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Zero-emission chemical sites – combining power purchase agreements with thermal energy storage

Prenzel, Marco und Klasing, Freerk und Kirschbaum, Stefan und Bauer, Thomas (2025) Zero-emission chemical sites – combining power purchase agreements with thermal energy storage. Journal of Energy Storage, 114 (Part B). Elsevier. doi: 10.1016/j.est.2025.115667. ISSN 2352-152X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Kurzfassung

The chemical industry is adopting increasingly ambitious greenhouse gas emission targets. This work examines the decarbonization concept of a chemical site utility system based on renewable power purchase agreements and green hydrogen. To this end, a model of a zero-emission utility system including all typical components, demand profiles and energy prices was developed. The model was used to investigate the effect of flexibility options such as curtailment, power-to-heat and thermal energy storage by means of energy system optimization. Sensitivity studies were carried out with respect to the green hydrogen price, thermal energy storage investment costs and on-site steam turbine capacity to gain a deeper understanding of the various influencing factors. Thermal energy storage, e.g. molten salt technology, can achieve cost savings up to 27 % through efficient integration of renewable electricity from PV and wind. Furthermore, the concept with thermal energy storage proved to be more resilient to variations in the green hydrogen price. In the best-case scenario, a 30 % higher green hydrogen price only results in a 6 % increase in annual expenditures. Even when very high investment costs are assumed, thermal energy storage still remains an integral component of the cost-optimal zero-emission utility system.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/212759/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Zero-emission chemical sites – combining power purchase agreements with thermal energy storage
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Prenzel, MarcoMarco.Prenzel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8298-6181NICHT SPEZIFIZIERT
Klasing, FreerkFreerk.Klasing (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7079-9220NICHT SPEZIFIZIERT
Kirschbaum, StefanGFaI e.V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauer, Thomasthomas.bauer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4080-7944NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Februar 2025
Erschienen in:Journal of Energy Storage
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:114
DOI:10.1016/j.est.2025.115667
Verlag:Elsevier
ISSN:2352-152X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Chemical industry, Zero-emission, Utility system, Steam supply, Molten salt, Energy system optimization Electrification, Curtailment
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Dekarbonisierte Industrieprozesse
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Thermische Prozesstechnik
Hinterlegt von: Prenzel, Dr.-Ing. Marco
Hinterlegt am:19 Mär 2025 15:08
Letzte Änderung:19 Mär 2025 15:08

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