Techno-economic optimization of electrolyzer-based renewable hydrogen production including ancillary services market provision

With a future shaped by increasingly stringent greenhouse gas reduction policies and net-zero emission targets, green hydrogen production has emerged as a promising energy carrier solution. Various methods and studies have been developed with the aim of optimizing its production cost, better known as the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH), and making it more competitive with traditional fossil fuel sources. Nevertheless, examining how different systems can take part in grid ancillary services to further reduce the production costs can be key to understanding and promoting the large-scale deployment of techniques that can make green hydrogen commercially competitive while maintaining net zero emissions. The main results indicate a reduction in the LCOH of up to 25.9% (in 2018) and 40.7% (in 2024), corresponding to a decrease of 2.39 €/kg (2018) and 4.91€/kg (2024) compared to the base-case configuration with full grid curtailment by introducing Ancillary Services Market (ASM) participation to the system. The results are intended to inform policymakers and stakeholders about the sustainability and economic feasibility of implementing the participation of electrolyzer-based system units into the Ancillary Services Market (ASM) to further improve the LCOH for local and grid electricity-based hydrogen production.

Con un futuro plasmato da politiche di riduzione dei gas serra sempre più stringenti e da obiettivi di emissioni nette pari a zero, la produzione di idrogeno verde si è affermata come una promettente soluzione energetica. Sono stati sviluppati diversi metodi e studi con l'obiettivo di ottimizzarne il costo di produzione, meglio noto come Costo Livellato dell'Idrogeno (LCOH), e renderlo più competitivo rispetto alle fonti fossili tradizionali. Tuttavia, esaminare come diversi sistemi possano partecipare ai servizi ausiliari di rete per ridurre ulteriormente i costi di produzione può essere fondamentale per comprendere e promuovere l'implementazione su larga scala di tecniche che possano rendere l'idrogeno verde commercialmente competitivo, mantenendo al contempo emissioni nette pari a zero. I principali risultati indicano una riduzione del LCOH fino al 25,9% (nel 2018) e al 40,7% (nel 2024), corrispondente a una diminuzione di 2,39 €/kg (2018) e 4,91 €/kg (2024) rispetto alla configurazione base con riduzione completa della rete, grazie all'introduzione della partecipazione al Mercato dei Servizi Ancillari (ASM). I risultati mirano a informare i decisori politici e le parti interessate sulla sostenibilità e la fattibilità economica dell'implementazione della partecipazione di unità di sistema basate su elettrolizzatori al mercato dei servizi ausiliari (ASM) per migliorare ulteriormente il LCOH per la produzione di idrogeno basata sull'elettricità locale e di rete.