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Economic assessment of multi-energy-hub systems integration at neighbourhood scale (IMES-ECO)

English title Economic assessment of multi-energy-hub systems integration at neighbourhood scale (IMES-ECO)
Applicant Hoffmann Volker
Number 153781
Funding scheme NRP 70 Energy Turnaround
Research institution Departement Management, Technologie und Ökonomie D-MTEC ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Economics
Start/End 01.12.2014 - 30.11.2017
Approved amount 208'200.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Economics
Other disciplines of Environmental Sciences

Keywords (7)

product lifecycle; energy policy; energy economics; techno-economic assessment; decentralized multi-energy generation; power-to-gas; technological learning

Lay Summary (German)

Lead
Um erneuerbare, und damit oft fluktuierender Stromproduktion (Wind, Solar) ins Energiesystem einzubinden und die Energiebedürfnisse der Quartiere zu befriedigen wird die Wirtschaftlichkeit von Multi-Energie-Hub Systemen untersucht. Diese Systeme speichern überschüssigen Strom als Wasserstoff und produzieren damit wiederum Strom- und Wärme.
Lay summary

 Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Um die Wirtschaftlichkeit von Multi-Energie-Hub Systemen zu untersuchen sind erstmals die heutigen Kosten der benötigten Technologien zu ermitteln. Gleichzeitig sind die Einnahmen respektive Einsparungen abzuschätzen, welche ein solches System ermöglichen würde. Typischerweise kann bei solchen Technologien davon ausgegangen werden, dass die Wirtschaftlichkeit zu Beginn noch nicht gegeben ist. Deshalb wird auch untersucht, wie sich die Kosten in Zukunft entwickeln werden. Auch auf der Einnahmeseite sind mögliche künftige Veränderungen zu berücksichtigen. Da die Kosten der Technologie massgeblich mit der Anzahl installierten Anlagen abnehmen, stellt sich schliesslich die Frage, welcher technologische Entwicklungspfad möglich wäre. Diese Fragen werden Daten und Model basiert beantwortet sowie durch den Austausch mit den Partner aus Forschung und Industrie validiert.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext                                                                                

Das Forschungsprojekt ist im Rahmen der Energiestrategie 2050 zu verstehen. Diese strebt einen hohen Anteil fluktuierender, erneuerbarer Stromproduktion an (insbesondere für Solarstrom). Das Projekt untersucht Möglichkeiten die Integration dieser Erneuerbaren zu vereinfachen. Wissenschaftlich trägt das Projekt zu einem besseren Verständnis dieser neuen Technologien sowie zur Theorie des technologischen Lernens bei.
Direct link to Lay Summary Last update: 26.10.2014

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
How, when, and where? Assessing renewable energy self-sufficiency at the neighborhood level
Grosspietsch David, Thömmes Philippe, Girod Bastien, Hoffmann Volker Horst, How, when, and where? Assessing renewable energy self-sufficiency at the neighborhood level, in Environmental Science & Technology.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
ETHZ Energy Science Center Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
EWZ Switzerland (Europe)
- Industry/business/other use-inspired collaboration
Chair of Building Physics, ETH Zürich Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
ETHZ Automatic Control Laboratory Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Separation Processes Laboratory Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
19. Status-Seminar Forschen für den Bau im Kontext von Energie und Umwelt Talk given at a conference How, where, and when? Outlining the road to renewable energy self-sufficiency at the district-level 08.09.2016 Zürich, Switzerland Grosspietsch David;
Sustainable Built Environment (SBE) Conference Talk given at a conference Matching renewable energy production and local consumption: A review of decentralized energy systems 13.06.2016 Zurich, Switzerland Grosspietsch David;
Energy, Science & Technology (EST) Conference 2015 Talk given at a conference Distributed multi-energy-hub systems: a review and techno-economic assessment of new integrated forms of energy production and consumption 21.05.2015 Karlsruhe, Germany Grosspietsch David; Girod Bastien;


Knowledge transfer events

Active participation

Title Type of contribution Date Place Persons involved
Industry and Competitive Analysis Performances, exhibitions (e.g. for education institutions) 14.03.2016 Zurich, Switzerland Grosspietsch David;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
New media (web, blogs, podcasts, news feeds etc.) Multi-Energy-Hubs, die Zukunft der Energieversorgung? Powernewz. Der Energieblog von ewz. German-speaking Switzerland International 2016

Abstract

The aim of this project is to conduct a techno-economic assessment of sustainable multi-energy hubs. These energy hubs combine renewable power production, combined heat and power and different storage options including the power-to-gas technology. Energy hubs are a promising option for addressing key challenges of the “Energy strategy 2050” by facilitating the integration of renewable power into the grid. For this assessment a model will be developed, which captures the relevant performance and cost characteristics of multi-energy hubs. Based on this model different regional, technological and political settings will be analysed to understand when, where and under which conditions sustainable multi-energy hubs will become competitive. This investigation will be carried out in close collaboration with research and industry partners, who are engaged in the technological development and optimization of multi-energy hubs. Expected results include an economic evaluation of sustainable multi-energy hubs and their future development. This allows to derive recommendation for policy makers and potential investors of such energy-hubs.
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