An Analysis of the Economy of Scale for Domestic On-site Hydrogen Fueling Stations

This paper deals with the economy of scale for domestic on-site hydrogen stations fueled with natural gas and naptha. We evaluate the economic feasibility of on-site hydrogen stations with hydrogen production capacities of $30Nm^3/hr,\;100Nm^3/hr\;and\;300Nm^3/hr$. We build a classical economic feasibility model and we make some sensitivity analyses by changing the values of input factors such as the hydrogen sale price and the discount rate. The estimated hydrogen prices of steam methane reforming stations with production capacities of $30\;Nm^3/hr,\;100\;Nm^3/hr\;and\;300\;Nm^3/hr$ are 18,472 won/kg, 10,689 won/kg and 7,758 won/kg, respectively. Also, the hydrogen prices are about the same if we use naptha as a raw material for hydrogen energy instead of natural gas. It turns out that small and medium size domestic on-site hydrogen stations will not be economical in the near future. This indicates that we need to construct large scale on-site hydrogen fueling stations even for the initial phase of the hydrogen economy.

국내 분산형 수소충전소의 규모의 경제성 분석

본 연구에서는 증기개질 방식으로 천연가스와 납사를 연료로 하여 수소를 생산하는 국내 분산형 수소충전소의 규모의 경제성 문제를 다루었다. 분산형 수소충전소의 수소 생산규모는 $30\;Nm^3/hr,\;100\;Nm^3/hr,\;300\;Nm^3/hr$ 등을 분석대상으로 하였다. 분산형 수소충전소의 초기투자비 및 연간운영비, 수소 판매가격 등을 주요변수로 하는 전통적인 경제성 분석모형을 수립하였으며 수소 판매가격과 할인율을 대상으로 민감도 분석을 수행하였다. 천연가스를 원료로 하는 수소충전소의 수소가격은 $30\;Nm^3/hr,\;100\;Nm^3/hr,\;300\;Nm^3/hr$ 등의 생산규모에 대하여 각기 18,472원/kg, 10,686원/kg, 7,758원/kg이며, 천연가스 대신에 납사를 사용하여도 거의 비슷한 수소 가격을 갖는 것으로 추정되었다. 현 시점에서 $300\;Nm^3/hr$ 이하의 수소충전소는 경제성이 부족한 것으로 나타났으며, 이러한 경제성 분석결과는 향후에 분산형 수소충전소를 건설할 때 중대형 생산규모 이상의 수소충전소를 중심으로 보급하는 것이 바람직한 방안인 것을 시사하고 있다.