In een gezamenlijk onderzoeksproject van vijf Zwitserse competentiecentra voor energieonderzoek, wetenschappers van het Paul Scherrer Instituut PSI en collega's hebben een witboek opgesteld over "Power-to-X" ter overweging door de Zwitserse Federale Energie Onderzoekscommissie (CORE). Het doel van de whitepaper is om de belangrijkste inzichten die beschikbaar zijn over Power-to-X-technologieën samen te brengen. Onder andere, de studie werpt licht op de bijdragen die kunnen worden geleverd aan de energiestrategie van Zwitserland door verschillende technologieën op basis van conversie en opslag van verschillende vormen van energie. De experts presenteren de bevindingen van dit onderzoek op 8 juli op de ETH Zürich.

Zwitserland heeft zich ten doel gesteld zijn directe uitstoot van broeikasgassen drastisch te verminderen. Volgens haar Energiestrategie 2050, tegen 2030 moet de uitstoot van broeikasgassen met 50 procent zijn gedaald ten opzichte van 1990, en tot maximaal 85 procent in 2050. Na 2050, de energievoorziening in Zwitserland moet klimaatneutraal zijn, dat is, zonder uitstoot van broeikasgassen zoals CO ₂ . Een onderdeel van de inspanning om dit doel te bereiken zouden zogenaamde Power-to-X-technieken kunnen zijn. Hier wordt overtollige elektriciteit uit nieuwe hernieuwbare energiebronnen gebruikt voor de productie, door middel van elektrochemische conversie, vloeibare of gasvormige energiedragers zoals waterstof, methaan, of methanol. Deze worden vervolgens in de consumentensector gebruikt om voertuigen aan te drijven of om weer warmte of elektriciteit op te wekken. Het voordeel is dat de vloeibare of gasvormige energiebronnen voor een langere tijd kunnen worden opgeslagen.

In het kader van Energiestrategie 2050, de Power-to-X-technieken zijn interessant omdat er niet continu nieuwe bronnen van hernieuwbare energie uit fotovoltaïsche of windenergie beschikbaar zijn, maar eerder met wisselende intensiteit. Ter compensatie van fasen van lage energieopwekking, energie uit productie-intensieve fasen zal naar verwachting tijdelijk worden opgeslagen met behulp van Power-to-X technieken. Zo kunnen Power-to-X-processen bijdragen aan het balanceren van vraag en aanbod van energie over een langere periode, de flexibiliteit van het elektriciteitsnet op korte termijn vergroten door intelligent vermogensbeheer, en vervangingsmiddelen voor fossiele brandstoffen en grondstoffen voor de industrie te creëren.

Een flexibiliteitsoptie en een koppeling tussen energieproductie en -verbruik

Wetenschappers van het Paul Scherrer Instituut PSI, samen met collega's van zes andere Zwitserse universiteiten en onderzoeksinstellingen, uitgebreide informatie hebben verzameld over verschillende aspecten van Power-to-X-technologieën, inclusief hun potentieel om bij te dragen aan de energiestrategie 2050, met welke uitdagingen elke technologie wordt geconfronteerd, en welke sleutelfactoren het wijdverbreide gebruik ervan zouden kunnen bevorderen. Tom Kober, hoofd van de Energy Economics Group bij PSI en een van de hoofdauteurs van het witboek in opdracht van de Zwitserse Federale Energieonderzoekscommissie, vat een van de bevindingen samen:"In vergelijking met andere nieuwe hernieuwbare energiebronnen, er is een bijzonder groot potentieel in Zwitserland voor elektriciteit uit zonne-installaties, waardoor Power-to-X een belangrijke flexibiliteitsoptie is en een link tussen energieproductie en -verbruik in een duurzame, CO-arm ₂ energiesysteem."

De bijdragen die Power-to-X kan leveren in individuele energiesectoren zoals transport en verwarming of door reconversie zijn heel verschillend. Dus, het terugwinnen van elektriciteit uit energiebronnen zoals waterstof of methaan geproduceerd met Power-to-X-methoden is momenteel nog erg duur. "Maar de kosten van dergelijke zogenaamde Power-to-Power-processen zouden tegen 2030 met maar liefst tweederde kunnen dalen, dankzij technologische vooruitgang en toenemende ervaring met deze nieuwe technologieën", Kober schat. Het valt nog te bezien in hoeverre Power-to-Power-technologieën kunnen prevaleren boven andere flexibiliteitsopties in het elektriciteitssysteem, niet in de laatste plaats omdat het ook afhangt van de ontwikkelingen op de Europese markt en de daarmee samenhangende voorwaarden voor de buitenlandse handel in elektriciteit van Zwitserland.

Systeemintegratie speelt een sleutelrol

Brandstoffen geproduceerd met elektriciteit uit hernieuwbare bronnen in Power-to-X-processen kunnen fossiele brandstoffen vervangen, zoals stookolie, natuurlijk gas, benzine, en diesel, dus helpen om CO . te verminderen ₂ uitstoot. Maar dit zal alleen economisch haalbaar zijn als er passende milieustimuleringsmechanismen in het spel komen. Conversieprocessen moeten zo efficiënt mogelijk worden gerealiseerd, enerzijds om de kosten te minimaliseren en anderzijds om hulpbronnen te sparen. Dit heeft niet alleen gevolgen voor de selectie van locaties voor Power-to-X-centrales, maar ook hoe de technologie kan worden geïntegreerd in verschillende markten.

Daarom, de studie concludeert dat, om Power-to-X succesvol toe te passen in het kader van Energiestrategie 2050, het is essentieel om onderzoek en innovatie te concentreren op de optimale integratie van Power-to-X in het totale energiesysteem van Zwitserland.

Het witboek in opdracht van de Zwitserse Federale Energieonderzoekscommissie (CORE) is opgesteld door de partners van vijf Zwitserse competentiecentra voor energieonderzoek (SCCER) - Warmte- en elektriciteitsopslag, BIOSWEET, KAM, Furiën, 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.