Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Wasserstoffbrennstoffzellen können in Quartierenergiesysteme integriert und flexibel betrieben werden. Wenn sie mit nachhaltig produziertem Wasserstoff betrieben werden, können sie dezentrale, erneuerbare, elektrische und thermische Energie zur Verfügung stellen. In diesem Projekt wird eine Pilotanlage in NEST+move an der Empa installiert, um den Einsatz dieser Technologie zu netzdienlichen Zwecken praktisch zu untersuchen. Konkret wird der kvyreen Prototyp des BFE Projekts e-HRS adaptiert und als integrierte Pilotanlage betrieben. Es werden netzentlastende Betriebsstrategien entwickelt und auf der Anlage validiert. Weiter wird untersucht inwiefern Wärmepumpen sowie thermische und elektrische Speichertechnologien in Kombination mit der Pilotanlage netzdienlich eingesetzt werden können. Ein Augenmerk wird auch auf das Verhalten der Brennstoffzellenanlage über ihre Lebenszeit gelegt. Gebäudetechnik-, Wasserstoff- und Verteilnetzaspekte werden zusammengeführt und integral betrachtet.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Hydrogen fuel cells can be integrated into district energy systems and can be operated flexibly. If they are operated with sustainably produced hydrogen, they can provide decentralized, renewable, electrical and thermal energy. In this project, a pilot plant will be installed in NEST+move at Empa to investigate the practical use of this technology for grid-supporting purposes. Specifically, the kvyreen prototype of the SFOE project e-HRS will be adapted and operated as an integrated pilot plant. Grid-relieving operating strategies are being developed and validated on the system. The extent to which heat pumps and thermal and electrical storage technologies can be used in combination with the pilot system to support the grid is also being investigated. Attention will also be paid to the behavior of the fuel cell system over its lifetime. Aspects of building technology, hydrogen and the distribution grid are being brought together and considered as a whole.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Les piles à combustible à hydrogène peuvent être intégrées les systèmes énergétiques de quartier peuvent être intégrés et exploités de manière flexible. Lorsqu'elles fonctionnent avec de l'hydrogène produit de manière durable, elles peuvent fournir une énergie électrique et thermique décentralisée et renouvelable. Dans le cadre de ce projet, une installation pilote sera mise en place dans NEST+move à l'Empa afin d'étudier concrètement l'utilisation de cette technologie à des fins de desserte du réseau. Concrètement, le prototype kvyreen du projet e-HRS de l'OFEN sera adapté et exploité en tant qu'installation pilote intégrée. Des stratégies d'exploitation visant à décharger le réseau seront développées et validées sur l'installation. En outre, on étudie dans quelle mesure les pompes à chaleur et les technologies de stockage thermique et électrique peuvent être utilisées en combinaison avec l'installation pilote pour servir le réseau. Une attention particulière sera également accordée au comportement de l'installation de piles à combustible au cours de sa durée de vie. Les aspects de la technique du bâtiment, de l'hydrogène et du réseau de distribution sont réunis et considérés intégralement.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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In diesem Projekt wird der Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellen untersucht, die in Energieversorgungssysteme in der Nachbarschaft integriert werden, um betriebliche Flexibilität zu gewährleisten. Wenn sie mit nachhaltig produziertem Wasserstoff betrieben werden, können sie dezentral erneuerbare elektrische und thermische Energie bereitstellen. In diesem Projekt wird eine Pilotanlage in NEST+move an der Empa installiert, um den Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellen zur elektrischen Netzentlastung sowie zur thermischen Verstärkung des Heizungssystems experimentell zu untersuchen. Konkret wurde der kvyreen-Prototyp aus dem BFE-Projekt „e-HRS“ angepasst und wird als integrierte Pilotanlage betrieben. An der Anlage werden netzentlastende Betriebsstrategien entwickelt und validiert. Im ersten Projektjahr wurden die notwendigen Baubewilligungen für die Pilotanlage eingeholt, die Pilotanlage aufgebaut, thermisch und elektrisch angeschlossen und in Betrieb genommen. Es wurde eine Reihe von zu analysierenden Fällen definiert, die unter anderem verschiedene Nachfrageprofile, Wasserstoffpreise und Betriebsstrategien spezifizieren. Darüber hinaus wurden erste Simulationsmodelle zur Entwicklung von Betriebsstrategien und zur Simulation von Technologie-/Energiebedarfskonfigurationen über die Pilotanlage hinaus erstellt. In den kommenden Monaten, d.h. in der Heizperiode 2024-2025, werden Messdaten gesammelt, um die erstellten Modelle zu kalibrieren. Ausserdem werden Versuchsläufe mit dem operativen System durchgeführt, um die entwickelten Betriebsstrategien in der Pilotanlage zu validieren. Dieses Projekt ist thematisch eingebettet in das BFE- SWEET PATHFNDR Konsortium. Im ständigen Austausch werden gemeinsam Technologiemodelle, Entwicklungspfade für Energiesysteme, Simulationsumgebungen und gemeinsame Annahmen entwickelt.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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This project investigates the use of hydrogen fuel cells integrated into neighborhood energy systems to provide operational flexibility. If operated with sustainably produced hydrogen, they can provide decentralized, renewable, electrical, and thermal energy. In this project, a pilot plant is installed in NEST+move at Empa to experimentally investigate the use of hydrogen fuel cells for electrical grid-support as well as for thermal boosting of the heating system. Specifically, the kvyreen prototype of the SFOE project "e-HRS" was adapted and will be operated as an integrated pilot plant. Grid-relieving operating strategies will be developed and validated on the plant. This project is thematically embedded in the SFOE SWEET PATHFNDR consortia. In constant exchange with the consortia, technology models, energy system development pathways, simulation environments and shared assumptions are jointly developed. During the first year of the project, the necessary building permits for the pilot installation were obtained, the pilot system has been built up, thermally and electrically connected as well as commissioned. A set of relevant cases to analyze have been defined, specifying several demand profiles, Hydrogen prices and operational strategies, amongst others. Additionally, initial simulation models to develop operational strategies and simulate technology/energy demand configurations beyond the pilot setup have been created. In the coming months, i.e. the heating period 2024-2025, measurement data will be collected to calibrate the prepared models. Also, experimental runs will be conducted with the operational system to validate the developed operational strategies on the pilot setting.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Ce projet étudie l'utilisation de piles à combustible à hydrogène intégrées dans des systèmes énergétiques de quartier afin d'assurer la flexibilité opérationnelle. Si elles fonctionnent avec de l'hydrogène produit de manière durable, elles peuvent fournir de l'énergie électrique et thermique décentralisée et renouvelable. Dans le cadre de ce projet, une installation pilote est installée dans NEST+move à l'Empa pour étudier de manière expérimentale l'utilisation de piles à combustible à hydrogène pour l'alimentation du réseau électrique ainsi que pour l'appoint thermique du système de chauffage. Le prototype kvyreen du projet « e-HRS » de l'OFEN a été adapté et sera exploité en tant qu'installation pilote intégrée. Des stratégies d'exploitation visant à soulager le réseau seront développées et validées sur l'installation. Au cours de la première année du projet, les permis de construire nécessaires à l'installation pilote ont été obtenus, le système pilote a été construit, connecté thermiquement et électriquement et mis en service. Un ensemble de cas pertinents à analyser a été défini, spécifiant plusieurs profils de demande, prix de l'hydrogène et stratégies opérationnelles, entre autres. En outre, des modèles de simulation initiaux ont été créés pour développer des stratégies opérationnelles et simuler des configurations de demande technologique/énergétique au-delà de l'installation pilote. Au cours des prochains mois, c'est-à-dire pendant la période de chauffage 2024-2025, des données de mesure seront collectées pour calibrer les modèles préparés. Des essais seront également réalisés avec le système opérationnel afin de valider les stratégies opérationnelles développées dans le cadre du projet pilote. Ce projet est thématiquement intégré dans les consortiums SWEET PATHFNDR de l'OFEN. Les modèles technologiques, les voies de développement des systèmes énergétiques, les environnements de simulation et les hypothèses communes sont développés conjointement dans le cadre d'un échange constant avec les consortiums.
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