Evaluation of Surplus Heat Integration from a Power-to-X Facility within the Future Viborg District Heating Network
Author
Cano Varela, Maria Teresa
Term
4. term
Education
Publication year
2026
Pages
82
Abstract
This master’s thesis models a 15 MW Power‑to‑Methanol (PtM) plant in the process simulator Aspen Plus. In this concept, electricity is used to produce hydrogen via PEM electrolysis (proton exchange membrane, which splits water), and the hydrogen is then used to make methanol. The study examines how the plant’s surplus heat can be connected to a district heating system, including identifying practical connection points and optimizing how much heat can be delivered and when. The main objective is to compare the PtM plant’s heat‑recovery potential with an innovative facility now under construction. That facility captures waste heat from a data center and electrical transformers and uses heat pumps to raise the temperature to district‑heating levels. To assess the yearly availability of excess heat from the PtM plant, we run annual simulations in EnergyPro. This analysis is combined with wind and solar photovoltaic (PV) generation profiles based on local weather data and sized to match the actually planned renewable plants. The results indicate that the PtM plant can provide a steady baseload of heat, but there is not enough evidence to conclude it could fully replace the facility under construction. Instead, the PtM plant’s excess heat would be a useful addition to meet future growth in Viborg’s heating demand.
Denne kandidatopgave modellerer et 15 MW Power‑to‑Methanol (PtM) anlæg i processimuleringsprogrammet Aspen Plus. I konceptet bruges elektricitet til at fremstille brint via PEM‑elektrolyse (protonudvekslingsmembran, som spalter vand), og brinten anvendes derefter til at producere metanol. Opgaven undersøger, hvordan anlæggets overskudsvarme bedst kan kobles på et fjernvarmesystem, herunder at finde egnede tilslutningspunkter og optimere mængde og timing af varmeleverancen. Hovedformålet er at sammenligne PtM‑anlæggets potentiale for varmegenvinding med et innovativt anlæg, der er under opførelse. Dette anlæg udnytter overskudsvarme fra et datacenter og elektriske transformere og bruger varmepumper til at hæve temperaturen til fjernvarmeniveau. For at vurdere den årlige tilgængelighed af overskudsvarme fra PtM‑anlægget gennemføres årssimuleringer i EnergyPro. Analysen kombineres med lokale vind‑ og solcelleprofiler (PV) baseret på meteorologiske data og dimensioneret efter de faktisk planlagte vedvarende energianlæg. Resultaterne viser, at PtM‑anlægget kan levere en stabil grundlast af varme, men der er ikke tilstrækkeligt grundlag for at konkludere, at det fuldt ud kan erstatte anlægget, der er under opførelse. Derimod kan overskudsvarmen fra PtM‑anlægget være et relevant bidrag til at dække fremtidig vækst i Viborgs varmebehov.
[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]