Power-to-Gas: Technology and Business Models

Lehner, Markus; Tichler, Robert; Steinmüller, Horst; Koppe, Markus

doi:10.1007/978-3-319-03995-4

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“…On the basis of the underlying modular design, this is technically feasible. This scaling up is confirmed by original equipment manufacturers as well as in international publications (CLCF, 2013;Lehner et al, 2014). Provision of appropriate caverns, in particular for LTS, is feasible if suitable salt formations are available.…”

Section: 33mentioning

confidence: 62%

Comparison of large-scale energy storage technologies

Klumpp

2016

Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Energy

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In this paper, technologies are analysed that exhibit potential for mechanical and chemical energy storage on a grid scale. Those considered here are pumped storage hydropower plants, compressed air energy storage and hydrogen storage facilities. These are assessed and compared under economic criteria to answer the question of which technology is to be favoured. For this purpose, the levelised electricity cost for various dispatch scenarios -short-, medium-and long-term storage -are calculated for the present and for 2030. Fundamental indicators considered are their respective efficiencies, capital expenditure and operational expenditure, and technical service lives. From an economic point of view, today pumped hydro is the most cost-efficient short-and medium-term storage technology, closely followed by compressed air energy storage. In the future, too, there will be no fundamental change in this result, even with optimistic assumptions for the development of hydrogen storage. However, hydrogen storage is becoming more competitive and represents the most economic option in the future for long-term energy storage.

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Section: 33mentioning

confidence: 62%

Comparison of large-scale energy storage technologies

Klumpp

2016

Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Energy

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“…During the transition, the non-energy demand for natural gas by the Saudi industry is increasingly met through synthetic natural gas production (SNG). Power to gas plants (PtG) are used to produce SNG from renewable electricity generation [34,35] and integrated into the power system. During the production of the SNG, there may be excess heat produced that can contribute to the operation of thermal desalination plants.…”

Section: Desalination Technology Electrical Energymentioning

confidence: 99%

“…To attain a 100% renewable energy future, our work assumes that over time the industrial gas demand is met from synthetic natural gas (SNG). This can be achieved through power-to-gas plants (PtG) that comprise of two processes already used in industry: electrolysis and methanation [34,35]. PtG plants convert renewable electricity to renewable methane that can be stored in the existing gas infrastructure and used as conventional natural gas or for the industry.…”

mentioning

confidence: 99%

Role of Seawater Desalination in the Management of an Integrated Water and 100% Renewable Energy Based Power Sector in Saudi Arabia

Caldera

Bogdanov

Afanasyeva

et al. 2017

Water

112

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This work presents a pathway for Saudi Arabia to transition from the 2015 power structure to a 100% renewable energy-based system by 2050 and investigates the benefits of integrating the power sector with the growing desalination sector. Saudi Arabia can achieve 100% renewable energy power system by 2040 while meeting increasing water demand through seawater reverse osmosis (SWRO) and multiple effect distillation (MED) desalination plants. The dominating renewable energy sources are PV single-axis tracking and wind power plants with 243 GW and 83 GW, respectively. The levelised cost of electricity (LCOE) of the 2040 system is 49 €/MWh and decreases to 41 €/MWh by 2050. Corresponding levelised cost of water (LCOW) is found to be 0.8 €/m 3 and 0.6 €/m 3 . PV single-axis tracking dominates the power sector. By 2050 solar PV accounts for 79% of total electricity generation. Battery storage accounts for 41% of total electricity demand. In the integrated scenario, due to flexibility provided by SWRO plants, there is a reduced demand for battery storage and power-to-gas (PtG) plants as well as a reduction in curtailment. Thus, the annual levelised costs of the integrated scenario is found to be 1-3% less than the non-integrated scenario.

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“…1 ist die Power-to-Gas-Technologie in einem Überblick dargestellt [6]. Der wesentliche Vorteil bei der Umwandlung von erneuerbaren Strom in Methan liegt in der Möglichkeit der unbeschränk-ten Nutzung des vorhandenen Erdgasnetzes und der Erdgasspeicher sowie in der vielfältigen, technologisch vollständig entwickelten Verwendung von Methan respektive Erdgas als Energieträger für die Rückverstromung, zur Wärmeerzeugung, in der Mobilität oder auch als chemischer Grundstoff.…”

Section: Abb 1 Konzept Der Power-to-gas-technologieunclassified

Power-to-Gas: Die Rolle der chemischen Speicherung in einem Energiesystem mit hohen Anteilen an erneuerbarer Energie

Lehner

Biegger

Medved

2017

Elektrotech. Inftech.

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Die Umstellung der Energieversorgung auf erneuerbare Quellen (Wind, Photovoltaik) wird in Zukunft verstärkt die Volatilität in der Stromerzeugung erhöhen. Um eine ausgeglichene Leistungsbilanz im Stromnetz sicherzustellen, werden Speicher benötigt -nicht nur kurzzeitig, sondern auch saisonal. Die bidirektionale Kopplung bestehender Energieinfrastruktur mit dem Stromnetz kann hier Abhilfe schaffen, indem der Strom in Elektrolyseanlagen zur Wasserstofferzeugung genutzt wird. Der Wasserstoff kann Erdgas in der vorhandenen Infrastruktur (Gasspeicher, Pipelines) in begrenztem Umfang beigemischt werden oder in einer gaskatalytischen Reaktion, der Methanisierung, mit Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid direkt zu Methan umgesetzt werden. Durch den Rückgriff auf die Erdgasinfrastruktur wird eine Entlastung der Stromnetze erreicht und eine Speicherung der erneuerbaren Energien auch über lange Zeiträume ermöglicht. Ein weiterer Vorteil dieser als "Power-to-Gas" bezeichneten Technologie ist, dass das so erzeugte Methan eine Senke für CO 2 -Emissionen darstellt, da damit fossile Quellen substituiert werden und so CO 2 in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird.Die Forschung im Bereich der Power-to-Gas-Technologie adressiert derzeit technologische Fortschritte sowohl im Bereich der Elektrolyse als auch für die nachfolgende Methanisierung, insbesondere, um Investitionskosten zu senken. Im Bereich der Methanisierung sind lastflexible Verfahren zu entwickeln, die der fluktuierenden Wasserstoffbereitstellung angepasst sind. Die Wirtschaftlichkeit der Power-to-Gas-Prozesskette kann durch eine synergetische Einbindung in bestehende Industrieprozesse erhöht werden. Beispielsweise bietet ein integriertes Hüttenwerk ein vielversprechendes infrastrukturelles Umfeld, da zum einen kohlenstoffhaltige Prozessgase in großen Mengen anfallen, zum anderen der Sauerstoff als Nebenprodukt aus der Wasserelektrolyse einer direkten Nutzung zugeführt werden kann. Derartige Konzepte lassen einen wirtschaftlichen Einsatz der Power-to-Gas-Technologie in naher Zukunft erwarten.Schlüsselwörter: Power-to-Gas; Methanisierung; erneuerbare Energie; Speicher Power-to-Gas: the significance of chemical storage in an energy system containing high shares of renewable energy. The restructuring of the energy supply towards renewable sources (wind, photovoltaics) will increase the volatility in power generation

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Power-to-Gas: Technology and Business Models

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