Fremtidens energisystem og Power-to-X

I et fælles forskningsprojekt af fem schweiziske kompetencecentre for energiforskning, videnskabsmænd fra Paul Scherrer Institute PSI og kolleger har udarbejdet en hvidbog om "Power-to-X" til overvejelse af den schweiziske føderale energiforskningskommission (CORE). Målet med hvidbogen er at samle de vigtigste tilgængelige indsigter om Power-to-X-teknologier. Blandt andet, undersøgelsen belyser de bidrag, der kunne ydes til Schweiz' energistrategi ved hjælp af forskellige teknologier baseret på omdannelse og lagring af forskellige energiformer. Eksperterne præsenterer resultaterne af denne undersøgelse den 8. juli på ETH Zürich.

Schweiz har sat sig som mål drastisk at reducere sine direkte udledninger af drivhusgasser. I henhold til sin energistrategi 2050, i 2030 skal udledningen af ​​drivhusgasser falde med 50 procent sammenlignet med 1990, og op til et maksimum på 85 procent i 2050. Efter 2050 energiforsyningen i Schweiz bør være klimaneutral, det er, uden udledning af drivhusgasser som CO ₂ . En del af indsatsen for at nå dette mål kunne være såkaldte Power-to-X-teknikker. Her bruges overskudselektricitet fra nye vedvarende energikilder til at producere, gennem elektrokemisk omdannelse, flydende eller gasformige energibærere såsom brint, metan, eller methanol. Disse bruges derefter i forbrugersektoren til at drive køretøjer eller til at generere varme eller elektricitet igen. Fordelen er, at de flydende eller gasformige energikilder kan lagres i længere tid.

Inden for rammerne af Energistrategi 2050, Power-to-X-teknikkerne er af interesse, fordi nye kilder til vedvarende energi fra solceller eller vindkraft ikke er tilgængelige kontinuerligt, men derimod med svingende intensitet. For at kompensere for faser med lav elproduktion, energi fra produktionsintensive faser forventes midlertidigt oplagret ved hjælp af Power-to-X teknikker. Power-to-X-processer kan således bidrage til at balancere energiforsyning og -efterspørgsel over en længere periode, øge den kortsigtede fleksibilitet af elnettet gennem intelligent belastningsstyring, og skabe erstatninger for fossile brændstoffer samt råvarer til industrien.

En fleksibilitetsmulighed og en sammenhæng mellem energiproduktion og forbrug

Forskere fra Paul Scherrer Institute PSI, sammen med kolleger fra seks andre schweiziske universiteter og forskningsinstitutioner, har samlet omfattende information om forskellige aspekter af Power-to-X-teknologier, herunder deres potentiale til at bidrage til energistrategi 2050, hvilke udfordringer hver teknologi står over for, og hvilke nøglefaktorer der kunne fremme deres udbredte anvendelse. Tom Kober, leder af Energy Economics Group hos PSI og en af ​​hovedforfatterne til hvidbogen bestilt af den schweiziske føderale energiforskningskommission, opsummerer et af resultaterne:"I sammenligning med andre nye vedvarende energikilder, der er et særligt stort potentiale i Schweiz for elektricitet fra solcelleanlæg, hvilket gør Power-to-X til en vigtig fleksibilitetsmulighed og en forbindelse mellem energiproduktion og forbrug i et bæredygtigt, lavt CO ₂ energisystem."

De bidrag Power-to-X kan yde i individuelle energisektorer som transport og opvarmning eller gennem omlægning er meget forskellige. Dermed, genvinding af elektricitet fra energikilder som brint eller metan produceret med Power-to-X-metoder er i øjeblikket stadig meget dyrt. "Men omkostningerne ved sådanne såkaldte Power-to-Power-processer kan falde med så meget som to tredjedele inden 2030, takket være fremskridt inden for teknologi og stigende erfaring med disse nye teknologier", Kober vurderer. Det mangler at se, i hvilket omfang Power-to-Power-teknologier kan sejre frem for andre fleksibilitetsmuligheder i elsystemet, ikke mindst fordi det også afhænger af udviklingen på det europæiske marked og tilhørende vilkår for Schweiz' udenrigshandel med el.

Systemintegration spiller en nøglerolle

Brændstoffer produceret med elektricitet fra vedvarende kilder i Power-to-X processer kan erstatte fossile brændstoffer såsom fyringsolie, naturgas, benzin, og diesel, dermed med til at reducere CO ₂ emissioner. Men dette vil kun være økonomisk rentabelt, hvis passende miljømæssige incitamentmekanismer kommer i spil. Konverteringsprocesser skal realiseres så effektivt som muligt, på den ene side for at minimere omkostningerne og på den anden side for at bevare ressourcerne. Dette har ikke kun konsekvenser for udvælgelsen af ​​steder til Power-to-X-anlæg, men også hvordan teknologien kan integreres i forskellige markeder.

Derfor, undersøgelsen konkluderer, at for at Power-to-X kan anvendes med succes inden for rammerne af Energistrategi 2050, det er vigtigt at koncentrere forskning og innovation om den optimale integration af Power-to-X i det overordnede energisystem i Schweiz.

Hvidbogen bestilt af den schweiziske føderale energiforskningskommission (CORE) blev udarbejdet af partnerne fra fem schweiziske kompetencecentre for energiforskning (SCCER) - Varme- og elektricitetsopbevaring, BIOSWEET, VÅBENSKJOLD, FURIES, and Mobility—and financed by Innosuisse as well as the Swiss Federal Office of Energy (SFOE).

The researchers will present the results of the analyses for the white paper "Power-to-X:Perspectives in Switzerland" on July 8th at an event held at ETH Zurich.