Transcript prezentacja prof. Jana Kicińskiego

Jan Kiciński
IMP PAN Gdańsk
Inauguracyjne Posiedzenie
Rady Programowej
Warszawa 19/03/2013
Sytuacja Energetyczna w Polsce
1.
2.
3.
4.
5.
40% zainstalowanej mocy ma 30-40 lat (do 2015 roku 6500 MW musimy wyłączyć)
Trudny import: Słabe sieci wewnętrzne i transgraniczne,
Energetyka jądrowa dopiero po 2020 roku i tylko 3000 MW (to nas nie uratuje)
Nadzieja na gaz łupkowy ? Wzrost importu gazu konwencjonalnego?
Dotychczasowy rozwój OZE za wolny – brak elastycznych źródeł energii
Jeśli nic nie zrobimy to w 2016-2017 czeka nas KRYZYS energetyczny
Co robić? Nowy MIX energetyczny dla Polski
1.
2.
3.
4.
Inwestycje w efektywność energetyczną - NEGAWATY
Inwestycje w sieci trangraniczne
Budowa nowych bloków gazowych i wysokosprawnych kombinowanych
Energetyka rozproszona OZE – Energetyka Obywatelska (krótkie, drobne inwestycje,
szybko mogą powstać mikroźródła
Niemcy: w 2020 roku 35% energii z OZE, ma tu pracować 500 000 ludzi
Koncerny samochodowe zatrudniają 220 000 ludzi
A więc OZE to koło zamachowe gospodarki
CZY MAMY SZANSĘ NA ENERGETYKĘ OBYWATELSKĄ ?
EKOENERGETYKA ROZPROSZONA - MIKROŹRÓDŁA - ENERGETYKA PROSUMENCKA
TAK
Jeśli:
1. Przyjete zostanie stabilne prawo
wspierające mikrogenerację
2. Dostatecznie rozwinięte zostaną
sieci inteligentne Smart Grid
3. Opracowane i upowszechnione
zostaną tanie technologie URE/
OZE
Energetyka Obywatelska (EO) -
krok dalej
ICT
Wolność
Informatyczna
obywateli
EO
Wolność
Energetyczna
Obywateli
Generacja rozproszona bazująca na OZE
Przyszłośc: Nadbudowa informatyczna technologii URE
Sieci informatyczne, instalacje wirtualne, modele internetowe,
chmury obliczeniowe
Hybrydowe instalacje integrujące technologie solarne, biomasowe, wiatrowe, pompy
ciepła oraz magazyny energii dla domów, obiektów i osiedli Plus-Energetycznych
pracujących w sieci inteligentnej to wyzwanie chwili
Co należy zrobić?
Opracować ekonomicznie uzasadnione dla naszego rynku
rozwiązania
wielowariantowe
wykorzystujące efekt synergii poszczególnych technologii a także
opracować najbardziej użyteczne aplikacje do przetwarzania w „cyfrowej chmurze”
Naprzeciw tym oczekiwaniom wyszły władze PAN
Uruchamiając następujące działania:
-
Przeprowadzenie ekspertyz dotyczących możliwości budowy
dedykowanego Centrum Badawczego
Podjęcie decyzji lokalizacyjnej w Jabłonnej na terenach
należących do PAN
Wybór ścieżki finansowania
Wybór beneficjenta i realizatora Projektu
Ścieżka finansowania: Mazowiecki Urząd Marszałkowski
Beneficjent, Realizator Projektu: Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku
Tanie,
hybrydowe
Mini-Siłownie
Poligeneracyjne
Nowe
rozwiązania dla
magazynowania
Energii
(ciepło, prąd,
chłód)
Lokalny
Smart Grid
Aplikacje do
przetwarzania w
„chmurze”
mT+E
Koncepcja Laboratoriów w CB PAN w Jabłonnej
L1
Prosumencki
obrót energią
L2
Badania
i rozwój
L3
L4
Pokazy, targi,
konferencje
Edukacja i
promocja
L5
Oferta
Centrum
Badawczego
mT+E
Badania
komercyjne
(Badania
eksploatacyjne)
Akcent „gdański” - bursztynowe podświetlenie
Podstawowe parametry
Powierzchnia użytkowa
Centrum składa się:
4 obiekty dwukondygnacyjne
- Budynek 1: Laboratorium Mikrosiłowni Kogeneracyjnych L2
- Budynek 1/1: Magazyn Biomasy
L2
- Budynek 2: Laboratorium Technik Słonecznych, Energetyki Wiatrowej i
Inżynierii Bezpieczeństwa L1, L3, L4
- Budynek 2/1: Tunel Aerodynamiczny L3
1095 m2
118 m2
966 m2
145 m2
1 obiekt trzykondygnacyjny: Zintegrowane Laboratorium Plus Energetyczne L5 1287 m2
---------------------------------------------------------------------------------------Razem
3788 m2
Magazyn energii z basenem
Stacja eksperymentalnych małych siłowni wiatrowych
Scieżka edukacyjna OZE
Baseny wodne i fontanny
Parking niezamarzający na 106 miejsc
Przestrzeń integracyjna
392 m2
415 m2
Budynek 2 i 2/1
Parter:
Budynek 1 i 1/1
Zestaw demonstracyjnych mikroukładów
kogeneracyjnych, BMS, Smart Grid
Centralna ciepłownia,
Siłownie ORC,
technologie
biomasowe
Techniki słoneczne i
wiatrowe
L5
I Piętro
Dyrekcja, pomieszczenia
biurowe, techniczne
(serwerownie), socjalne
II Piętro
Sala konferencyjna,
pomieszczenia
hotelowe
CB Jabłonna
Urządzenia i
instalacje
energetyczne
Bilans energetyczny
A. System Podstawowy (zimowy)
Możliwe są alternatywne rozwiązania I, II lub III (media zewnętrzne : gaz, biomasa)
(zainstalowane będą wszystkie)
I. Nowoczesny agregat kogeneracyjny (turbina gazowa)
Moc cieplna: ok.165 kW
Moc elektryczna: ok.100 kW
Lokalizacja: parter Budynku B1 (Laboratorium L5/2)
Tryb pracy: uruchomienie uzależnione od zapotrzebowania na ciepło lub od
zapotrzebowania na energię elektryczną w Centrum
II. Kocioł na biomasę:
Moc cieplna: ok.2x105 kW
Lokalizacja: parter Budynku B1 (Laboratorium L5/2)
Tryb pracy: uruchomienie uzależnione od zapotrzebowania na ciepło w Centrum
III. Alternatywnie: kocioł gazowy 2x108 kW ( Bezpieczniejsze rozwiązanie)
( Na ogrzanie Centrum zimą wystarczy moc ok. 200 kW )
B. System „Plus Energetyczny”
laboratoryjno – demonstracyjny (wiosna, lato, jesień)
II.
Pompy ciepła
Całkowita moc cieplna:2x100kW, czynnik roboczy CO2
Lokalizacja: odwierty na terenie działki 10x50mb, pompy ciepła w Lab 5/1
Tryb pracy: ciągły (przerywany) na potrzeby pokrycia szczytowego zapotrzebowania
na ciepło (ewentualny nadmiar ciepła gromadzony w magazynie ciepła PCM)
Kolektory słoneczne próżniowe
Moc cieplna około: 30kW
Lokalizacja: dach budynku B1/2
Tryb pracy: ciągły (ewentualny nadmiar ciepła gromadzony w magazynie ciepła PCM)
Ogniwa fotowoltaiczne
Moc elektryczna:220 kWp
Lokalizacja: dach budynku L5, L3/4, oraz na magazynie PCM
Tryb pracy: ciągły – nadmiar energii oddawany do sieci
Turbiny wiatrowe
Moc elektryczna 6kW
Lokalizacja: dach Budynku L5
Tryb pracy: ciągły – nadmiar energii oddawany do sieci
Do celu produkcji chłodu na potrzeby klimatyzacji poddano analizie:
• dolne źródło pompy ciepła
• obieg absorpcyjny
Dla celu magazynowania energii cieplnej poddano analizie
• magazyn ciepła PCM, BTES, TTES, oraz zasobnik C.W.U. i C.O.
Energia z Natury - Bilans Plus Energetyczny
W konfiguracji + energetycznej w okresie letnim, jesiennym i
wiosennym przy dostatecznym nasłonecznieniu załączane
będą:
Ogniwa fotowoltaiczne
Pompa ciepła i układ absorpcyjny
Kolektory słoneczne
Ogniwa PV wyprodukują około 200 kW mocy elektrycznej
Pompy ciepła wykorzystają 55 kW energii elektrycznej
Uzyskamy w efekcie 155 kW chłodu, oraz 160kW ciepła
-------------------------------------------------------------------------------a pozostała energia elektryczna - 145 kW może być
wykorzystana na potrzeby własne lub do sieci zewnętrznej
Podsumowanie
Bilans energetyczny w CB Jabłonna
Gaz
Pompy
ciepła
Turbina gazowa
Zasobniki
CWU
Magazyny
ciepła
Ogrzewanie
Kocioł gazowy
Gazowe urządzenia absorbcyjne
Mikrogeneracja
Kocioł
biomasowy
Pelety
Sieć elektr. wewnętrzna
Ogniwa PV
Pompy
ciepła
Kolektory
Odzysk z klimatyzacji
Źródła
Sieć elektr.
zewnętrzna
Układ
absorbcyjny
chłodniczy
Urządzenia
Do ogrzania Centrum zimą wystarczy ok. 200 kW energii cieplnej
Do celów klimatyzacji przewidziano urządzenia o mocy sumarycznej ok. 170 kW
Zasobniki
wody lodowej
Produkty
Klimatyzacja
Straty
PC Sondy pionowe
Magazyny Energii –
- rozwiązania własne i komercyjne
- poligon doświadczalny (hybrydy, efekt synergii)
Nowa koncepcja zarządzania energią i informacją
- poszerzony BMS
- laboratoria: automatyczny zapis i zdalna obróbka wyników
Magazyny Energii
Magazyny ciepła i chłodu
CB jako poligon doświadczalny
Zasobniki ciepłej wody użytkowej oraz wody lodowej
Zasobnik wody ciepłej i wody lodowej o objętości 5m3.
Warunki eksploatacji w zakresie od 40 do 90oC, lub 7-15oC dla wody lodowej.
Dostarczany strumień ciepła (szczytowy) wynosi 5kW.
Pozyskiwanie użytecznego ciepła odbywa się przez około 1,9 dnia.
Magazyn w postaci zbiorników wodnych
Magazyn w postaci zbiorników 100m3.
Parametry eksploatacyjne od 50oC do 90oC.
Dostarczany strumień ciepła wynosi około 50kW.
Magazyn „zbiornikowy” pozwala zmagazynować ciepło w ilości 50kW w
czasie 4 dni pracy ciągłej i przyroście temperatury 40 oC.
Magazyn w postaci basenu wodnego
Magazyn „basenowy” pozwala zmagazynować ciepło w ilości
50kW w czasie 3 dni pracy ciągłej i przyroście temperatury
10oC.
Magazyny ciepła i chłodu
Magazyn ciepła BTES – sondy pionowe w gruncie
Założenia główne do doboru magazynu:
zmiana temperatury o 10 oC , przechowujemy 100kW przez miesiąc
przy pacy ciągłej, Ilość sond gruntowych 50, odległość między nimi 2
metry, głębokość odwiertu 80 metrów
Magazyn ciepła PCM
Magazyn PCM 5m3 pozwala zmagazynować ciepło w ilości 5kW w
czasie 4 dni pracy ciągłej i przyroście temperatury 40 oC
Zarządzanie Energią
i Informacją
Nowa koncepcja
BMS
Laboratoria
Budynki
Schemat systemu monitorowania oraz zarządzania budynkiem (kolorem żółtym zaznaczono
dedykowane specjalnie dla projektu Centrum w Jabłonnej elementy systemu BMS).
Kierunek: Jezioro Zegrzyńskie
Ulica Akademijna
Kierunek: Centrum Warszawy
Centrum Badawcze: doskonała lokalizacja
Centrum Badawcze
Ulica Akademijna
Jabłonna dzisiaj
mT+E
L5
 badania eksploatacyjne różnych technologii kogeneracyjnych w zakresie mocy od 1 do
30kW mocy elektrycznej – poligon doświadczalny innowacyjnych urządzeń
 prace badawcze i demonstracja obiektów energetycznych w postaci zintegrowanych
układów ogniw fotowoltaicznych i pompy ciepła (PV/PC), fotowoltaiki i kolektora
słonecznego (PVT), oraz hybrydowych układów z ogniwem fotowoltaicznym,
kolektorem słonecznym i pompą ciepła PVT/PC oraz magazynów energii
 trigeneracja – jednoczesna produkcja ciepła, energii elektrycznej i chłodu współpraca urządzeń w
ramach sieci „smart-grid”
 analiza pracy przy różnych scenariuszach zapotrzebowania na ciepło i energię elektryczną
 symulacja pracy urządzeń kogeneracyjnych w warunkach rzeczywistych obiektów
 analizy porównawcze różnych technologii kogeneracji: silnik spalinowy, silnik spalania
zewnętrznego, ORC, współpraca z magazynami energii cieplnej i elektrycznej
 współpraca z niestabilnymi źródłami energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych: małą
elektrownią wiatrową, fotowoltaiką – stabilizacja produkcji energii
L5

prace badawcze z zastosowań rozwiązań informatycznych i systemowych w energetyce;
 monitorowanie przepływów w lokalnej sieci energetycznej i jej ewentualna modyfikacja
pod
kątem lepszego zarządzania energią (np. wprowadzenie zasobników energii);
 analizy urządzeń do inteligentnego pomiaru energii „smart metering”
 opracowanie systemu informatycznego do zarządzania energią
o
modułu planowania zadań ze zwiększonym poborem energii, związanego z możliwością jej
generacji
o
o
modułu równoważenia na bieżąco generacji i poboru energii
modułu analizy technologii wytwarzania energii pod kątem ich oddziaływania na
środowisko
Badania
komercyjne
(Badania
eksploatacyjne)
•
•
Certyfikacja urządzeń OZE
Dążenie do akredytacji modułów, tzn. jednostka akredytująca np. Polskie
Centrum Akredytacji uznaje kompetencje danego laboratorium
Wystawianie rekomendacji Centrum PAN Jabłonna
Badana eksploatacyjne, półkomercyjne produkty zgromadzone w jednym
miejscu (field test)
Standaryzacja metod pomiarowych w energetyce rozproszonej
Integracja technik energetyki rozproszonej
•
•
•
•
Edukacja
•
•
•
•
•
•
•
Edukacja podmiotów samorządowych
Lobbing OZE i energetyki rozproszonej
Edukacja podmiotów gospodarczych
Międzynarodowe kursy OZE (jak np. w VKI Bruksela)
Integracja środowiska akademickiego
Praktyki studenckie
Kursy podyplomowe itp.
Wyposażenie laboratoriów
Otrzymane środki z MNISW
L1 - LABORATORIUM TECHNIK SŁONECZNYCH
L.p.
Nazwa aparatury naukowo - badawczej
1
Symulator słoneczny wraz z
oprzyrządowaniem
2
Symulator PV impulsowy wraz z
oprzyrządowaniem
do badania charakterystyk
3
Stanowisko do ciągłego monitorowania
efektywności energetycznej modułów PVT
(fotowoltaiczno-termicznych),
współpracujących z kolektorami
słonecznymi, układem pompy ciepła oraz
magazynem ciepła z przemianą fazową w
warunkach eksploatacyjnych
4
PLANOWANE
NAKŁADY
RAZEM:
Stanowisko do badania parametrów
eksploatacyjnych sprężarkowej pompy
ciepła z systemem regulacji
5 250 000 PLN
L2 - LABORATORIUM MIKROSIŁOWNI KOGENERACYJNYCH
I KOTŁOW EKOLOGICZNYCH
L.p.
Nazwa aparatury naukowo - badawczej
1
Stanowisko do badania materiałów zmiennofazowych
oraz badań magazynów ciepła z PCM
2
Stanowisko demonstracyjno badawcze prototypowych
mikrosiłowni (ORC,..)
3
Mobilne laboratorium diagnostyki i analizy
środowiskowej
obiektów rzeczywistych
4
Zespół stanowisk badawczych mikro-wirników i łożysk
dla mikrosiłowni domowych
5
Stanowisko termicznego przetwarzania biomasy i
biopaliw drugiej generacji
PLANOWANE
NAKŁADY
RAZEM:
7 910 000 PLN
L4 - LABORATORIUM INŻYNIERII BEZPIECZEŃSTWA
DLA ENERGETYKI
L3 - LABORATORIUM ENERGETYKI WIATROWEJ
L.p.
1
L.p.
Nazwa aparatury naukowo - badawczej
1
Wyposażenie warsztatu szybkiego
prototypowania: system obróbki elektoroerozyjnej
2
Stanowisko do badań nieniszczących z
wykorzystaniem Terahertzowych fal
elektromagnetycznych
(w skład stanowiska wchodzi stół optyczny)
3
Laboratorium materiałów funkcjonalnych
(spektrofotometr UV-VIS-NIR, mikroskop optyczny,
drukarka do cienkich warstw, profilometr)
Nazwa aparatury naukowo - badawczej
Tunel aerodynamiczny (o wymiarach przekroju
poprzecznego przestrzeni pomiarowej 2m x 2m,
do 30 m/s) o obiegu otwartym, przeznaczony do
badania turbin wiatrowych wraz z systemem
pomiaru obciążeń (sił i momentów) na
elementach wirnika oraz systemem pomiaru
podstawowych parametrów pracy tunelu
2
PLANOWANE
NAKŁADY
RAZEM:
System wyznaczania pola prędkości
przepływającego powietrza (Particle Image
Velocimetry) do badania charakteru opływu
turbin wiatrowych
2 600 000 PLN
PLANOWANE
NAKŁADY
RAZEM:
4 750 000 PLN
L5 - ZINTEGROWANE LABORATORIUM PLUS - ENERGETYCZNE
L.p.
Nazwa aparatury naukowo - badawczej
1
Demonstracyjny kompletny układ (instalacja) PVT (ogniw fotowoltaicznych z
produkcją ciepła)/PC(pompy ciepła)/PCM (opcjonalnego układu magazynowania
ciepła) - projekt, dostawa, montaż i uruchomienie systemu
2
Demonstracyjno użytkowy układ kogeneracyjny/trigeneracyjny (z produkcją
chłodu) wykorzystujący technologię ORC z kotłem na biomasę/gazowym lub
silnik gazowy)
3
Demonstracyjno-użytkowy zespół turbin wiatrowych małej mocy
4
Stanowisko demonstracyjno badawcze mikrokogeneracji „elementy smart grid”
-poligon doświadczalny kilku obiektów o mocy ok.1-30kW (różne techologie, np.:
silnik spalania wewnętrznego i zewnętrznego, ORC, ogniwo paliwowe)
5
System monitorowania i zarządzania energią w budynku (Building Management
System). Stanowisko zdalnego i inteligentnego sterowania pracą mikrobloków
kogeneracyjnych – „micro smart grid” (wyposażenie central, Jablonna i Gdańsk,
oprogramowanie, sprzęt komputerowy).Stanowisko sterowania procesami w tym
budowa, rozbudowa i bieżące utrzymanie pracy
sieci teleinformatycznych, serwerowni, obsługi ruchu internetowego
wychodzącego
i wchodzącego, centrali telefonicznej, centrum monitoringu.
Prace badawcze w zakresie zastosowania rozwiązań informatycznych i
systemowych w energetyce
PLANOWANE NAKŁADY RAZEM:
13 490 000 PLN
SUMA CAŁOŚCI:
34 000 000 PLN
Współpraca naukowa
Główni partnerzy naukowi
•
•
•
•
•
•
•
•
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Politechnika Warszawska
Uniwersytet Warmińsko – Mazurski w Olsztynie
Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Politechnika Gdańska
Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN
Instytut Badań Systemowych PAN w Warszawie
Instytut Inżynierii Chemicznej PAN w Gliwicach
Współpraca przemysłowa
• LOTOS
• ENERGA SA,
• TAURON Polska Energia SA,
• KGHM Polska Miedź SA.
• Siemens AG.
BUDŻET PROJEKTU
•
•
•
•
•
Roboty budowlane - 45,1 mln zł
Wyposażenie – 35,3 mln zł
Budowa sieci komputerowych – 1,6 mln zł
Nabycie wartości niematerialno prawnej - 100 tyś zł
Pozostałe – 7,6 mln zł
0,1%
8,4%
1,8%
50,3%
39,4%
za nami…
Rozstrzygnięcie przetargu na Inżyniera Kontraktu: grudzień
2012 r.
-IK reprezentuje Zamawiającego
-jego obowiązkiem jest nadzór nad inwestycją
- monitoring zgodności realizacji z przyjętym
harmonogramem rzeczowo-finansowym
- odbiory częściowe robót, instalacji
przed nami…
Rozstrzygnięcie przetargu na Głównego Wykonawcę Inwestycji
Zatwierdzenie projektu budowlanego, uzyskanie pozwoleń na
budowę
Uruchomienie przetargu na zakup aparatury badawczej
- III. 2013
Rozpoczęcie budowy
- XI. 2013
Rozpoczęcie instalacji aparatury badawczej i sieci komputerowej
- IX. 2014
Zakończenie budowy
- XII. 2014
- X. 2013
- VI. 2013
ZAKOŃCZENIE INWESTYCJI
Odbiór i uruchomienie Centrum Badawczego
- XII. 2014
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ