The economic, environmental and energy perspective of E-methanol

Abstract

Kohlenstoffabscheidung und -nutzung (CCU) bezeichnet vielseitige technologische Prozesse, bei denen Kohlendioxid (CO₂) aus der Atmosphäre oder als industrielles Nebenprodukt gewonnen und in wertschöpfende Produkte wie E-Methanol umgewandelt wird. Auf dem Markt gibt es bereits mehrere Technologien zur Kohlenstoffabscheidung, von denen die gängigsten die Nachverbrennungsabscheidung, die Vorverbrennungsabscheidung, die Oxy-Fuel- Verbrennung und die Direktluftabscheidung sind. Das Hauptziel dieser Studie war es, die Produktion von E-Methanol mit der konventionellen Methanolproduktion in Österreich aus energieverbrauchs-, umwelt- und wirtschaftlicher Perspektive zu vergleichen. Basierend auf der Literaturrecherche wurde die Direktluftabscheidung als vielversprechende Technologie zur CO₂- Gewinnung für die E-Methanol-Produktion ausgewählt. Die Fallstudie in dieser Arbeit basiert auf der Annahme, die konventionelle Methanolproduktion in Österreich vollständig durch die Produktion von E-Methanol zu ersetzen. Die Methodik dieser Studie umfasst eine Kostenanalyse und eine Umweltbewertung, einschließlich Sensitivitätsanalysen zur Bewertung der Produktionskosten bei unterschiedlichen Strompreisen. Die Studie hebt hervor, dass Direct Air Capture und Elektrolyse energieintensive Prozesse sind und die Bedeutung erneuerbarer Energiequellen für die Umweltvorteile von E-Methanol unterstreicht. Diese Fallstudie zeigt auch, dass die Produktion von E- Methanol in Ländern mit niedrigeren Strompreisen, wie etwa Dänemark, und der Transport per Bahn nach Österreich wirtschaftlich günstiger ist als die Produktion in Österreich, wenn auch mit geringem Umweltverlust. E-Methanol hat Potenzial als erneuerbarer Kraftstoff, aber die Skalierung der Produktion wird von Fortschritten in Direktluftabscheidung und Protonenaustauschmembran-Elektrolyse-Technologien sowie Investitionen in erneuerbare Elektrizität abhängen.

Carbon capture and utilization is a term that refers to versatile technological processes in which carbon dioxide (CO2) is gained from atmosphere or as industrial by-product and converted into value-added products such as e-methanol. There are several carbon capture technologies already present on the market, and the most common ones are: post-combustion capture, pre-combustion capture, oxy-fuel combustion and direct air capture.The main objective of this study was to compare production of e-methanol toconventionally produced methanol in Austria from energy consumption, environmental and economic perspective. Based on the literature research direct air capture technology was chosen, as promising technology for obtaining CO2 which would be used for e-methanol production.The case study used in this work was based on the assumptions of completelyreplacing conventional methanol production in Austria with e-methanol production.The methodology for this study includes a cost analysis and environmentalassessment, where sensitivity analyses to evaluate production costs under varying electricity prices was done.The study highlights direct air capture and electrolysis as energy intensive processes, empathizing the importance of renewable energy sources to gain e-methanol’s environmental advantages. This case study also shows that the production of e-methanol in the countries with lower electricity prices like Denmark and transportation by train to Austria is economically more feasible than production in Austria, although with a smaller environmental disadvantage.E-methanol has potential as a renewable fuel, but scaling of production will depend on advancements in direct air capture and proton exchange membrane elektrolyser technologies and investments in renewable electricity.