RENERG2 – Integration erneuerbarer Energie in das künftige Energiesystem: Arbeitspaket 5: Markt & Netz

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/500902
• Projekttitel Englisch: RENERG2 – Renewable energies in future energy supply: Workpackage 5: Market & Grid

Schlüsselwörter (Englisch)

Chemical storage of excess electricity (electrolytic hydrogen production), Improving of electrolyzer technology, Ignition improver for mobile and stationary internal combustion engines, Efficiency increase and pollutant reduction of combined heat and power systems, Electric grid connection

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Das Projekt beinhaltet Forschungsarbeiten im Bereich der chemischen Stromspeicherung, der effizienten Nutzung des gespeicherten Stroms und der Interaktion mit dem Stromnetz. Das Ziel des Projektes ist es, Effizienzsteigerungs- und Emissionssenkungspotentiale der gesamten Kette, angefangen bei der Wasserstoffproduktion über die Nutzung in Energiewandlern bis hin zu Möglichkeiten zur Netzstabilisierung gegenüber heutigen Technologien aufzuzeigen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The project includes research activities in the field of electrochemical energy storage, its interaction with the electric grid and the efficient use of stored energy as well as simulation of the financial side of an integrated energy system. The goal of the project is to demonstrate the efficiency increase and pollutant reduction potentials of the whole chain, from electrolytic hydrogen production and the use in energy converters – all being considered here from the point of view of a single power-to-gas plant in this project.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Ziele der beiden in diesem Bericht eingeschlossenen Arbeitspakete 5.1 Modelling of the financial side of the energy market and the electrolysis-combustion chain 5.2 Optimal Integration of an energy storage system into the power grid sind 1.) Entwicklung eines Tools zur optimierten Auslegung und Anordnung von Speichern und verschiebbaren Lasten unter Berücksichtigung konkreter Lastflüsse und der Randbedingungen auf verschiedenen Ebenen des Verteilnetzes. 2.) Entwicklung einer Simulations-Umgebung zur Cashflow-Simulation für die in der Power2gas Technologie eingeschlossenen technischen Anlagen (Elektrolyseur, Anlage zur Methansierung, Brennstoffzelle zur Rückverstromung) im Kontext der relevanten Marktumgebung. 3.) Durchführung von Risiko- und Profitabilitätsanalysen für vorab definierte Szenarien. 4.) Netzwerkanalyse für Szenarien des Ausbaus regenerativer Erzeugung und des Ausbaus der Power2Gas Technologie zum Zwecke der Langzeitspeicherung.

Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Zürcher Hochschule fur Angewandte Wissenschaften (ZHAW)

Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Korba,Petr
Breymann,Wolfgang

Zugehörige Dokumente

• Renewable energies in future energy supply (Renerg2) | Workpackage 5: Market & Grid - Jahresbericht 2013 [PDF] 310 kB

Schlussbericht (Englisch)

This report presents qualitative and quantitative feasibility analysis of the Power-to-Gas (PtG) technology in the future Swiss low voltage (LV) grid which will be characterized by a significant share of intermittent renewable energy sources (RES). For this purpose, a model of producing hydrogen or methane with Photovoltaics (PV) excess energy and additional energy from the grid has been established. Data and results from a load flow analysis of a previous study will serve as the basis for the analysis.

After the Fukushima accident in 2011, Swiss Federal government has set forth a new energy policy, so-called Energy Strategy 2050, to implement cessation of the existing nuclear power plants with implementation of a strong expansion of renewable energy sources. PV, for example, shall make up one fifth of Switzerland’s total energy production in 2050. Such a drastic expansion rate of PV can lead to so-called reverse power flow in the LV grid.

According to a prior study, in which the load flow of a Zürich area was calculated, it was found necessary to install a suitable battery energy storage system (BESS) to resolve the reverse power flow, which may be caused by the excess PV energy production. Alternatively, a PtG plant represents another suitable storage solution for absorbing the excess PV energy production in the LV grid in the future.

This report demonstrates the impact of the PtG technology through nine different operating scenarios established. The input energy source to the PtG plant comprises the excess PV energy and the energy from the grid. Economic values, such as levelized cost of energy (LCOE) and levelized value of electricity (LVOE) will be determined to assess the economic feasibility. Moreover, sensitivity analysis is conducted to identify the parameters having the strongest impact on the electricity cost.

Zugehörige Dokumente

• Renewable energies in future energy supply (Renerg2) - Final report [PDF] 15'431 kB