Die Strom zu Gas-Demonstrationsanlage
der Thüga-Gruppe
- Herzlich Willkommen -
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Agenda
Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
Herausforderungen der Energiewende aus Sicht kommunaler
Energieversorger...
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Die Ziele der Energiewende sind klar formuliert
Auszug aus den energiepolitischen Zielen der Bundesregierung und Status ...
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Die Energiewende bedarf vier starker Säulen
ENERGIEWENDEENERGIEWENDE
Erzeugung
STROMMARKTMODELL 2.0
z. B. Integrated-Mar...
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Der fluktuierende Anteil der ins Energienetz zu integrierenden
elektrischen Energie aus EE wird künftig stark steigen
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Mit Hilfe der Strom zu Gas-Technologie kann Erneuerbare
Energie aus Wind und Sonne grundlastfähig gemacht werden.
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Agenda
Herausforderungen der Energiewende aus Sicht kommunaler
Energieversorger
Chancen von Strom zu Gas für ein integri...
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Eine dezentrale Erzeugung aus Erneuerbaren Energien erfordert
eine dezentrale Speicherung überschüssiger EE
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Die Speicherkapazität des Gasverteilnetzes reicht bei Weitem
aus, um den Speicherbedarf im Jahr 2050 zu decken
* Bei ein...
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Integration von Strom zu Gas in kommunale Netze
Quelle: Thüga Aktiengesellschaft
Die kommunalen Netze verbinden effizie...
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Für den Wasserstoff aus der Elektrolyse ergibt sich ein breites
Anwendungsfeld
Wasserstoff ist ein Multitalent für vers...
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Vorteile der Integration der Strom zu Gas-Technologie in
kommunale Netze
Sämtliche notwendige Infrastruktur
für Betrieb...
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Gasverteilnetze spielen eine wichtige Rolle im Energiesystem
von morgen
Vision der Thüga-Gruppe
• 97 % der regenerative...
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Zur Umsetzung der Energiewende ist mittel- bis langfristig Speicher-
bedarf im TWh-Bereich notwendig
Nur eine chemische...
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Agenda
Herausforderungen der Energiewende aus Sicht kommunaler
Energieversorger
Chancen von Strom zu Gas für ein integr...
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13 Partner aus der Thüga-Gruppe realisieren eine Strom zu Gas-
Demoanlage zur Einspeisung von Wasserstoff in ein Vertei...
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Im November 2013 wurde von unserer Anlage weltweit erstmalig
Wasserstoff in ein Gasverteilnetz eingespeist
27.09.2013
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Demonstration der Integration von Strom zu Gas-Anlagen in das
zukünftige Energiesystem
Prüfung der technischen Machbark...
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Die energiepolitischen Rahmenbedingungen müssen geschaffen
werden
Technische
Regelungen
• Integration der neuen Technol...
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Impressionen: 27.09.2013: Die Anlieferung der Anlage
Die Anlage wiegt etwa 10 t und ist in einem Container
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Die Strom zu Gas-Anlage der Thüga-Gruppe wird auf einem
Werksgelände der Mainova AG in Frankfurt am Main betrieben
Tech...
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Funktionsschema: Wasserelektrolyse - PEM-Verfahren
Nach einer Idee der Humbolt State University
Strom zu Gas-Demoanlage...
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Quelle: ITM Power
PEM-Elektrolyse-Stacks
Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
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Quelle: ITM Power
Elektrolyseur - Seitenansicht rechts
Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
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Quelle: ITM Power
Elektrolyseur - Seitenansicht links
Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
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Container mit PEM-Elektrolyseur vor Ort in Frankfurt
Quelle: Thüga Aktiengesellschaft, ITM Power
Strom zu Gas-Demoanlag...
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Unsere Gasdruckregelmess- und Mischanlage (GDRMMA)
Aufgaben GDRMMA:
• Einmischen des Wasserstoffs
in den Erdgasvolumens...
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Die Strom zu Gas-Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe
Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
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BACKUP
BACKUP
Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
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Strom zu Gas ist die integrative Lösung zur Umsetzung der
Energiewende durch Verknüpfung des Strom- und Gasnetzes
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Bekanntes aus dem Chemieunterricht wird wieder angewendet
+ -
Gleichspannung
H2O
H2O2
Anode Kathode
Mögliche Elektrolys...
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Nur chemische Langzeitspeicher können elektrische Energie
im TWh-Bereich aufnehmen
Stromspeichermethoden im Vergleich
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Rahmenbedingungen müssen geschaffen werden
Integration der neuen Technologien in bestehende technische
Regelungen der E...
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Auch Solllastgänge mit schnellen Lastwechseln können von der
Anlage nachgefahren werden
• Der Lastgang wurde entworfen,...
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Anordnung der Gebäude der Strom zu Gas- Demonstrations-
anlage der Thüga-Gruppe in Frankfurt am Main
Strom zu Gas-Demoa...
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Das Integrated-Market-Model (Thüga) umfasst einen Kapazitätsmarkt für EE und
konv. Kraftwerke sowie erstmalig eine Einb...
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Power to gas 2014 10-29 thüga sz-g_anlage _besichtigung

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Vortrag zur Besichtigung der Power to Gas Anlage in Frankfurt

Veröffentlicht in: Umweltschutz
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Power to gas 2014 10-29 thüga sz-g_anlage _besichtigung

  1. 1. Die Strom zu Gas-Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe - Herzlich Willkommen -
  2. 2. 2 Agenda Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe Herausforderungen der Energiewende aus Sicht kommunaler Energieversorger Chancen von Strom zu Gas für ein integriertes Energiesystem Die Strom zu Gas-Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe 1 2 3
  3. 3. 3 Die Ziele der Energiewende sind klar formuliert Auszug aus den energiepolitischen Zielen der Bundesregierung und Status Quo: Quellen: BMWi, BDEW, Thüga 2012 2020 2030 2040 2050 Treibhausgas- emissionen (ggü. `90) - 25 % - 40 % - 55 % - 70 % - 80 % Anteil EE an Brutto- Endenergiever- brauch 12 % 18 % 30 % 45 % 60 % Anteil EE an Stromverbrauch 24 %* 35 % 50 % 65 % 80 % Absenkung Stromverbrauch (ggü. `08) - 2 % - 10 % - 15 % - 25 % * 2014 1.Halbjahr: 28,5% (vorläufig) Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  4. 4. 4 Die Energiewende bedarf vier starker Säulen ENERGIEWENDEENERGIEWENDE Erzeugung STROMMARKTMODELL 2.0 z. B. Integrated-Market-Model der Thüga-Gruppe SpeicherNetze Effizienz Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  5. 5. 5 Der fluktuierende Anteil der ins Energienetz zu integrierenden elektrischen Energie aus EE wird künftig stark steigen Datenquelle: bmu Leitstudie 2010, entso-e, TenneT Künftiger Speicherbedarf durch den Ausbau Erneuerbarer Energien gemäß einer Studie der Thüga Aktiengesellschaft - Beispielhafte Darstellung für März 2030 Durch die zunehmende Einspeisung von PV und Wind über den notwendigen Bedarf hinaus, wird die Flexibilität des Energiesystems immer wichtiger Quelle: Thüga Aktiengesellschaft Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  6. 6. 6 Mit Hilfe der Strom zu Gas-Technologie kann Erneuerbare Energie aus Wind und Sonne grundlastfähig gemacht werden. Der Speicherbedarf an regenerativ erzeugtem Strom im Jahr 2050 könnte über 50 TWh betragen. Nur chemische Langzeitspeicher können elektrische Energie im TWh-Bereich aufnehmen. Quelle: Thüga Aktiengesellschaft Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  7. 7. 7 Agenda Herausforderungen der Energiewende aus Sicht kommunaler Energieversorger Chancen von Strom zu Gas für ein integriertes Energiesystem Die Strom zu Gas-Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe 1 2 3 Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  8. 8. 8 Eine dezentrale Erzeugung aus Erneuerbaren Energien erfordert eine dezentrale Speicherung überschüssiger EE 70 % 30 % Gasverteilnetze Gastransportnetze Quelle: BDEW, dena Verteilnetzstudie, WEMAG Netz GmbH 97 % 3 % Verteilnetze Übertragungsnetze Anteile der Einspeisung Erneuerbarer Energien (D) Anteil der Verteilnetze am deutschen Gasabsatz Ca. 97 % der Erneuerbaren Energien werden dezentral erzeugt Dezentrale Speicherung naheliegend Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  9. 9. 9 Die Speicherkapazität des Gasverteilnetzes reicht bei Weitem aus, um den Speicherbedarf im Jahr 2050 zu decken * Bei einem max. Anteil von 10% vol. Wasserstoff im Erdgas Quelle: BDEW, eigene Analyse Potenzial der Gasverteilnetze für die Speicherung von Wind- und Sonnenstrom Jährliche Speicherkapazität des Gasverteilnetzes → 200TWh Speicherbedarf 2050 → 50 TWh EE-Wasserstoff* EE-Methan → 8 TWh Die Gasverteilnetze, in Verbindung mit Strom zu Gas, haben das größte Potential, um große Mengen Energie zu speichern. Unser Slogan: "Strom zu Gas – Energiespeicher der Zukunft" Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  10. 10. 10 Integration von Strom zu Gas in kommunale Netze Quelle: Thüga Aktiengesellschaft Die kommunalen Netze verbinden effizient die Erzeugung und Nutzung volatiler Erneuerbarer Energien Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  11. 11. 11 Für den Wasserstoff aus der Elektrolyse ergibt sich ein breites Anwendungsfeld Wasserstoff ist ein Multitalent für verschiedene Anwendungen Rohstoff für die Industrie Kraftstoff für die Mobilität Brennstoff für die Wärmeversorgung Brennstoff für die Rückverstromung in KWK-Anlagen Quelle: dena – Strategieplattform Power to Gas Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  12. 12. 12 Vorteile der Integration der Strom zu Gas-Technologie in kommunale Netze Sämtliche notwendige Infrastruktur für Betrieb bereits vorhanden Erhöhung des Wirkungsgrades (insbes. durch Abwärmenutzung) Stromnetzentlastung durch dezentrale Speicherung Ausgeprägte Akzeptanz bei der Bevölkerung Potential zur Abminderung des nötigen Netzausbaus Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  13. 13. 13 Gasverteilnetze spielen eine wichtige Rolle im Energiesystem von morgen Vision der Thüga-Gruppe • 97 % der regenerativen Energie wird dezentral erzeugt • Gasverteilnetze sind flächen- deckend vorhanden • Die vorhandenen Gasverteil- netze können den künftigen Speicherbedarf an überschüssi- ger regenerativer Energie decken Die dezentrale Erzeugung regene- rativer Energie erfordert eine dezentrale Speicherlösung Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  14. 14. 14 Zur Umsetzung der Energiewende ist mittel- bis langfristig Speicher- bedarf im TWh-Bereich notwendig Nur eine chemische Speicherung mit Strom zu Gas kann die benötig- ten, langfristigen Speicherkapazitäten in ausreichender Menge bieten Die Strom zu Gas-Technologie ist bekannt, die Anpassung an die aktuellen Anforderungen muss erprobt werden Die Politik muss zusammen mit Wirtschaft und Verbänden verlässliche Rahmenbedingungen schaffen Ein wirtschaftlicher Betrieb ist unter den derzeitigen Rahmenbeding- ungen nicht möglich      Die Thüga-Gruppe möchte die Einbindung von Strom zu Gas in kommunale Gasverteilnetze demonstrieren und aktiv dazu beitragen, die Rahmen- bedingungen zu verbessern. Politik und Energieversorgungsunternehmen müssen jetzt beginnen die Technologie Strom zu Gas voranzubringen Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  15. 15. 15 Agenda Herausforderungen der Energiewende aus Sicht kommunaler Energieversorger Chancen von Strom zu Gas für ein integriertes Energiesystem Die Strom zu Gas-Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe 1 2 3 Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  16. 16. 16 13 Partner aus der Thüga-Gruppe realisieren eine Strom zu Gas- Demoanlage zur Einspeisung von Wasserstoff in ein Verteilnetz Strom zu Gas-Projekt der Thüga-Gruppe Sitz der beteiligten Projektpartner Anlagenstandort: Frankfurt am Main Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  17. 17. 17 Im November 2013 wurde von unserer Anlage weltweit erstmalig Wasserstoff in ein Gasverteilnetz eingespeist 27.09.2013 Ankunft Elektrolyseur in Frankfurt am Main 26.11.2013 Weltweit erstmalige Einspeisung von Wasserstoff in das Gasverteilnetz 07.05.2014 Offizielle Inbetriebnahmefeier in Frankfurt am Main 2014 – 2016 Demonstrationsbetrieb mit wissenschaftlicher Begleitung Ab 2017 evtl. Folgeprojekt Strom zu Gas-Projekt der Thüga-Gruppe Ende 2012 Unterzeichnung der Kooperations- vereinbarung mit den Projektpartnern 25.03.2013 Vertragsunterzeichnung mit ITM Power 03.07.2013 1. Spatenstich 14.02.2014 Abnahme des Elektrolyseurs durch den TÜV Hessen Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  18. 18. 18 Demonstration der Integration von Strom zu Gas-Anlagen in das zukünftige Energiesystem Prüfung der technischen Machbarkeit und Sammlung von Betriebs- erfahrungen zur Einspeisung in die kommunalen Gasverteilnetze Schaffung einer Grundlage zur politischen Diskussion zum Thema Energiespeicher Entwicklung eines möglichen Geschäftsfeldes Standardisierung und Normungsarbeit Wesentliche Ziele des Strom zu Gas-Projekts der Thüga-Gruppe      Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  19. 19. 19 Die energiepolitischen Rahmenbedingungen müssen geschaffen werden Technische Regelungen • Integration der neuen Technologien in bestehende technische Regelungen der Erdgasinfrastruktur – Zumischung und Einspeisung von H2 Bestehender Rechtsrahmen u. a. EEG, EnWG, BImSchG, EEWärmeG • Schaffung von Anreizen, um die unstetige Einspeisung von Strom aus fluktuierenden Erneuerbaren Energien zu kompensieren – Ermöglichung der Entwicklung verschiedener Nutzungspfade – Sicherstellung eines verwendungspfadoffenen Einsatzes – Befreiung von Letztverbraucherabgaben Strommarkt-Modell 2.0 • Schaffung von Rahmenbedingungen, für einen verlässlich planbaren und wirtschaftlich auskömmlichen Betrieb von Anlagen – Geeignete (technologieoffene) Berücksichtigung von Speichern und Alternativen – Ermöglichung von Wettbewerb – Thüga-Integrated-Market-Model Erprobungs- und Markteinführung • Schaffung zeitlich und im Volumen begrenzter Markteinführungsinstrumente – Ermöglichung eines wirtschaftlichen Anlagenbetriebs – Investitionszuschuss, zinsgünstige Finanzierung, Anschubfinanzierung Die Forderungen der Thüga-Gruppe* für die verschiedenen Bereiche sind: * Die Thüga-Forderungen sind in das Eckpunktepapier der dena vom 18.06.2013 eingeflossen; s. dort.Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  20. 20. 20 Impressionen: 27.09.2013: Die Anlieferung der Anlage Die Anlage wiegt etwa 10 t und ist in einem Container (2,45 m hoch, 6 m lang und 3,30 m breit) untergebracht. Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  21. 21. 21 Die Strom zu Gas-Anlage der Thüga-Gruppe wird auf einem Werksgelände der Mainova AG in Frankfurt am Main betrieben Technologie: PEM – Elektrolyse Elektrische Anschlussleistung: ca. 300 kW Erzeugtes Wasserstoffvolumen: 60 Nm3/h Geplante Betriebsarten für den 3-jährigen Betrieb der Thüga-Demonstrations- anlage: • Regelleistungsbetrieb – Anbieten von negativer Sekundärregelleistung • Forschungsbetrieb Anlagentechnik – Anlagenparameter für verschiedene Betriebsmodi bestimmen • Hybrides Kraftwerk – Erneuerbare Energien regelbar machen Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  22. 22. 22 Funktionsschema: Wasserelektrolyse - PEM-Verfahren Nach einer Idee der Humbolt State University Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  23. 23. 23 Quelle: ITM Power PEM-Elektrolyse-Stacks Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  24. 24. 24 Quelle: ITM Power Elektrolyseur - Seitenansicht rechts Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  25. 25. 25 Quelle: ITM Power Elektrolyseur - Seitenansicht links Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  26. 26. 26 Container mit PEM-Elektrolyseur vor Ort in Frankfurt Quelle: Thüga Aktiengesellschaft, ITM Power Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  27. 27. 27 Unsere Gasdruckregelmess- und Mischanlage (GDRMMA) Aufgaben GDRMMA: • Einmischen des Wasserstoffs in den Erdgasvolumenstrom • Wasserstoffanteil im Volumenstrom: max. 2 % • Messung des Volumenstroms von Erdgas und Wasserstoff, der Drücke und der Gasqualität des erzeugten Wasserstoffs • Einspeisung des Gasgemisches mit konstantem Druck in das Erdgasverteilnetz Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  28. 28. 28 Die Strom zu Gas-Demonstrationsanlage der Thüga-Gruppe Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  29. 29. 29 BACKUP BACKUP Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  30. 30. 30 Strom zu Gas ist die integrative Lösung zur Umsetzung der Energiewende durch Verknüpfung des Strom- und Gasnetzes Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  31. 31. 31 Bekanntes aus dem Chemieunterricht wird wieder angewendet + - Gleichspannung H2O H2O2 Anode Kathode Mögliche Elektrolyseverfahren: • Membran-Elektrolyse • Alkalische-Elektrolyse Wasser & Strom Wasserstoff & Sauerstoff Die Elektrolyse als Umwandlungsschritt von Strom zu Gas Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  32. 32. 32 Nur chemische Langzeitspeicher können elektrische Energie im TWh-Bereich aufnehmen Stromspeichermethoden im Vergleich Quelle: VDE-Studie Energiespeicher, Thüga Aktiengesellschaft Stromspeichersystem LangzeitspeicherKurzzeitspeicher Strom zu Gas (chemische Speicher) Batterie • Begrenzte Speicherkapazität • nur im Stundenbereich einsetzbar Pump- speicher Druckluft- speicher Power to Heat • Infrastruktur bereits flächendeckend vorhanden • unbegrenzte Speicherkapazität • im Tages-/Wochenbereich einsetzbar Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  33. 33. 33 Rahmenbedingungen müssen geschaffen werden Integration der neuen Technologien in bestehende technische Regelungen der Erdgasinfrastruktur Schaffung von Anreizen, um die unstetige Einspeisung von Strom aus fluktuierenden Erneuerbaren Energien zu kompensieren Schaffung von Rahmenbedingungen, für einen verlässlich planbaren und wirtschaftlich auskömmlichen Betrieb von Anlagen Schaffung zeitlich und im Volumen begrenzter Markteinführungsinstrumente Forderungen der Thüga-Gruppe 1 2 3 4 Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  34. 34. 34 Auch Solllastgänge mit schnellen Lastwechseln können von der Anlage nachgefahren werden • Der Lastgang wurde entworfen, um eine Reihe unterschiedlicher, repräsentativer Betriebszustände über dem gesamten Betriebsbereich des Elektrolyseurs zu testen • Ein Teil des Tests entspricht einem simulierten Windprofil • Die Daten sind als Prozentwerte bezüglich Vollast angegeben © Thüga Aktiengesellschaft, ITM Power Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  35. 35. 35 Anordnung der Gebäude der Strom zu Gas- Demonstrations- anlage der Thüga-Gruppe in Frankfurt am Main Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe
  36. 36. 36 Das Integrated-Market-Model (Thüga) umfasst einen Kapazitätsmarkt für EE und konv. Kraftwerke sowie erstmalig eine Einbeziehung der Nachfrage Quellenverweis: Pressemeldung der Thüga Aktiengesellschaft Strom zu Gas-Demoanlage der Thüga-Gruppe

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