Power-to-X

Power-to-X
섹터 가입에 있어서의 변혁

전력 대 X(P2X 및 P2Y)는 변동하는 재생 에너지 발전이 부하를 초과하는 [1][2]기간 동안 잉여 전력을 사용하는 다수의 전기 변환, 에너지 저장 및 재전환 경로이다.전력-X 변환 기술을 사용하면 다른 부문(수송 또는 화학 등)에서 사용할 수 있도록 전기 부문으로부터 전력을 분리할 수 있으며,[1] 발전 관련 추가 투자에 의해 공급된 전력을 사용할 수 있습니다.이 용어는 독일에서 널리 사용되며 독일에서 유래되었을 수 있습니다.

용어의 X는 다음 중 하나를 가리킬 수 있습니다.전력 대 암모니아, 전력 대 화학, 전력 대 연료, 전력 대 가스, 전력 대 수소, 전력 대 액체, 전력 대 메탄, 전력 대 전력,[3] 전력 대 전력 및 전력 대 Syngas.전기 자동차 충전, 공간 난방 및 냉난방, 온수 난방은 전력 대 이동성 및 전력 대 열이라고 하는 수요[who?] 응답 형태인 발전 일치에 맞춰 제시간에 이동할 수 있다.

잉여 전력을 사용하는 집합적 전력 대 X 계획은 유연성 조치의 제목에 포함되며, 재생 가능 발전의 비율이 높거나 강력한 탈탄산 목표를 [1][2]가진 에너지 시스템에서 특히 유용하다.수많은 경로와 기술이 이 용어에 포함된다.2016년 독일 정부는 1단계 연구 프로젝트에 3,000만 유로를 투자하여 전력 대 X 옵션을 [4]제공하였다.

전력 저장 개념

잉여 전력은 저장 및 [5][6][7][8]재변환을 위해 다른 형태의 에너지로 전환될 수 있습니다.물의 직류 전기 분해(효율 기껏해야 80~85%)를 사용하여 수소를 생산할 수 있으며, 수소는 메탄화를 [5][9]통해 메탄(CH4)으로 변환됩니다.또 다른 가능성은 CO와 함께2 수소를 메탄올로 [10]바꾸는 것이다.이 두 연료는 저장되고 몇 시간에서 몇 달 후에 다시 전기를 생산하는 데 사용될 수 있습니다.재변환 기술에는 가스 터빈, CCGT 발전소, 왕복 엔진 및 연료 전지가 포함됩니다.Power-to-Power는 라운드 트립 재구성 [5]효율을 나타냅니다.수소 저장의 경우 왕복 효율은 35~50%[2]로 제한됩니다.전기 분해는 비용이 많이 들고 전력 대 가스 프로세스는 경제적이기 [1]위해 상당한 전체 부하 시간(30%)이 필요합니다.그러나 전력 대 전력의 왕복 변환 효율은 배터리에 비해 낮고 전기 분해 비용이 많이 들 수 있지만 연료의 저장 자체는 상당히 [citation needed]저렴하다.즉, 전력 공급으로 대량의 에너지를 장기간 저장할 수 있어 계절별 스토리지에 이상적입니다.많은 지역이 태양, 풍력 및 하천 수력 발전의 계절적 변동성이 크기 때문에 이 방법은 특히 가변 재생 에너지 보급률이 높은 시스템에 유용할 수 있다.그리드 전용 배터리 스토리지는 일반적으로 Power-to-X 개념으로 간주되지 않습니다.

섹터 결합 개념

수소와 메탄은 또한 하류 연료로 사용될 수 있고, 천연 가스망에 공급될 수 있고, 또는 합성 [11][12]연료를 만들거나 합성 연료로 사용될 수 있습니다.또는 암모니아(암모니아)와 마찬가지로 화학 공급 원료로 사용할 수 있습니다.NH3)

'섹터 커플링'에서 영감을 얻은 Mwelwa Musonko의 만화

전력 대 발열은 저항 가열 또는 열 펌프를 통해 열 영역에 기여합니다.저항 히터는 단일 효율이 있으며, 열 펌프의 성능 계수(COP)는 2-5입니다.[5]가정용 온수와 지역 난방 모두의 백업 침지 가열은 잉여 재생 에너지를 저렴하게 사용할 수 있게 해주고 종종 [1]탄소 집약적인 화석 연료를 대체할 것이다.열 에너지 저장소가 있는 지역 난방 시스템의 대규모 열 펌프는 특히 전력 대 열로 매력적인 옵션입니다. 과잉 풍력과 태양광 발전의 균형을 위해 매우 높은 효율성을 제공하며 수익성이 높은 투자가 [13][14]될 수 있습니다.

기동력(Power-to-Mobility)은 배터리 전기 자동차(EV)의 충전을 말합니다.EV의 도입이 예상되기 때문에 전용 디스패치가 필요합니다.차량이 대부분의 시간 동안 유휴 상태이기 때문에 충전 시간을 이동하면 상당한 유연성을 제공할 수 있습니다. 충전 기간은 약 90분인 [2]반면 충전 윈도우는 비교적 긴 8-12시간입니다.EV 배터리는 전력 저장 장치로 작동하기 위해 그리드로 방전될 수도 있지만,[2] 이로 인해 배터리가 추가로 마모됩니다.

온수 저장 및 전기 자동차가 있는 열 펌프는 잉여 풍력 및 태양광 [5]발전 사용을 위한 여러 다른 전력 대 X 또는 전기 저장 체계보다 CO 배출 감소2 및 화석 연료 사용의 잠재력이 더 높은 것으로 밝혀졌다.그러나 전기화를 통한 전력 대 열 및 전력 대 이동성(열 펌프 및 전기 자동차)은 배출 감소 잠재력이 높지만, 100% 청정 시스템이 목표라면 경제적으로 전기화할 수 없는 일부 최종 용도가 있다.이러한 최종 용도에는 장거리 운송(트럭, 비행기, 바지선) 및 고열 산업 프로세스가 포함됩니다.이 경우 깨끗한 전기로 합성된 연료를 사용하는 것이 최선의 선택일 수 있습니다.바이오 연료는 또 다른 선택사항이지만 물과 공간을 놓고 농업과 경쟁합니다.

독일의 섹터 커플링 개념에 따르면 모든 에너지 사용 섹터를 상호 연결하려면 공급과 [15]수요를 동기화하기 위해 수많은 프로세스의 디지털화와 자동화가 필요합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e acatech; Lepoldina; Akademienunion, eds. (2016). Flexibility concepts for the German power supply in 2050 : ensuring stability in the age of renewable energies (PDF). Berlin, Germany: acatech — National Academy of Science and Engineering. ISBN 978-3-8047-3549-1. Archived from the original (PDF) on 6 October 2016. Retrieved 10 June 2016.
  2. ^ a b c d e Lund, Peter D; Lindgren, Juuso; Mikkola, Jani; Salpakari, Jyri (2015). "Review of energy system flexibility measures to enable high levels of variable renewable electricity" (PDF). Renewable and Sustainable Energy Reviews. 45: 785–807. doi:10.1016/j.rser.2015.01.057.
  3. ^ Sillman, J.; Uusitalo, V.; Ruuskanen, V.; Ojala, L.; Kahiluoto, H.; Soukka, R.; Ahola, J. (1 November 2020). "A life cycle environmental sustainability analysis of microbial protein production via power-to-food approaches". The International Journal of Life Cycle Assessment. 25 (11): 2190–2203. doi:10.1007/s11367-020-01771-3. ISSN 1614-7502.
  4. ^ "Power-to-X: entering the energy transition with Kopernikus" (Press release). Aachen, Germany: RWTH Aachen. 5 April 2016. Retrieved 9 June 2016.
  5. ^ a b c d e Sternberg, André; Bardow, André (2015). "Power-to-What? — Environmental assessment of energy storage systems". Energy and Environmental Science. 8 (2): 389–400. doi:10.1039/c4ee03051f.
  6. ^ Agora Energiewende (2014). Electricity storage in the German energy transition : analysis of the storage required in the power market, ancillary services market and the distribution grid (PDF). Berlin, Germany: Agora Energiewende. Retrieved 30 December 2018.
  7. ^ Sterner, Michael; Eckert, Fabian; Thema, Martin; et al. (2014). Langzeitspeicher in der Energiewende — Präsentation [Long-term storage in the Energiewende — Presentation]. Regensburg, Germany: Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher (FENES), OTH Regensburg. Retrieved 9 May 2016.
  8. ^ Ausfelder, Florian; Beilmann, Christian; Bräuninger, Sigmar; Elsen, Reinhold; Hauptmeier, Erik; Heinzel, Angelika; Hoer, Renate; Koch, Wolfram; Mahlendorf, Falko; Metzelthin, Anja; Reuter, Martin; Schiebahn, Sebastian; Schwab, Ekkehard; Schüth, Ferdi; Stolten, Detlef; Teßmer, Gisa; Wagemann, Kurt; Ziegahn, Karl-Friedrich (May 2016). Energy storage systems: the contribution of chemistry — Position paper (PDF). Germany: Koordinierungskreis Chemische Energieforschung (Joint Working Group on Chemical Energy Research). ISBN 978-3-89746-183-3. Retrieved 9 June 2016.
  9. ^ Pagliaro, Mario; Konstandopoulos, Athanasios G (15 June 2012). Solar Hydrogen: Fuel of the Future. Cambridge, United Kingdom: RSC Publishing. doi:10.1039/9781849733175. ISBN 978-1-84973-195-9.
  10. ^ 조지 올라의 재생 메탄올 공장
  11. ^ König, Daniel Helmut; Baucks, Nadine; Kraaij, Gerard; Wörner, Antje (18–19 February 2014). "Entwicklung und Bewertung von Verfahrenskonzepten zur Speicherung von fluktuierenden erneuerbaren Energien in flüssigen Kohlenwasserstoffen" [Development and evaluation of process concepts for storing fluctuating renewable energy in liquid hydrocarbons]. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Energieverfahrenstechnik. Karlsruhe, Germany. Retrieved 9 May 2016.
  12. ^ Foit, Severin; Eichel, Rüdiger-A; Vinke, Izaak C; de Haart, Lambertus GJ (1 October 2016). "Power-to-Syngas – an enabling technology for the transition of the energy system? Production of tailored synfuels and chemicals using renewably generated electricity". Angewandte Chemie International Edition. 56 (20): 5402–5411. doi:10.1002/anie.201607552. ISSN 1521-3773. PMID 27714905.
  13. ^ Zakeri, Behnam; Rinne, Samuli; Syri, Sanna (31 March 2015). "Wind integration into energy systems with a high share of nuclear power – what are the compromises?". Energies. 8 (4): 2493–2527. doi:10.3390/en8042493. ISSN 1996-1073.
  14. ^ Salpakari, Jyri; Mikkola, Jani; Lund, Peter D (2016). "Improved flexibility with large-scale variable renewable power in cities through optimal demand side management and power-to-heat conversion". Energy Conversion and Management. 126: 649–661. doi:10.1016/j.enconman.2016.08.041. ISSN 0196-8904.
  15. ^ "Sector coupling - Shaping an integrated renewable energy system". Clean Energy Wire. 18 April 2018. Retrieved 6 March 2019.