I ett gemensamt forskningsprojekt av fem schweiziska kompetenscentra för energiforskning, forskare vid Paul Scherrer Institute PSI och kollegor har utarbetat en vitbok om "Power-to-X" för övervägande av den schweiziska federala energiforskningskommissionen (CORE). Målet med vitboken är att samla de viktigaste insikterna om Power-to-X-teknologier. Bland annat, studien belyser bidrag som skulle kunna göras till Schweiz energistrategi genom olika teknologier baserade på omvandling och lagring av olika energiformer. Experterna presenterar resultaten av denna studie den 8 juli på ETH Zürich.

Schweiz har satt upp som mål att drastiskt minska sina direkta utsläpp av växthusgaser. Enligt sin energistrategi 2050, år 2030 bör utsläppen av växthusgaser minska med 50 procent jämfört med 1990, och upp till högst 85 procent år 2050. Efter 2050, energiförsörjningen i Schweiz bör vara klimatneutral, det är, utan utsläpp av växthusgaser som CO ₂ . En del av strävan att uppnå detta mål skulle kunna vara så kallade Power-to-X-tekniker. Här används överskottsel från nya förnybara energikällor för att producera, genom elektrokemisk omvandling, flytande eller gasformiga energibärare som väte, metan, eller metanol. Dessa används sedan i konsumentsektorerna för att driva fordon eller för att generera värme eller el igen. Fördelen är att de flytande eller gasformiga energikällorna kan lagras under längre tid.

Inom ramen för Energistrategi 2050, Power-to-X-teknikerna är av intresse eftersom nya källor för förnybar energi från solceller eller vindkraft inte är tillgängliga kontinuerligt, utan snarare med fluktuerande intensitet. För att kompensera för faser av låg energiproduktion, energi från produktionsintensiva faser förväntas tillfälligt lagras med hjälp av Power-to-X-tekniker. På så sätt kan Power-to-X-processer bidra till att balansera energitillgång och efterfrågan över en längre tidsperiod, öka den kortsiktiga flexibiliteten hos elnätet genom intelligent lasthantering, och skapa substitut för såväl fossila bränslen som råvaror för industrin.

Ett flexibilitetsalternativ och en koppling mellan energiproduktion och konsumtion

Forskare från Paul Scherrer Institute PSI, tillsammans med kollegor från sex andra schweiziska universitet och forskningsinstitutioner, har samlat på sig omfattande information om olika aspekter av Power-to-X-teknologier, inklusive deras potential att bidra till energistrategi 2050, vilka utmaningar varje teknik står inför, och vilka nyckelfaktorer som skulle kunna främja deras utbredda användning. Tom Kober, chef för Energy Economics Group vid PSI och en av huvudförfattarna till vitboken på uppdrag av den schweiziska federala energiforskningskommissionen, sammanfattar ett av resultaten:"Jämfört med andra nya förnybara energikällor, det finns en särskilt stor potential i Schweiz för el från solenergianläggningar, vilket gör Power-to-X till ett viktigt flexibilitetsalternativ och en länk mellan energiproduktion och förbrukning i ett hållbart, låg CO ₂ energisystem."

De bidrag Power-to-X kan ge inom enskilda energisektorer som transporter och uppvärmning eller genom omvandling är mycket olika. Således, återvinning av elektricitet från energikällor som väte eller metan producerad med Power-to-X-metoder är för närvarande fortfarande mycket dyrt. "Men kostnaderna för sådana så kallade Power-to-Power-processer kan minska med så mycket som två tredjedelar till 2030, tack vare framsteg inom teknik och ökad erfarenhet av dessa nya teknologier", Kober uppskattar. Det återstår att se i vilken utsträckning Power-to-Power-teknologier kan råda över andra flexibilitetsalternativ i elsystemet, inte minst för att det också beror på utvecklingen på den europeiska marknaden och tillhörande förutsättningar för Schweiz utrikeshandel med el.

Systemintegration spelar en nyckelroll

Bränsle som produceras med el från förnybara källor i Power-to-X-processer kan ersätta fossila bränslen som eldningsolja, naturgas, bensin, och diesel, vilket bidrar till att minska CO ₂ utsläpp. Men detta kommer bara att vara ekonomiskt lönsamt om lämpliga miljöincitamentmekanismer kommer in. Konverteringsprocesser måste realiseras så effektivt som möjligt, å ena sidan för att minimera kostnaderna och å andra sidan för att bevara resurser. Detta har konsekvenser inte bara för valet av platser för Power-to-X-anläggningar, men också hur tekniken kan integreras på olika marknader.

Därför, studien drar slutsatsen att, för att Power-to-X ska kunna tillämpas framgångsrikt inom ramen för Energistrategi 2050, det är viktigt att koncentrera forskning och innovation på optimal integration av Power-to-X i det övergripande energisystemet i Schweiz.

Vitboken på uppdrag av den schweiziska federala energiforskningskommissionen (CORE) har utarbetats av partnerna till fem schweiziska kompetenscentra för energiforskning (SCCER) - Värme- och ellagring, BIOSWEET, VAPEN, 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.