Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Gemäss Energieperspektiven 2050+ des Bundesamtes für Energie werden im zukünftigen Energiesystem Sektorkopplung und Installationen von Elektrolyseuren wichtige Rollen übernehmen. Mit hochflexibel betriebenen Power-to-Gas Systemen können KVA dem Stromnetz Sekundärregelleistung sowie alle ähnlichen hochdynamischen Produkte anbieten und dabei den chemischen Energieträger Wasserstoff produzieren. Im vorliegenden Projekt wird in der KVA Buchs AG (GEKAL) ein neuentwickeltes alkalisches Elektrolysesystem der Schweizer Firma Hitachi Zosen Inova AG gebaut und in einem dreijährigen Testbetrieb dessen Flexibilität demonstriert, inklusive der notwendigen Installationen für die Gasreinigung, Qualitätssicherung, Komprimierung und Abfüllung für den Transport des produzierten Wasserstoffes. Das Demonstrationsprojekt ist ein wichtiger Schritt zu einem erneuerbaren Energiesystem. Gleichzeitig wird für KVA eine neue Rolle im Energiesystem und ein neues Geschäftsfeld erschlossen.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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According to the Federal Office of Energy's Energy Perspectives 2050+, sector coupling and the installation of electrolysers will play an important role in the future energy system. With highly flexible power-to-gas systems, waste incineration plants can offer the power grid secondary control power and all similar highly dynamic products and produce the chemical energy carrier hydrogen. In this project, a newly developed alkaline electrolysis system from the Swiss company Hitachi Zosen Inova AG will be built at KVA Buchs AG (GEKAL) and its flexibility will be demonstrated in a three-year test operation, including the necessary installations for gas purification, quality assurance, compression and filling for the transportation of the hydrogen produced. The demonstration project is an important step towards a renewable energy system. At the same time, it opens up a new role in the energy system and a new business segment for MWIP.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Selon les perspectives énergétiques 2050+ de l'Office fédéral de l'énergie, le couplage de secteurs et les installations d'électrolyseurs joueront un rôle important dans le futur système énergétique. Avec des systèmes Power-to-Gas exploités de manière très flexible, les UIOM peuvent offrir au réseau électrique une puissance de réglage secondaire ainsi que tous les produits similaires hautement dynamiques, tout en produisant le vecteur d'énergie chimique qu'est l'hydrogène. Dans le présent projet, un système d'électrolyse alcaline nouvellement développé par la société suisse Hitachi Zosen Inova AG sera construit à l'UIOM de Buchs AG (GEKAL) et sa flexibilité sera démontrée dans le cadre d'une exploitation test de trois ans, y compris les installations nécessaires pour la purification du gaz, l'assurance qualité, la compression et le remplissage pour le transport de l'hydrogène produit. Ce projet de démonstration est une étape importante vers un système énergétique renouvelable. Parallèlement, il ouvre aux UIOM un nouveau rôle dans le système énergétique et un nouveau secteur d'activité.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Das P&D Projekt wurde initiiert, um zukünftig bei Überangebot im Stromnetz den rund um die Uhr produzierten KVA-Strom mittels hochflexibel betriebener Power-to-Gas-Anlagen kurzfristig in Wasserstoff umzuwandeln. Der erzeugte Wasserstoff soll v.a. für die Industrie und für die Mobilität eingesetzt werden. Die Herausforderung besteht darin, die Power-to-Gas Anlage mit 2.75 MW Leistung und die gesamte Peripherie (Reinigung und Trocknung, Kompressor, H2-Abnahmelogistik) nicht im Dauerbetrieb einzusetzen, sondern sehr dynamisch je nach Anforderungen des Stromnetzes. Die Projektpartner gehen von ca. 3000 bis 4000 Betriebsstunden pro Jahr aus, um Sekundärregelleistung (SRL) für die Swissgrid zu erbringen und gleichzeitig Wasserstoff entsprechend den Anforderungen der H2-Abnehmer zu produzieren. Ein strompreisgeführte Fahrweise ist ebenfalls vorgesehen. Die Anlage soll somit in einem Testbetrieb von ca. 3 Jahren demonstrieren, wie gut die Wasserstoffproduktion mittels alkalischer Elektrolyse den Betrieb einer KVA als zukünftiges «Energy Hub» ergänzen kann. Ende 2022 begannen die Tiefbauarbeiten durch den GEKAL. Seit dem Frühling 2023 wird die Anlage durch HZI aufgestellt. Herausfordernd war v.a. die Klärung der Sicherheitsvorkehrungen. Das Kapitel 4.4 listet diese ziemlich ausführlich aus. Aktuell (Stand November 2023) werden die letzten Anlageteile in Betrieb genommen. Voraussichtlich wird das PtG-System ab Mitte Dezember in Betrieb gehen und bis Ende 2026 getestet. Die Flexibilität und die Minimallast des Elektrolyseurs und der Peripherie sollen getestet und optimiert werden. Die Anlage soll bei Swissgrid für SRL und Primärregelleistung (PRL) zugelassen werden. Der Signalvorgabe erfolgt durch die KVA über ein Steuerungstool (sog. Energy Cockpit), welches auch Fahrplanoptimierungen ermöglicht und für den Bilanzausgleich sorgt. Zudem werden Daten gesammelt, um zu prüfen, ob sich in einem weiteren Schritt sich eine Wärmeintegration zwischen der PtG-Analge und der Fernwärme der KVA lohnen würde (Abwärmenutzung des PtG-Anlage und eine Wärmelieferung an die PtG-Anlage für den Hot-Standby).
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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The P&D project was initiated in order to convert the electricity produced by the waste incineration plant (WIP) around the clock into hydrogen at short notice using highly flexible power-to-gas (PtG) plants when there is an oversupply in the electricity grid in the future. The hydrogen produced is to be used primarily for the industry and mobility. The challenge is not to use the power-to-gas plant with an output of 2.75 MW and the entire peripheral equipment (cleaning and drying, compressor, H2 collection logistics) in continuous operation, but rather very dynamically depending on the requirements of the power grid. The project partners are assuming approx. 3000 to 4000 operating hours per year in order to provide secondary control power for Swissgrid and at the same time produce hydrogen in accordance with the requirements of the H2 off-takers. In order to ensure a certain level of H2 production, an electricity price-controlled mode of operation is also planned. In a test operation of approx. 3 years, the plant will thus demonstrate how well hydrogen production using alkaline electrolysis can complement the operation of a WIP as a future "energy hub". Civil engineering work by the WIP (GEKAL) began at the end of 2022. The system has been installed by HZI since spring 2023. The safety precautions were particularly challenging. Chapter 4.4 lists these in quite some detail. The last parts of the plant are currently (as of November 2023) being put into operation. The PtG system is expected to go into operation from mid-December and be tested until the end of 2026. The flexibility and minimum load of the electrolyser and peripherals will be tested and optimised. The system is to be approved by Swissgrid for secondary and primary control power. The signal is specified by the MWIP via a control tool (so-called Energy Cockpit), which also enables schedule optimisation. In addition, data will be collected to check whether in a further step, it would be worthwhile using the exhaust heat from the plant in the district-heat system from the WIP and using heat from the district-heat for the plant hot-standby.
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Le projet P&D a été lancé pour transformer l'électricité produite 24 heures sur 24 par les UVTD en hydrogène en cas de surabondance future sur le réseau électrique . Ceci au moyen d'installations power-to-gas fonctionnant de manière très flexible. L'hydrogène produit doit être utilisé avant tout pour l’industrie et la mobilité. Le défi consiste à ne pas utiliser l'installation Power-to-Gas d'une puissance de 2,75 MW et toute la périphérie (purification et séchage, compresseur, logistique de reprise du H2) en fonctionnement continu, mais de manière très dynamique en fonction des exigences du réseau électrique. Les partenaires du projet prévoient environ 3000 à 4000 heures par année de fonctionnement pour fournir une puissance de réglage secondaire (SRL en all.) à Swissgrid tout en produisant de l'hydrogène conformément aux exigences des repreneurs de H2. Afin de garantir une certaine production d'hydrogène, un mode de fonctionnement basé sur le prix de l'électricité est également prévu. L'installation doit ainsi démontrer, dans le cadre d'une exploitation test d'environ 3 ans, à quel point la production d'hydrogène par électrolyse alcaline peut compléter l'exploitation d'une UVTD en tant que "Energy Hub" futur. Fin 2022, les travaux de génie civil ont commencé par l’UVTD (GEKAL). Depuis le printemps 2023, l'installation est mise en place par HZI. Les mesures de sécurité ont constitué un défi de taille. Le chapitre 4.4 en dresse une liste assez détaillée. Actuellement (novembre 2023), les derniers éléments de l'installation sont mis en service. Le système PtG sera probablement mis en service à partir de la mi-décembre et testé jusqu'à la fin 2026. La flexibilité et la charge minimale de l'électrolyseur et de la périphérie doivent être testées et optimisées. L'installation doit être approuvée par Swissgrid pour l’énergie de réglage secondaire et primaire (SRL et PRL en all.). Le signal est donné par l'UVTD via un outil de commande (appelé Energy Cockpit), qui permet également d'optimiser les plans de production et qui assure des bilans d’énergie équilibrés. De plus, des données seront collectées afin de déterminer si une intégration de la chaleur entre l’installation PtG et le CAD de l'UVTD serait rentable dans une étape ultérieure .
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