The production of green hydrogen plays a crucial role in achieving carbon neutrality, aligning with the global transition towards sustainable energy. One eco-friendly approach to produce green hydrogen involves the use of an alkaline electrolyzer powered by renewable energy based on water electrolysis technology. However, significant challenges in this area stem from the intermittent nature of renewable energy sources like solar and wind. These fluctuations in power generation can lead to frequent start-stop cycles in an alkaline electrolyzer when the power supply drops below the minimum operating load required for safe operation. Increased number of cycles can accelerate the degradation of the electrolyzer's performance and reduce its lifespan, potentially undermining the environmental and economic advantages of green hydrogen. This thesis focuses on a case study of the alkaline electrolyzer system operating at the Ovako steel plant in Hofors, Sweden, to assess how a renewable power supply impacts hydrogen production, start-stop cycles, and curtailed power over the course of a year. Unlike the grid- connected power supply at Ovako, this study simulates an off-grid set-up, where the electrolyzer is powered by renewable energy through three different renewable power-supply scenarios: solar, wind, and a solar-wind hybrid under four different seasons. The economic aspect of hydrogen production is also analyzed through calculation of the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH), comparing the solar, wind, and hybrid setups to find the most cost-effective solution. By the comparison, the thesis identifies the best balance considering energy input, hydrogen output, and costs, offering a holistic approach for optimizing off-grid renewable hydrogen production systems. Additionally, the potential revenue from selling the produced hydrogen as fuel for heavy trucks is evaluated, offering further insights into the economic viability of renewable hydrogen production.

Produktionen av grön vätgas spelar en avgörande roll i att uppnå koldioxidneutralitet och är i linje med den globala övergången till hållbar energi. En miljövänlig metod för att producera grön vätgas innebär användning av en alkalisk elektrolysör som drivs av förnybar energi baserad på vattens elektrolysteknik. Betydande utmaningar på detta område beror dock på den intermittenta naturen hos förnybara energikällor som sol och vind. Dessa variationer i elproduktion kan leda till frekventa start- och stoppcykler i en alkalisk elektrolysör när strömtillförseln sjunker under den minimala driftlast som krävs för säker drift. Ett ökat antal cykler kan påskynda nedbrytningen av elektrolysörens prestanda och förkorta dess livslängd, vilket potentiellt kan undergräva de miljömässiga och ekonomiska fördelarna med grön vätgas. Denna avhandling fokuserar på en fallstudie av det alkaliska elektrolyssystemet som används vid Ovakos stålanläggning i Hofors, Sverige, för att utvärdera hur en förnybar strömtillförsel påverkar vätgasproduktion, start- och stoppcykler samt bortreglerad kraft under ett år. Till skillnad från det nätanslutna kraftsystemet på Ovako, simulerar denna studie en off-grid- installation där elektrolysören drivs av förnybar energi genom tre olika scenarier för förnybar strömtillförsel: solkraft, vindkraft och en sol- och vindkraftshybrid under fyra olika årstider. Den ekonomiska aspekten av vätgasproduktion analyseras också genom beräkning av det nivåiserade produktionskostnaden för vätgas (LCOH), där sol-, vind- och hybridscenarier jämförs för att hitta den mest kostnadseffektiva lösningen. Genom jämförelsen identifierar avhandlingen den bästa balansen med hänsyn till energitillförsel, vätgasproduktion och kostnader, och erbjuder ett holistiskt tillvägagångssätt för att optimera off-grid förnybara vätgassystem. Dessutom utvärderas den potentiella intäkten från försäljning av den producerade vätgasen som bränsle för tunga lastbilar, vilket ger ytterligare insikter i den ekonomiska lönsamheten för produktion av förnybar vätgas.