Flexible Green Hydrogen in the Czech Republic: A Cost Optimization Analysis

Abstract

As green hydrogen gains importance in decarbonization strategies, the cost and emissions implications of flexible production are increasingly relevant. This the- sis examines how temporal flexibility in renewable hydrogen production affects costs, system design, and estimated power sector emissions in the Czech Repub- lic. It builds on a cost-optimization model, first replicated and then adapted by replacing project-specific wind inputs with national wind profiles for Germany and the Czech Republic. The Czech case is extended with Czech-specific as- sumptions, photovoltaic generation, and alternative demand profiles. Results show that relaxing hourly simultaneity between renewable generation and elec- trolyzer operation lowers the levelized cost of hydrogen (LCOH) and reduces required renewable, electrolyzer, and storage capacities. Crucially, this cost re- duction is evaluated alongside emissions: under the adopted average emission factors approach, hourly simultaneity tends to reduce estimated power sector emissions through surplus renewable electricity exports, whereas a more flexi- ble scenario achieves lower costs with emission changes close to zero under the annual net-export constraint. Czech-specific assumptions raise cost levels but do not alter this pattern. Photovoltaic generation...

S rostoucím významem zeleného vodíku v dekarbonizačních strategiích jsou nákladové a emisní dopady flexibilní výroby stále relevantnější. Tato práce zkoumá, jak časová flexibilita výroby vodíku z obnovitelných zdrojů ovlivňuje náklady, návrh systému a emise v elektroenergetickém sektoru České republiky. Vychází z modelu optimalizace nákladů, který je nejprve replikován a poté up- raven nahrazením větrných vstupů konkrétního projektu národními větrnými profily a aplikován na Německo a Českou republiku. Český případ je dále rozšířen o předpoklady specifické pro Českou republiku, fotovoltaickou výrobu a alternativní poptávkové profily. Výsledky ukazují, že uvolnění hodinové simul- taneity mezi výrobou elektřiny z obnovitelných zdrojů a provozem elektrolyzéru snižuje vyrovnané náklady na výrobu vodíku (LCOH) a omezuje potřebné ka- pacity obnovitelných zdrojů, elektrolyzéru a skladování vodíku. Toto snížení nákladů je zároveň hodnoceno společně s emisemi: podle použitého přístupu založeného na průměrných emisních faktorech hodinová simultaneita snižuje odhadované emise díky vývozu přebytkové obnovitelné elektřiny, zatímco flex- ibilní scénář dosahuje nižších nákladů při změnách emisí blízkých nule za pod- mínky ročního čistého vývozu elektřiny. Předpoklady specifické pro Českou republiku zvyšují úroveň...