energetico, ha il potenziale necessario per diventare molto importante in questo contesto, in particolare lo stoccaggio dell'idrogeno potrebbe essere utilizzato per immagazzinare energia durante i periodi di alta produttività e rilasciarla durante i periodi di bassa produttività. Tuttavia, il dibattito su quale tecnologia sia migliore per lo stoccaggio dell'idrogeno su larga scala è ancora aperto. La tesi si proponeva di effettuare una revisione sistematica della letteratura sulle soluzioni di stoccaggio dell'idrogeno su larga scala con una prospettiva tecno-economica. È stata utilizzata la metodologia PRISMA per selezionare gli articoli, quindi è stata eseguita un'analisi tematica per individuare i fattori più importanti che influenzano la scelta di una soluzione di stoccaggio dell'idrogeno su larga scala, per comprendere i vantaggi e gli svantaggi di ciascuna soluzione ed eseguire un confronto dal punto di vista economico. I risultati hanno mostrato che i fattori più importanti sono legati ai requisiti tecnici, legali e di sicurezza. Inoltre, ogni soluzione di stoccaggio dell'idrogeno presenta vantaggi e svantaggi che finora ne hanno impedito l'implementazione su larga scala. Il costo livellato dello stoccaggio dell'idrogeno (LCHS) è un parametro importante per confrontare l'aspetto economico delle diverse soluzioni di stoccaggio dell'idrogeno, ma sono stati trovati dati solo per i tipi di stoccaggio contenenti idrogeno gassoso. I ricercatori e gli esperti industriali dovrebbero quindi concentrarsi sulla stima del LCHS per altre tecnologie per confrontare meglio le diverse soluzioni di stoccaggio dell'idrogeno da una prospettiva tecno-economica.