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Beispielprojekt: Power-to-Gas

Machbarkeitsanalyse von Power-to-Gas im zukünftigen Schweizer Stromnetz

picture of the concept of Power-to-Gas
Das Konzept von Power-to-Gas.

Das Hauptkonzept von Power-to-Gas (PtG) besteht darin, elektrische Energie durch Elektrolyse in Gas umzuwandeln. Die elektrische Energie wird zur Herstellung von Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aus Wasser (H2O) verwendet. Das Konzept kann um einen optionalen Prozessschritt – den Methanisierungsprozess – erweitert werden. In diesem wird aus H2 und CO2 Methan (CH4) erzeugt. Das erzeugte H2 oder CH4 hat verschiedene Anwendungsbereiche unter anderem im Mobilitätssektor und in der chemischen Industrie. Zudem kann es auch zur Herstellung von Strom verwendet werden, der direkt in das Stromnetz eingespeist oder im Gasnetz gespeichert wird.

Ergebnisse

picture of the results of the feasibility analysis: (a) Yearly profile of energy production and consumption; (b) Change & discharge of energy in PHS, and excess energy to be stored in PtG; (c) sum of Excess energy stored in PtG and SOC of PHS.
Ergebnisse der Machbarkeitsanalyse: (a) Jahresprofil der Energieproduktion und des Energieverbrauchs; (b) Veränderung und Entladung von Energie in PHS und überschüssige Energie, die in PtG gespeichert werden soll; (c) Summe der in PtG gespeicherten überschüssigen Energie und des Ladezustands (state of charge, SOC) von PHS.

Die Studie präsentiert eine qualitative und quantitative Machbarkeitsanalyse der PtG-Technologie im zukünftigen Schweizer Stromnetz, das durch einen signifikanten Anteil intermittierender erneuerbarer Energiequellen gekennzeichnet sein wird. Der Schwerpunkt liegt auf einer Resolution zur effektiven Integration erneuerbarer Energiequellen (renewable energy sources, RES) in das Schweizer Stromnetz durch Energiespeichersysteme, einschliesslich Pumpspeicherkraftwerke (pumped hydro storage, PHS) und PtG.

Die Resolution wird durch die Analyse eines entworfenen Szenarios vorgestellt. Dieses widerspiegelt das gegenwärtige und zukünftige Energieprofil der Schweiz. Zusätzlich nutzt es die Stärke eines modellbasierten prädiktiven Reglers (model predictive controller, MPC) im Hinblick auf die optimierte Verteilung der Speicherkapazität einschliesslich der bestehenden PHS- und der vorgeschlagenen PtG-Anlagen.