Service of SURF
© 2025 SURF
The future energy system could benefit from the integration of the independent gas, heat and electricity infrastructures. In addition to an increase in exergy efficiency, such a Hybrid Energy Network (HEN) could support the increase of intermittent renewable energy sources by offering increased operational flexibility. Nowadays, the expectations on Natural Gas resources forecast an increase in the application of Liquefied Natural Gas (LNG), as a means of storage and transportation, which has a high exergy value due to the low temperature. Therefore, we analysed the integration of a decentralized LNG regasification with a CHP (Waste-to-Energy) plant, to determine whether the integration could offer additional operational flexibility for the future energy network with intermittent renewable energy sources, under optimized exergy efficient conditions. We compared the independent system with two systems integrated by means of 1) Organic Rankine Cycle and 2) Stirling Engine using the cold of the LNG, that we analysed using a simplified deterministic model based on the energy hub concept. We use the hourly measured electricity and heat demand patterns for 200 households with 35% of the households producing electricity from PV according to a typical measured solar insolation pattern in The Netherlands. We found that for both systems the decentralized LNG regasification integrated with the W2E plant affects the imbalance of the system for electricity and heat, due to the additional redundant paths to produced electricity. The integration of the systems offers additional operational flexibility depending on the means of integration and its availability to produce additional energy carriers. For our future work, we will extend the model, taking into account the variability and randomness in the different parameters, which may cause significant changes in the performance and reliability of the model.
Global awareness on energy consumption and the environmental impacts of fossil fuels boost actions and create more supportive policies towards sustainable energy systems, in the last energy outlook, by the International Energy Agency, it was forecasted totals of 3600 GW from 2016 to 2040 of global deployment of renewables sources (RES), covering 37% of the power generation. While the Natural Gas overtake the coal demand in the energy mix, growing around 50%, manly by more efficiency system and the use of LNG for long-distance gas trades. The energy infrastructure will be more integrated, deploying decentralized and Hybrid Energy Networks (HEN).This transformation on the energy mix leads to new challenges for the energy system, related to the uncertainty and variability of RES, such as: Balancing flexibility, it means having sufficient resources to accommodate when variable production increase and load levels fall (or vice versa). And Efficiency in traditional fired plants, the often turn on and off or modify their output levels to accommodate changes in variable demand, can result in a decrease in efficiency, particularly from thermal stresses on equipment. This paper focus in the possibility to offer balancing resources from the LNG regasification, while ensure an efficient system.In order to asses this issue, using the energy Hub concept a model of a distributed HEN was developed. The HEN consist in a Waste to Energy plant (W2E), a more sustainable case of Combine Heat and Power (CHP) coupled with a LNG cold recovery regasification. To guarantee a most efficiency operation, the HEN was optimized to minimized the Exergy efficiency, additionally, the system is constrained by meeting Supply with variable demand, putting on evidence the sources of balancing flexibility. The case study show, the coupled system increases in overall exergy efficiency from 25% to 35% compared to uncoupled system; it brings additional energy between 1.75 and 3 MW, and it meets variable demand in the most exergy efficient with power from LNG reducing inputs of other energy carriers. All this indicated that LNG cold recovery in regasification coupled other energy systems is as promising tool to support the transition towards sustainable energy systems.
Als gevolg van de energietransitie wordt het steeds moeilijker om energieaanbod en -vraag op elkaar af te stemmen en ontstaan problemen op het elektriciteitsnet. Energieopslag biedt een oplossing: duurzame energie wordt opgeslagen op momenten dat er aanbod en weinig energievraag is en beschikbaar gesteld wanneer er weinig aanbod en veel vraag is. Lokale opslag biedt een kans om lokale uitval van het elektriciteitsnet te voorkomen en geeft meerwaarde aan duurzame energie. Opslag in waterstof is uitermate geschikt voor zowel toepassingen op MW-schaal (windparken), voor seizoensopslag en voor toepassingen waar distributie relevant is. De wens van bedrijventerreinen om te verduurzamen biedt een kans om gericht aan oplossingen voor lokale energieopslag in waterstof en bijbehorende toepassingen te werken. In dit project werkt de HAN samen met MKB-bedrijven, Saxion, TU Delft, lokale overheden en een aantal overige partners aan het ontwikkelen en optimaliseren van een energieopslagsysteem gebaseerd op waterstof en bijbehorende waterstoftoepassingen op en voor bedrijventerrein IPKW in Arnhem. Beschikbare windenergie van in aanbouw zijnde turbines langs de Rijn bij IPKW vormen de aanleiding voor het ontwerpen, modelleren, construeren en testen van een (geschaald) energieopslagsysteem gebaseerd op de productie, en opslag van waterstof. Specifieke toepassingen op het industriepark worden geïnventariseerd, en waar mogelijk gerealiseerd en gemonitord, voor met name lokaal bedrijfstransport en elektriciteitslevering. Scenario’s voor ontwikkeling en toepassing van de technologie ontwikkeld en haalbaarheidsstudies uitgevoerd. Kennis en expertise worden ontwikkeld om het proces van optimale implementatie van waterstof voor energieopslag in een energieketen met specifieke toepassingen op een bedrijventerrein te ondersteunen. Met dit project bouwen wij voort op de vele eerdere waterstofprojecten die bij de HAN zijn uitgevoerd en maken we gebruik van ons recent gerealiseerde shared facility HAN Waterstoflab op IPKW.