Assessment of green hydrogen production in a selected oil refinery in Türkiye

Abstract

Günümüzde iklim değişikliğinin, ortalama sıcaklıkların ötesinde artan sıcaklıkların dünyanın en önemli sorunu olduğu inkar edilemez bir gerçektir. Bu sorunun ilk nedeni, enerji üretimi, sanayi faaliyetleri, ulaşım ve benzeri insan faaliyetlerinden atmosfere salınan sera gazı emisyonlarıdır. Bu faaliyetler arasında petrol rafinerileri de toplam emisyonların büyük bir kısmından sorumludur. Bu nedenle, hayata geçirilebilecek birkaç farklı uygulamalar olması sebebile, petrol rafinerilerinin dekarbonizasyon stratejilerini incelemek değerlidir. Petrol rafinerileri toplam hidrojen üretiminin %40'ını kullandığından, üretimin tamamı fosil yakıt bazlı olup sera gazı emisyonları oluşturduğundan ve toplam rafineri emisyonlarının ortalama %35-40'ından sorumlu olduğundan, rafinerideki hidrojen üretimi değerlendirilmesi gereken önemli parametrelerden biridir.. Bu nedenlerden dolayı, bu tez petrol rafinerilerinde hidrojen üretiminin dekarbonizasyonuna odaklanmıştır. Önemli uygulamalardan biri, petrol rafinerilerinde yeşil hidrojen üretiminin başlatılması ve böylece mevcut geleneksel fosil yakıt bazlı hidrojen üretiminden kaynaklanan sera gazı emisyonlarının azaltılmasıdır. Bu tezde Türkiye'de bulunan ve yaklaşık 12 milyon ton petrol işleme kapasitesine sahip gerçek petrol rafinerisi verileri kullanılmıştır. Bu veriler yardımıyla yeşil hidrojen mevcut üretim kapasitesi, yatırım gereksinimi, maliyeti ve mevcut SMR ünitesinden kaçınılan emisyonlar hesaplanmış, ayrıca karbon vergisi, elektrik fiyatı etkileri ve diğer parametreler belirtilen konulardaki mevcut çalışmalarla desteklenerek değerlendirilmiştir.

Nowadays, it is undeniable that climate change, increasing temperatures beyond average temperatures is the World's most important problem. The first reason for this issue is GHG emissions emitted to atmosphere from human activities, such as energy production, industry activities, transport and so on. Among these activities, oil refineries are also responsible for large proportion of total emissions. Therefore, it is valuable to study decarbonization strategies of oil refineries, while there are some different applications to be adopted. Among them, hydrogen production is one of main important parameter to evaluate, as oil refineries use 40% of total hydrogen production that is all production is fossil-fuel based creating GHG emissions and responsible for averagely 35-40% of total refinery emissions. Because of these reasons, this thesis focused to decarbonization of hydrogen production in oil refineries. One of main important application is to introduce green hydrogen production in oil refineries, thus decreasing GHG emissions from existing conventional fossil fuel-based hydrogen production. This thesis used real oil refinery data that locate in Türkiye with approximately has 12 million tons of oil processing capacity. With help of this data, green hydrogen available production capacity, investment requirement, cost and avoided emissions from existing SMR unit is calculated, as well as, carbon tax, electricity price effects and other parameters have been evaluated supporting with existing studies about mentioned subjects.