Digitalization and Test for Dynamic and Flexible Operation of PtX Components and Systems (DynFlex)

Projektets varighed: august 2022 til juli 2025 (forventet)

Der er i øjeblikket udpeget fire missionsdrevne forsknings- og udviklingspartnerskaber, som skal gøre Danmark til et grønt foregangsland i verden. Disse partnerskaber samler landets ypperste forskere, organisationer og virksomheder inden for opsamling og lagring eller anvendelse af kulstof, grønne brændstoffer til transport og industri, klima- og miljøvenligt landbrug og fødevareproduktion samt cirkulær økonomi med fokus på plast og tekstiler.

Teknologisk Institut er grundet vores ekspertise og kompetencer inden for forskning og udvikling en aktiv partner i alle fire missioner fra starten.

Vi er derfor ansvarlige for DynFlex - et af de mest omfattende projekter i første pulje af det missionsdrevne partnerskab for grønne brændstoffer til transport og industri: MissionGreenFuels (MGF).

Baggrund

En central udfordring i den grønne omstilling er den kontinuerlige udfasning af fossile brændsler i skibsfart, tung vejtransport, luftfarten og den maritime industri frem mod 2030. Ved siden ad den direkte elektrificering og nye mobilitets- eller transportkoncepter er overgangen til syntetiske kemiske energibærer baseret på elektrisk energi en del af løsningen på den udfordring.

Metodikken, der i daglig tale kaldes power-to-x (P2X), skal ikke kun støtte overgangen fra en fossilbaseret til en elektrokemisk industri, men også muliggøre klimaneutrale og cirkulære værdikæder for brændstoffer.

For Danmarks energisektor giver en integration af P2X anlæg i stor skala både et enormt potentiale og betydelige udfordringer. Potentialet for at producere grønne brændstoffer er enormt, da Danmark har en betydelig kapacitet af vedvarende elektricitet (især fra vind og sol). Samtidig er det danske elnet allerede i vid udstrækning digitaliseret. Men der er også betydelige udfordringer, da P2X anlæg som forbrugere har et elektrisk effektbehov i en størrelsesorden, som den danske energisektor hidtil ikke har haft megen erfaring med.

Systemintegration af power-to-x anlæg

For at kunne levere de påkrævede mængder af grønne brændstoffer og andre syntetiske energibærer med den nødvendige energi- og effekttæthed samt omkostningseffektivitet, bør fremtidige P2X anlæg være i størrelsesordenen af flere hundrede megawatt til nogle gigawatt elektrisk effekt.

Disse store P2X anlæg repræsenterer en ny type elektriske forbruger i det danske energisystem. Både med hensyn til effekten og energien. Afhængigt af deres specifikke systemarkitektur og driftsstrategi kan disse P2X anlæg kræve effekter ved net tilslutningen på 500 MW til mere end 1 GW og dermed komme til et årligt energibehov mellem 1.500 GWh og 6.400 GWh. Til sammenligning har et moderne hyperscale datacenter typisk en effekt ved net tilslutningen på 50 til 300 MW og dermed et årligt energibehov mellem 430 og 2.700 GWh.

I projektet DynFlex er det derfor partnerskabets vision at udvikle det videnskabelige og tekniske grundlag, så selv de mest effektkrævende P2X anlæg kan integreres i det danske energisystem på en måde, der er både effektiv og efficient. Både når det gælder systemintegration og drift, skal disse P2X anlæg tillade præcis den fleksibilitet, der er nødvendig for at balancere dynamikken mellem produktion af grøn strøm og forbrug af grønne brændstoffer.

Projektet DynFlex har i øjeblikket 3 forskellige fokusområder:

1. Simulerings-, prognose-, overvågnings-, kontrol- og optimeringsmetoder til design og drift af P2X anlæg.
2. Metoder til fejldetektering, tilstandsovervågning og forudsigelig vedligeholdelse af P2X komponenter og systemer.
3. Hardware-in-the-Loop (HiL) emulering i realtid og testfaciliteter til P2X komponenter og systemer.

Som værktøjer bruger DynFlex partnerskabet primært digitale modeller og eksperimentelle undersøgelser som praktiske værktøjer.

Teknologisk Instituts rolle i projektet

I DynFlex fungerer Teknologisk Institut som projektleder til 18 samarbejdspartnere og over for sekretariatet i MissionGreenFuels.

Desuden udvikler vi generiske procedurer og specifikationer til at karakterisere fleksibiliteten af komponenter og systemer til power-to-x anlæg i forhold til, hvordan disse er i stand til at reagere på dynamiske ændringer i driftsbetingelserne.

Vi udvider også vores test infrastruktur EnergyFlexLab til at omfatte tilstrækkelige muligheder for virtuel integration af komponenter og systemer fra forskellige scenarier for power-to-x anlæg. Egne testfaciliteter til gennemførelsen af fysiske eksperimenter og tests skal følge i yderlige skridt.

Projektpartnere

DynFlex er en del af MissionGreenFuels og er støttet af Innovationsfonden Danmark under projektnummer 1150-00001B og NextGenerationEU fond.