Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

prof. dr hab. inż. Jan Popczyk Gliwice, 10 grudnia 2010

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "prof. dr hab. inż. Jan Popczyk Gliwice, 10 grudnia 2010"— Zapis prezentacji:

1 prof. dr hab. inż. Jan Popczyk Gliwice, 10 grudnia 2010 Politechnika Śląska Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów Realizacja projektu badawczego strategicznego „Zintegrowany system zmniejszenia eksploatacyjnej energochłonności budynków” rev a

2 Prace realizowane w 2010 roku
Zadanie nr 3: zwiększenie wykorzystania energii z odnawialnych źródeł energii w budownictwie Etap 1. Ocena istniejącej bazy danych wejściowych dotyczących OŹE (zasobów, danych klimatologicznych, dostępnych technologii) Etap 6. Badania nad stosowaniem mikrokogeneracji oraz technologii zintegrowanych z wykorzystaniem OŹE (z uwzględnieniem mikrobiogazowni i innych technologii OŹE w różnych kategoriach budynków)

3 Etap 1 przeprowadzenie szczegółowych i aplikacyjnych badań istniejących prognoz poprzez ich eksplikację i operacjonalizację, ocena pod kątem przydatności dla dalszych analiz, wytypowanie braków ocena kompatybilności istniejącej bazy zasobów i warunków klimatologicznych dla zastosowania OŹE w budynkach krytyczna analiza zasobów energetycznych OŹE zidentyfikowanych w ramach strategii energetycznych poszczególnych województw w aspekcie wykorzystania w budynkach określenie przydatność technologii: słonecznej (kolektory, fotowoltaika), biomasowej (zgazowanie, fermentacja, ORC), pomp ciepła, geotermalnej oraz konwersja danych pod kątem aplikacji OŹE w budynkach. Wstępna selekcja oraz hierarchizacja w obrębie grupy czynników innowacyjnych dla określenia kompatybilności z rozpatrywanymi budynkami opracowanie katalogu technologii odnawialnych, w tym technologii zintegrowanych, dedykowanych reprezentatywnym budynkom (m. in. budynek wolno stojący mieszkalny, zespół budynków gospodarstwa rolnego, budynek wielomieszkaniowy)

4 Etap 6 przeprowadzenie sondażu diagnostycznego gromadzącego wiedzę o atrybutach strukturalnych i funkcjonalnych modelu użytkownika energii, określenie kryteriów przydatności rozpatrywanych technologii dla zastosowania w różnych kategoriach budynków, zastosowanie generacji zintegrowanej typu BCHP (Building Cooling and Heat Power), pragmatyczne zdefiniowanie roli i funkcjonalności mikrobiogazowni jako specyficznego źródła OŹE sprzężonego z kompleksem budynków; przeprowadzenie czynnej modyfikacji zjawiska konwersji energii z biomasy dla wyznaczenia warunków brzegowych jej aplikacji w budynkach, implementacja rozpatrywanych (tytułowych) technologii energetycznych OŹE w budynkach wraz z wstępną oceną ekonomiczną i eksploatacyjną, optymalizacja struktury źródła zintegrowanego (mikrokogeneracja, kogeneracja małej skali, pompa ciepła, kolektor słoneczny, ogniwo fotowoltaiczne, elektrownia wiatrowa małej mocy) dedykowanej reprezentatywnemu budynkowi z uwzględnieniem samochodu elektrycznego.

5 OCENA ISTNIEJĄCEJ BAZY DANYCH WEJŚCIOWYCH DOTYCZĄCYCH OŹE (ZASOBÓW,
Program Strategiczny ZINTEGROWANY SYSTEM ZMNIEJSZENIA EKSPLOATACYJNEJ ENERGOCHŁONNOŚCI BUDYNKÓW Zadanie 3 ZWIĘKSZENIE WYKORZYSTANIA ENERGII Z ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W BUDOWNICTWIE Etap 1 OCENA ISTNIEJĄCEJ BAZY DANYCH WEJŚCIOWYCH DOTYCZĄCYCH OŹE (ZASOBÓW, WARUNKÓW KLIMATYCZNYCH, DOSTĘPNYCH TECHNOLOGII) Gliwice, 10 grudnia 2010

6 Zespół autorski: J. Popczyk – Politechnika Śląska w Gliwicach P. Kucharczyk – Politechnika Śląska w Gliwicach J. Wacowski – Politechnika Śląska w Gliwicach Czop – eGmina, Infrastruktura, Energetyka K. Wieczorek – eGmina, Infrastruktura, Energetyka R. Mocha – eGmina, Infrastruktura, Energetyka D. Kamiński – Energopomiar Elektryka

7 Dział Profesorski Konwersatorium „Inteligentna Energetyka”
Przedsięwzięcia powiązane (platformy dyskusyjne, miejsca publikacji wyników) Klaster 3x20 (www.klaster3x20.pl) Dział Profesorski Konwersatorium „Inteligentna Energetyka” Podstawowe opracowania związane, opublikowane na platformie Klaster 3x20 [1] J. Popczyk – Energetyka rozproszona jako odpowiedź na potrzeby rynku (prosumenta) i pakietu energetyczno-klimatycznego (wersja elektroniczna monografii wydanej przez Instytut na rzecz Ekorozwoju, Warszawa, wrzesień 2010) [2] B. Jękot – Rozwój oceny/certyfikacji budownictwa: od kalkulacji częściowych do całościowych, łącznie z „felietonami ilustrowanymi”, nr 1 i 2.

8 Wykaz głównych źródeł wykorzystanych w badaniach dotyczących zasobów i warunków klimatycznych
[3] Strategie wojewódzkie... [4] Dane IMiGW, materiały statystyczne GUS,... [5] Badania dedykowane różnym zagadnieniom szczegółowym... [6] Dane z obszaru doświadczeń implementacyjnych (wykorzystania OŹE)... Wykaz głównych źródeł wykorzystanych w badaniach dotyczących technologii [7] Książki, monografie, poradniki,... Kompendium ogrzewnictwa i klimatyzacji. Recknagel, Sprenger, Schramek. 08/09; Zastosowanie odnawialnych źródeł ciepła w ogrzewnictwie i wentylacji - Henryk Foit. 2010; Ogrzewnictwo i ciepłownictwo. M. Nantka. 2010;… [8] Katalogi firmowe,... Turboden, Viessmann, Galmet,... [9] Badania dedykowane różnym zagadnieniom szczegółowym... Poszukiwania rozwiązań, porównania, optymalizacje, weryfikacja… [7] Dane z obszaru doświadczeń implementacyjnych (zastosowań poszczególnych technologii)... Budowa i eksploatacja budynku pasywnego, doświadczenie firm (Raporty OOŚ, Studia wykonalności, koncepcje technologii,…) klaster3x20.pl, - Repozytorium wiedzy i dokumentacji, muratordom.pl, zbiory branżowe publikacji (Springerlink), European Comission JRC… [11] Informacje, głównie internetowe...

9 PAKIET 3X20 Integracja trzech rynków końcowych
przede wszystkim siła sprawcza, ale także program operacyjny Technologia/mechanizm Współczynnik/rozwiązanie Samochód elektryczny Mnożnik 2,5 przy zaliczaniu do celu energii elektrycznej (odnawialnej) wykorzystanej do napędu samochodu Pompa ciepła Zaliczenie do celu ciepła produkowanego przez pompę Paliwa drugiej generacji Mnożnik 2 przy zaliczaniu paliw do celu Aukcjoning emisji CO2 Plan (harmonogram) redukcji emisji wolnej od opłaty, cena uprawnień do emisji (cena referencyjna Komisji Europejskiej dla potrzeb decyzji inwestycyjnych: 40 euro/tona CO2) Integracja trzech rynków końcowych (energia elektryczna, ciepło, paliwa transportowe) Polskie cele 3x20 (w scenariuszu „business as usual”) 15% – 110 TWh, 20% – 60 mln ton , 20% – 180 TWh

10 Podstawowe środowisko regulacyjne/prawne
inteligentnego domu pasywnego/zero/plus-energetycznego determinujące przeprowadzone badania 1. Certyfikacja energetyczna w budownictwie na świecie 2. Ustawa OZE (harmonizacja z dyrektywą 2009/28/WE) 3. Dyrektywa EPBD /91/WE (nowelizacja: maj 2010). Po 2020 domy (nowe) tylko zero-energetyczne 4. Infrastruktura Smart Grid (dom inteligentny, zarządzanie energią) Współczesna energochłonność domu Zużycie energii, kWh/(m2∙a) Stara „15” w UE, zużycie średnie – 85 Polska, zużycie średnie – 180 Polska, budownictwo z lat 70. – 300 Polska, budownictwo nowe - 120 Dom pasywny, standard niemiecko-austriacki - 15

11 KLASYFIKACJA DOMÓW ENERGETYCZNYCH (WEDŁUG B. JĘKOT, www. klaster3x20
KLASYFIKACJA DOMÓW ENERGETYCZNYCH (WEDŁUG B. JĘKOT, Dział Profesorski) Net zero site energy use (zerowe zużycie energii netto przez obiekt/miejsce) - ilość energii ze źródeł odnawialnych (OZE) uzyskana na miejscu jest równa energii jaką pobiera budynek – jest to amerykański model. Net zero source energy use (netto zerowe użycie energii ze źródła) - taki ZEB generuje tyle samo energii (OZE) ile zużywa plus energię do transportu energii do budynku (uwzględnia straty podczas przesyłania więc musi generować więcej energii niż poprzednio zdefiniowany). Net zero emissions (netto zerowa emisja) - emisja na terenie lub poza pochodząca ze źródeł kopalnych jest bilansowana poprzez wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych (OZE) – ale ZEB poza USA i Kanadą jest definiowany jako zero emisji - w niektórych obliczeniach do emisji generowanych w trakcie eksploatacji budynku dolicza się emisję generowaną w trakcie procesu budowlanego, wytwarzania materiałów oraz transportu do miejsca przeznaczenia - uwzględniane poszczególnych w obliczeniach nie jest jednolite.

12 KLASYFIKACJA DOMÓW ENERGETYCZNYCH (WEDŁUG B. JĘKOT, www. klaster3x20
KLASYFIKACJA DOMÓW ENERGETYCZNYCH (WEDŁUG B. JĘKOT, Dział Profesorski) Net zero cost (zerowe koszty netto) - gdzie koszt zakupu energii bilansują dochody ze sprzedaży elektryczności do sieci elektrycznej bazującej na energii wytwarzanej poza terenem - wynik takiej kalkulacji i status budynku uzależniony jest od wartości pozyskiwanego wynagrodzenia za dostarczanie energii i struktury opłat za pobieraną energię. Net off-site zero energy use (bilans netto zerowy, z energią pochodzącą spoza terenu) - budynek uważany ciągle za ZEB kiedy 100% energii pochodzi z odnawialnych źródeł energii (OZE) nawet spoza terenu. Off-the-grid (poza siecią) - budynek ZEB nie połączony z siecią generującą energię poza terenem, który generuje energię z odnawialnych źródeł (OZE) i akumuluje ją na okres kiedy promienie słoneczne nie docierają, wiatr nie wieje, woda nie przepływa itp.

13 KLASYFIKACJA DOMÓW ENERGETYCZNYCH (WEDŁUG B. JĘKOT, www. klaster3x20
KLASYFIKACJA DOMÓW ENERGETYCZNYCH (WEDŁUG B. JĘKOT, Dział Profesorski) Triple Zero ® (potrójnie zerowy) – budynek zerowy w trzech kategoriach: energia (co najmniej samowystarczalny w zakresie energii potrzebnej do ogrzewania, chłodzenia, ciepłej wody użytkowej i zainstalowanych urządzeń, a wytwarzanej na terenie gdzie położony jest budynek), emisja (budynek nie produkuje żadnych gazów cieplarnianych i niedozwolone są żadne procesy spalania w budynku i na terenie), odpady (w razie adaptacji budynku lub jego rozbiórki wszystkie elementy są powtórnie użyte - recycled – bez jakiejkolwiek konieczności palenia lub kierownia do składowiska śmieci, a teren może być powtórnie częścia natury bez obaw o skażenia. Triple Zero® – budynek opracowany przez architekta Werner Sobek (jest prawnie zastrzeżoną nazwą).

14 SYNERGETYKA ŚRODOWISKO W KTÓRYM PROWADZONO BADANIA SYNTEZA REFORM
ROZWÓJ ENERGETYKI OZE/URE W WARUNKACH KRYZYSU INWESTYCYJNEGO W ENERGETYCE WEK ( ) SYNTEZA REFORM BUDOWNICTWO w tym: dom zero-energetyczny ENERGETYKA WEK/OZE/URE INTELI– GENTNA ENERGETYKA (SMART GRID) BIO - TECHNOLOGIE ROLNICTWO w tym: biogazownie, mikrobiogazownie, biorafinerie TRANSPORT w tym: samochód elektryczny ŚRODOWISKO w tym: ochrona powietrza, utylizacja odpadów/pozostałości komunalnych, rolniczych, przemysłowych SYNERGETYKA

15 ODWRACANIE ŁAŃCUCHA WARTOŚCI (1)
Główna teza. Dostępne w kraju oszacowania zasobów energii odnawialnej (dostępne bazy danych) były/są tworzone według podejścia bilansowego, ukierunkowanego na ich wykorzystanie (głównie przez inwestorów z obszaru energetyki WEK), w niewielkim tylko stopniu uwzględniającego potrzeby budownictwa (indywidualnych obiektów) i właściwości dostępnych technologii energetycznych, za to „obciążonego” metodologią charakterystyczną dla badań meteorologicznych. Potrzebne jest natomiast podejście ukierunkowane na zaspokojenie potrzeb (budownictwa/prosumentów), zapewniające adekwatność zasobów, potrzeb i technologii.

16 ODWRACANIE ŁAŃCUCHA WARTOŚCI (2)
RYNEK ENERTYKI WEK I ODBIORCY Decyzje polityczne, fundusze na badania zasoby technologie efektywność ekonomiczna w perspektywie inwestora korporacyjnego ODBIORCA RYNEK ENERGETYKI URE i PROSUMENTA PROSUMENT sieć dystrybucji przemysłu URE Potrzeby (dom/obiekt) technologie i zasoby

17 WPROWADZONA KLASYFIKACJA RODZAJOWA ZASOBÓW OŹE
BIOMASA ROLNICZA (zasoby rolnictwa energetycznego – gruntów) Uprawy jednoroczne: bigazownie NaWaRo, biopaliwa pierwszej generacji, biorafinerie (paliwa drugiej generacji) Uprawy wieloletnie: biomasa stała BIOMASA LEŚNA BIOMASA KOMUNALNA Odpady stałe biodegradowalne, biogaz z oczyszczalni ścieków, biogaz z wysypisk śmieci CIEPŁO Z OTOCZENIA (pompa ciepła) Ciepło zakumulowane w powietrzu, w ziemi, w wodzie PROMIENIOWANIE SŁONECZNE WIATR GEOTERMIA CIEKI WODNE

18 KLASYFIKACJA ILOŚCIOWA ZASOBÓW OŹE
ZASBY: stałe zmienne ZASOBY: bilansowe techniczne ekonomiczne CZYNNIKI REDUKCYJNE: wymagania środowiskowe nieadekwatność zasobów oraz technologii/zapotrzebowania

19 GŁÓWNY WNIOSEK WYNIKAJĄCY Z BADAŃ
Niezależne badania zasobów OŹE/technologii/potrzeb budownictwa trzeba, w perspektywie budownictwa/prosumenta, zamienić na badania rynku, czyli na: potrzeby indywidualnych obiektów, dostępnych komercyjnie technologii (zwłaszcza URE), a na końcu dopiero badania zasobów (badania dedykowane indywidualnym obiektom, realizowane w ramach studiów wykonalności, w tym także w ramach doboru technologii URE, ze szczególnym uwzględnieniem ograniczeń środowiskowych.

20 TRZY WAŻNE PYTANIA, SPOŚRÓD WIELU (1)
Pytanie o to, jak radzić sobie z awariami sieciowymi nękającymi przede wszystkim elektroenergetykę (kilkunastogodzinny brak dostaw energii elektrycznej dla aglomeracji szczecińskiej – kwiecień 2008, kilkunastogodzinne przerwy zasilania, które dotknęły 700 tys. mieszkańców Mazowsza i północno-wschodniej części kraju – październik 2009, kilkudziesięciogodzinne przerwy zasilania 120 tys. mieszkańców Małopolski i Śląska oraz dwutygodniowe 20 tys. mieszkańców Śląska – styczeń 2010, i wiele innych). Ale także gazownictwo (ewakuacja 7 tys. mieszkańców w Zielonej Górze z powodu seryjnych wybuchów w instalacjach gazowych odbiorców, które nastąpiły 30 listopada 2010 roku). Wreszcie ciepłownictwo (kilkunastogodzinne pozbawienie dostaw ciepła ponad 100 tys. mieszkańców Częstochowy – 3 grudnia 2010). Odpowiedź – przekształcając dom istniejący w inteligentny dom plus-energetyczny)

21 TRZY WAŻNE PYTANIA, SPOŚRÓD WIELU (2)
2. Pytanie o to, czy mamy wystarczające zasoby OZE. Odpowiedź – problemem są nie zasoby , a nowa architektura/infrastruktura (czy chcemy zastąpić np. plątaninę drutów i słupów na wsiach i w małych miastach mikrowiatrakami, panelami słonecznymi, mikrobiogazowniami) 3. Pytanie o ekonomikę. W szczególności o to, czy inteligentny dom plus-energetyczny, z samochodem elektrycznym ma wystarczające wskaźniki NPV, IRR. Odpowiedź – problemem nie są wskaźniki NPV, IRR, ale to czy inteligentny dom plus-energetyczny, z samochodem elektrycznym, stanie się produktem rynkowym w środowisku ekonomiki konsumenckiej (z prosumentem jako podmiotem) Dodatkowy komentarz. Potencjał rozwojowy inteligentnego domu plus-energetycznego tkwi w zmianie struktury kosztów przeciętnej rodziny (w Polsce jest ona następująca: wydatki mieszkaniowe z mediami – 25%, żywność – 25%, samochód – 20 %, telefony – 5%)

22 BUDOWNICTWO PERSPEKTYWA 2020
DOM PASYWNY, DOM ZERO-ENERGETYCZNY, INTELIGENTNY DOM PLUS-ENERGETYCZNY (z samochodem elektrycznym, ze Smart Gridem Mikro) [

23 DOM ENERGETYCZNY – MODERNIZACJA (1)
Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (do opracowania wykorzystano pracę studenta D. Tobiczyka) Stan istniejący. Dom (150 m2 powierzchni użytkowej, wybudowany w latach 70.) Wyposażenie: przyłącze elektryczne, kocioł węglowy, 2 ogrzewacze cwu (kotłowy, elektryczny), samochód (Punto) Roczny bilans (wyjściowy) energii i paliw (MWh)/kosztów (zł)/ emisji CO2 (t): energia elektryczna (w tym letnie cwu) – 4/1800/3, ciepło (węgiel) – 35/3300/13, benzyna – 11/5200/3

24 DOM ENERGETYCZNY – MODERNIZACJA (2) Roczny bilans po modernizacji:
Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (do opracowania wykorzystano pracę studenta D. Tobiczyka) Modernizacja: termomodernizacja, pompa ciepła (moc elektryczna 1,4 kW, mikrowiatrak (3 kW), panel fotowoltaiczny (5,4 kWp), samochód elektryczny Roczny bilans po modernizacji: produkcja energii elektrycznej – 16 MWh, zużycie (AGD, pompa ciepła, samochód elektryczny) – 12 MWh) [

25 DOM ENERGETYCZNY – MODERNIZACJA (3)
Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (do opracowania wykorzystano pracę studenta D. Tobiczyka) Budżet na modernizację, wynikający z zasady kosztu unikniętego (w okresie 10 lat, przy rocznym ponad-inflacyjnym wzroście cen paliw i energii wynoszącym 3% i stałej realnej cenie uprawnień do emisji CO2) 190 tys. zł (140 tys. zł – uniknięte koszty paliw i energii, 30 tys. zł – koszty inkorporacji środowiska, 20 tys. zł – sprzedaż energii elektrycznej) [

26 ROLNICTWO REWOLUCJA W ROLNICTWIE NA ŚWIECIE
POLSKIE ZASOBY ROLNICTWA ENERGTYCZNEGO I POTRZEBA ICH WYKORZYSTANIA [

27 POLSKI PROBLEM W UE W ROLNICTWIE UE wchodzi w etap redukowania polityki (WPR) i Polska musi się wpisać w ten trend W ENERGETYCE Polska dąży do wykreowania polityki (polegajacej na kontynuacji energetyki wielkoskalowej), ale UE w ten trend się nie wpisze

28 (DLA 3-OSOBOWEJ RODZINY)
SYNTEZA ENERGII I ŻYWNOŚCI NA POZIOMIE PROSUMENTA 2030 BILANS ŻYWNOŚCIOWO-ENERGETYCZNY DLA DOMU (DLA 3-OSOBOWEJ RODZINY) Dzienne zapotrzebowanie żywnościowe na osobę (energia pierwotna): 2 kWh – dieta wegetariańska, 10 kWh – dieta mięsna Roczne zapotrzebowanie żywnościowe na rodzinę (energia pierwotna): 2,2 MWh – dieta wegetariańska, 11 MWh – dieta mięsna Roczne zapotrzebowanie domu (pasywnego)/rodziny na energię elektryczną: AGD (łącznie z pompą ciepła) i samochodem elektrycznym – 12 MWh (zastępuje obecne: 4 MWh – energia elektryczna, węgiel/ciepło 35 MWh, benzyna – 11 MWh) Roczne zasoby rolnictwa energetycznego (20% ziemi uprawnej) na rodzinę (0,3 ha) – 24 MWh (w energii pierwotnej, np. w biometanie) Inne roczne zasoby OZE przypadające na dom: ogniwo fotowoltaiczne, 15 m2 – 4 MWh; mikrowiatrak, 3 kW – 4 MWh

29 DWIE PODSTAWOWE TECHNOLOGIE ROLNICTWA ENERGETYCZNEGO
Biogazownia/mikrobiogazownia (integracja technologiczna produkcji biogazu i kogeneracji/trójgeneracji, produkcja biogazu przeznaczonego do zatłaczania do sieci gazowej, transport LNG, CNG) Biorafineria (produkcja paliw drugiej generacji, produkcja biokomponentów)

30 Łączny osiągalny uzysk odnawialnej energii końcowej: 150…200 TWh
NADPRODUKCJA ZBOŻA W 2009 ROKU I DZIAŁANIA RZĄDU MAJĄCE NA CELU SKIEROWANIE TEGO ZBOŻA DO WSPÓŁSPALANIA Nadprodukcja 4 podstawowych zbóż w 2009 roku: 4…6 mln ton. Perspektywa wykorzystania do współspalania. Przy takim wykorzystaniu uzysk energii odnawialnej końcowej wynosi około 4…6 TWh Zasoby ziemi uprawnej wykorzystane do nadprodukcji: 1,1…1,7 mln ha. Możliwa do uzyskania energia odnawialna końcowa w przypadku zastosowania technologii biogazowych i kogeneracyjnych małej skali: 75…116 TWh Wykorzystanie odłogów i ziemi wyłączonej z upraw (łącznie około 2 mln ha ziemi średnio-urodzajnej) stanowi potencjał produkcyjny energii odnawialnej końcowej wynoszący około 80 TWh Łączny osiągalny uzysk odnawialnej energii końcowej: 150…200 TWh

31 Równoważna (uwzględniająca osiągalne sprawności) ilość:
MOŻLIWY EFEKT ZAMIANY NADPRODUKCJI ZBOŻA (I SKIEROWANIA GO DO WSPÓŁSPALANIA) NA EFEKTYWNE ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE ZASOBÓW ZIEMI (1,7 mln ha) Równoważna (uwzględniająca osiągalne sprawności) ilość: węgla kamiennego (energetycznego) – 50…65 mln ton gazu ziemnego – 15…20 mld m3 paliw transportowych – 14…18 mln ton inwestycji w energetykę atomową (bez sieci) – 300…400 mld zł

32 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY: TRZYKROTNIE MNIEJSZE ZUZYCIE ENERGII PIERWOTNEJ
TRANSPORT MOC SILNIKÓW ZAINSTALOWANYCH W 16 MLN SAMOCHODÓW PRZEWYŻSZA 30-KROTNIE MOC ZAINSTAOWANĄ W KSE SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY: TRZYKROTNIE MNIEJSZE ZUZYCIE ENERGII PIERWOTNEJ ZERO EMISJI CO2, A NA RYNKU ENERGII ELEKTRYCZNEJ TECHNOLOGIA ZASOBNIKOWA I ODDOLNY FILAR BEZPIECZENSTWA ELEKTROENERGTYCZNEGO

33 INTEGRACJA RYNKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ I TRANSPORTU
(nowe spojrzenie na te rynki) Przyjmijmy, że liczba odbiorców energii elektrycznej wynosi w Polsce w wielkim przybliżeniu 16 milionów (od czasu zakończenia elektryfikacji w latach sześćdziesiątych liczba ta rośnie bardzo powoli). Podobna jest liczba samochodów, ale doszliśmy do tej liczby głównie w ostatnich 20 latach Moc zainstalowana w silnikach samochodowych wynosi ponad 1000 GW, czyli jest 30 razy większa od mocy zainstalowanej w elektrowniach/elektrociepłowniach. Każdy z silników samochodowych nadaje się, po niewielkich tylko przeróbkach, do wykorzystania jako jednostka napędowa agregatu kogeneracyjnego (w tym np. agregatu mikrobiogazowni) Czyli w wielkim przybliżeniu: wykorzystanie silników samochodowych, jednego na trzydzieści, może zapewnić (hipotetycznie) Polsce moc wytwórczą wystarczającą do pokrycia obecnego zapotrzebowania na rynku energii elektrycznej Integracja rynków energii elektrycznej i transportu zapewni częściowe „ujście” dla produkcji segmentu spalinowych silników samochodowych na rynek mikrokogeneracji gazowej

34 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski !!! Racjonalne założenia dla samochodu Toyota YARIS są następujące: Emisja CO2: 140 g/km, czyli na 100 km przebiegu: 14 kg CO2 Zużycie benzyny na 100 km wynosi około 6 l, czyli około 55 kWh w paliwie pierwotnym Sprawność optymalna benzynowego silnika spalinowego 0,3, sprawność eksploatacyjna całego układu napędowego (silnika i przeniesienia momentu napędowego) 0,15, czyli energia użyteczna, odniesiona do przebiegu 100 km, równa się około 8 kWh Energia elektryczna zużyta przez samochód elektryczny, liczona na 100 km przebiegu, równa się 15 kWh (sprawność optymalna silnika elektrycznego wynosi 0,9, ale eksploatacyjną przyjęto na poziomie 0,7, sprawność akumulatora 0,8 oraz sprawność przekształtnika 0,95). Dane pomiarowe zużycia energii elektrycznej w warunkach eksploatacyjnych potwierdzają tę wartość ! [

35 (z silnikiem wysokoprężnym) i elektrycznego
Wyniki wykorzystania 1 ha gruntów rolnych na rynku transportu, przy zastosowaniu samochodu tradycyjnego (z silnikiem wysokoprężnym) i elektrycznego Wielkość Samochód tradycyjny elektryczny Rzepak i buraki energetyczne, odpowiednio Energia pierwotna, w jednostkach naturalnych estry 1,0 tona biometan 8 tys. m3 Energia pierwotna 11 MWh 80 MWh Energia końcowa 32 MWhel 36 MWhc Przejechana droga [tys. km] 40 119 Energia zaliczona do zielonego celu w Pakiecie 3x20 32 MWhel ·2,5 + 36 MWhc = 112 MWh [

36 Technologie/rynki OZE/URE

37 Minirafineria lignocelulozowa Ogniwo fotowoltaiczne
LISTA TECHNOLOGII URE: DOSTĘPNYCH I W BARDZO DUŻYM STOPNIU JUŻ SKOMERCJALIZOWANYCH (1) Technologie „proste” Kolektor słoneczny Mikrowiatrak Pompa ciepła Dom pasywny Samochód elektryczny Mikrobiogazownia Biogazownia Źródło ORC Minirafineria lignocelulozowa Ogniwo fotowoltaiczne Spalarnia śmieci (także technologie plazmowe utylizacji śmieci…) Elektrownia wodna ultraniskospadowa Mikroźródło jądrowe

38 Technologie „złożone” Źródło poligeneracyjne Technologie zasobnikowe
LISTA TECHNOLOGII URE: DOSTĘPNYCH I W BARDZO DUŻYM STOPNIU JUŻ SKOMERCJALIZOWANYCH (2) Technologie „złożone” Źródło poligeneracyjne Technologie zasobnikowe Technologie oddolnego filaru bezpieczeństwa energetycznego Technologie zintegrowane funkcjonalnie

39 LISTA TECHNOLOGII URE: DOSTĘPNYCH I W BARDZO DUŻYM STOPNIU JUŻ SKOMERCJALIZOWANYCH (3)
Technologie „dedykowane do charakterystycznych segmentów rynku popytowego” Dom „energetyczny” (2,5 mln małotowarowych gospodarstw rolnych, 3 mln domów jednorodzinnych, 10 tys. nowych domów budowanych rocznie, budowa oddolnego filaru indywidualnego bezpieczeństwa energetycznego, wykorzystanie technologii 1 do 10, 12, 14 do 17, 21) Gospodarstwo rolne „energetyczne” (100 tys. gospodarstw towarowych, istota: dywersyfikacja produkcji/ryzyka gospodarstwa, utylizacja odpadów, budowa oddolnego filaru indywidualnego bezpieczeństwa energetycznego, wykorzystanie technologii 1 do 5, 10, 14 do 17, 19) Gmina wiejska „energetyczna” (1600 gmin, istota: wykorzystanie zasobów rolnictwa energetycznego, utylizacja odpadów, budowa oddolnego filaru bezpieczeństwa energetycznego w ramach infrastruktury krytycznej, wykorzystanie technologii 1 do 10, 12, 14 do 17, 21) Miasto „energetyczne” (istota: włączenie transportu w obszar energetyki miasta, utylizacja odpadów, budowa oddolnego filaru bezpieczeństwa energetycznego w ramach infrastruktury krytycznej, wykorzystanie technologii 1 do 5, 7, 10, 13 do 17)

40 LISTA TECHNOLOGII URE: DOSTĘPNYCH I W BARDZO DUŻYM STOPNIU JUŻ SKOMERCJALIZOWANYCH (4)
Technologie „zwiększające efektywność energetyki rozproszonej (popytowo-podażowej)” Wirtualne źródło poligeneracyjne (istota: zwiększenie efektywności energetyki rozproszonej w aspektach: energetycznym, ekonomicznym i poprawy bezpieczeństwa energetycznego) Smart Grid (istota: przeniesienie akcentu w skali społecznej z wytwarzania energii na zarządzanie energią)

41 SZCZEGÓŁOWE WNIOSKI Z BADAŃ ZASOBÓW PRZYRODNICZYCH ŹRÓDEŁ ENERGII
Materiał nadesłany przez KW

42 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / lubelskie
Województwo lubelskie Ocena OZE -BIOMASA -Słabo rozpoznane zasoby Źródło 1.Program rozwoju energetyki dla województwa lubelskiego 2.Wojewódzki Program Rozwoju Alternatywnych Źródeł Energii dla Województwa Lubelskiego 3.Bank Danych Regionalnych – GUS 4.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -wiarygodne dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 3.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 4.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc 5. JRC European Commission PVGIS Ocena OZE - WODA -potencjał wody oszacowano w sposób wystarczający do wykorzystania go na potrzeby utworzenia ogólnej bazy danych Ocena OZE – WIATR -dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 2.Wojewódzki Program Rozwoju Alternatywnych Źródeł Energii dla Województwa Lubelskiego 3.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 4.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc Ocena OZE- GEOTERMIA -zasoby geotermalne dla gmin są oszacowane w sposób wystarczający na potrzeby utworzenia ogólnej bazy danych 2.Wojewódzki Program Rozwoju Alternatywnych Źródeł Energii dla Województwa Lubelskiego 3. „Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim” 4. Polska Geotermalna Asocjacja im. prof. Juliana Sokołowskiego

43 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / lubuskie
Województwo lubuskie Ocena OZE -BIOMASA -Słabo rozpoznany potencjał. -oszacowany potencjał nie jest wystarczający do dalszego wykorzystania go w kolejnych etapach Projektu -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Studium rozwoju systemów energetycznych w województwie lubuskim do roku 2025, ze szczególnym uwzględnieniem perspektyw rozwoju energetyki odnawialnej 2.Bank Danych Regionalnych - GUS 3.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -Dostępne dane są wiarygodne i nadają się do wykorzystania na potrzebę stworzenia programu komputerowego 1.Studium rozwoju systemów energetycznych w województwie lubuskim do roku 2025, ze szczególnym uwzględnieniem perspektyw rozwoju energetyki odnawialnej 2.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 3. Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc 5. JRC European Commission PVGIS Ocena OZE - WODA -potencjał wody jest oszacowany w sposób niewystarczający do wykorzystania go na potrzeby utworzenia bazy danych o OZE 1.Studium rozwoju systemów energetycznych w województwie lubuskim do roku 2025, ze szczególnym uwzględnieniem perspektyw rozwoju energetyki odnawialnej Ocena OZE – WIATR -dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Studium rozwoju systemów energetycznych w województwie lubuskim do roku 2025, ze szczególnym uwzględnieniem perspektyw rozwoju energetyki odnawialnej 2.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 3. Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc Ocena OZE- GEOTERMIA -brak danych, które można wykorzystać do programu komputerowego szczególnym uwzględnieniem perspektyw rozwoju energetyki odnawialnej 2. „Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim” 3. Polska Geotermalna Asocjacja im. prof. Juliana Sokołowskiego

44 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / kujawsko-pomorskie
Województwo kujawsko-pomorskie Ocena OZE -BIOMASA -znaczną część danych zawartych w niniejszych opracowaniach można wykorzystać na cele stworzenia zasobów OZE -oszacowane zasoby stanowią rzetelną wiedzę na temat dostępnych zasobów na poziomie powiatu. Źródło 1.Odnawialne źródła energii - Zasoby i możliwości wykorzystania na terenie województwa kujawsko-pomorskiego 2.Opracowanie „Energia alternatywna w województwie kujawsko-pomorskim” – B.Igliński, R.Buczkowski, M.Cichosz 3.Bank Danych Regionalnych - GUS 4.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -Dane dostępne z ww. źródeł pozwalają na oszacowanie potencjału energii słonecznej dla województwa -dane te można wykorzystać w celu stworzenia bazy danych o OZE w województwie 2.Opracowanie „Energia alternatywna w województwie kujawsko-pomorskim” – B.Igliński, R.Buczkowski, M.Cichosz 3.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 4.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc 5.JRC European Commission PVGIS Ocena OZE - WODA -oszacowany potencjał teoretyczny oraz techniczny daje ogólny pogląd na rejony predysponowane do rozwoju energetyki wodnej .Odnawialne źródła energii - Zasoby i możliwości wykorzystania na terenie województwa kujawsko-pomorskiego 2.Opracowanie „Energia alternatywna w województwie kujawsko-pomorskim” – B.Igliński, R.Buczkowski, M.Cichosz Ocena OZE – WIATR -dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 3.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 4.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc Ocena OZE- GEOTERMIA -dane dotyczące parametrów wód termalnych w dużych miastach województwa można wykorzystać do programu komputerowego 3.„Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim” 4.Polska Geotermalna Asocjacja im. prof. Juliana Sokołowskiego

45 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / podkarpackie
Województwo podkarpackie Ocena OZE -BIOMASA -wiarygodne dane, które nadają się do wykorzystania w programie komputerowym Źródło 1.Strategia rozwoju OZE województwa podkarpackiego. 2.Baza danych Odnawialnych Źródeł Energii województwa podkarpackiego 3.Bank Danych Regionalnych - GUS 4.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE dane te można wykorzystać w celu stworzenia bazy danych o OZE w województwie 2.Baza danych Odnawialnych Źródeł Energii województwa podkarpackiego 3.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 4.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc 5.JRC European Commission PVGIS Ocena OZE - WODA wiarygodne i rzetelnie oszacowane zasoby wody w poszczególnych odcinkach rzek -dane te nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 2.Baza danych Odnawialnych Źródeł Energii województwa podkarpackiego Ocena OZE – WIATR -dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 3.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 4.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc Ocena OZE- GEOTERMIA -brak danych, które można wykorzystać do programu komputerowego 3.„Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim” 4.Polska Geotermalna Asocjacja im. prof. Juliana Sokołowskiego

46 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / pomorskie
Województwo pomorskie Ocena OZE -BIOMASA -wiarygodne dane, które można wykorzystać w programie komputerowym Źródło 1.Regionalna strategia energetyki ze szczególnym uwzględnieniem źródeł odnawialnych 2.Ocena zasobów i potencjalnych możliwości pozyskania surowców dla energetyki odnawialnej w województwie pomorskim 3.Bank Danych Regionalnych - GUS 4.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -dane te można wykorzystać w celu stworzenia bazy danych o OZE w województwie Źródł 1.Regionalna strategia energetyki ze szczególnym uwzględnieniem źródeł odnawialnych 2.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 3.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc 4.JRC European Commission PVGIS Ocena OZE - WODA -brak danych, które można wykorzystać w programie komputerowym Ocena OZE – WIATR -dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 2.Studium możliwości rozwoju energetyki wiatrowej w województwie pomorskim 3.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 4.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc Ocena OZE- GEOTERMIA -brak danych, które można wykorzystać do programu komputerowego 2.„Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim” 3.Polska Geotermalna Asocjacja im. prof. Juliana Sokołowskiego

47 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / świętokrzyskie
Województwo świętokrzyskie Ocena OZE -BIOMASA -słabo rozpoznane zasoby -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Program ochrony środowiska dla województwa świętokrzyskiego na lata Bank Danych Regionalnych - GUS 3.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -dane te można wykorzystać w celu stworzenia bazy danych o OZE w województwie 1.Program ochrony środowiska dla województwa świętokrzyskiego na lata Strona www Ministerstwa Infrastruktury 3.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc 4.JRC European Commission PVGIS Ocena OZE - WODA brak danych, które można wykorzystać w programie komputerowym 1.Program ochrony środowiska dla województwa świętokrzyskiego na lata Ocena OZE – WIATR dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 2.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 3.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc Ocena OZE- GEOTERMIA -brak danych, które można wykorzystać do programu komputerowego 2.„Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim” 3.Polska Geotermalna Asocjacja im. prof. Juliana Sokołowskiego

48 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / warmińsko-mazurskie
Województwo warmińsko-mazurskie Ocena OZE -BIOMASA słabo rozpoznane zasoby -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Program ekoenergetyczny województwa warmińsko-mazurskiego na lata Bank Danych Regionalnych - GUS 3.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Program ekoenergetyczny województwa warmińsko-mazurskiego na lata Strona www Ministerstwa Infrastruktury 3.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc 4.JRC European Commission PVGIS Ocena OZE - WODA -brak danych, które można wykorzystać w programie komputerowym 1.Program ekoenergetyczny województwa warmińsko-mazurskiego na lata Ocena OZE – WIATR dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Program ekoenergetyczny województwa warmińsko-mazurskiego na lata Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 3.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc Ocena OZE- GEOTERMIA brak danych przydatnych do programu komputerowego 1.Program ekoenergetyczny województwa warmińsko-mazurskiego na lata „Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim” 3.Polska Geotermalna Asocjacja im. prof. Juliana Sokołowskiego

49 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / wielkopolskie
Województwo wielkopolskie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 2.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc 3.JRC European Commission PVGIS Ocena OZE - WODA Brak danych Brak źródeł Ocena OZE – WIATR -dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 2.Atlas Klimatu Polski –H.Lorenc Ocena OZE- GEOTERMIA -brak danych przydatnych do programu komputerowego 1.„Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim” 2.Polska Geotermalna Asocjacja im. prof. Juliana Sokołowskiego

50 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / dolnośląskie
Województwo dolnośląskie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 2.http://agroenergetyka.pl/?a=article&id=267 3.http://www.baza-oze.pl/enodn.php?action=show&id=27 Ocena OZE - WODA Brak danych Ocena OZE – WIATR -dane nadające się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) Ocena OZE- GEOTERMIA -brak danych przydatnych do programu komputerowego 1.http://www.pgi.gov.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=1739&Itemid=1

51 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / łódzkie
Województwo łódzkie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami 3.Ocena konkurencyjności wykorzystania energii odnawialnej w województwie łódzkim Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 2.http://agroenergetyka.pl/?a=article&id=267 3.http://www.baza-oze.pl/enodn.php?action=show&id=27 Ocena OZE - WODA -dane nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Ocena konkurencyjności wykorzystania energii odnawialnej w województwie łódzkim Ocena OZE – WIATR 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) Ocena OZE- GEOTERMIA -brak danych przydatnych do programu komputerowego

52 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / małopolskie
Województwo małopolskie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 2.http://agroenergetyka.pl/?a=article&id=267 3.http://www.baza-oze.pl/enodn.php?action=show&id=27 Ocena OZE - WODA Brak danych Ocena OZE – WIATR -dane nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) Ocena OZE- GEOTERMIA -brak danych przydatnych do programu komputerowego 1.http://www.pgi.gov.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=1739&Itemid=1

53 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / mazowieckie
Województwo mazowieckie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami 3.Program możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii dla Województwa Mazowieckiego Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 2.Program możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii dla Województwa Mazowieckiego Ocena OZE - WODA - dane nie nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Program możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii dla Województwa Mazowieckiego Ocena OZE – WIATR -dane ze strony MI nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 2.Program możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii dla Województwa Mazowieckiego Ocena OZE- GEOTERMIA -dane nie nadają się do wykorzystania w programie komputerowym

54 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / opolskie
Województwo opolskie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami 3.Plan Rozwoju Odnawialnych Źródeł Energii w Województwie Opolskim Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 2. Plan Rozwoju Odnawialnych Źródeł Energii w Województwie Opolskim 3.http://agroenergetyka.pl/?a=article&id=267 Ocena OZE - WODA Brak danych Ocena OZE – WIATR -dane ze strony MI nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 2.http://www.anemos.de/0/?pg=0&lg=2 3.http://www.baza-oze.pl/enodn.php?action=show&id=27 Ocena OZE- GEOTERMIA -dane nie nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.http://www.pgi.gov.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=1739&Itemid=1

55 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / podlaskie
Województwo podlaskie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 2.http://agroenergetyka.pl/?a=article&id=267 3.http://www.baza-oze.pl/enodn.php?action=show&id=27 Ocena OZE - WODA Brak danych Ocena OZE – WIATR -dane ze strony MI nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 2.http://www.anemos.de/0/?pg=0&lg=2 Ocena OZE- GEOTERMIA - dane nie nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.http://www.pgi.gov.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=1739&Itemid=1

56 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / śląskie
Województwo śląskie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS oraz w strategii rozwoju OZE województwa śląskiego Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami 3.Strategia rozwoju OZE województwa śląskiego Ocena OZE - SŁOŃCE -do programu komputerowego można wykorzystać dane zamieszczone w Strategii rozwoju OZE województwa śląskiego 1.Strategia rozwoju OZE województwa śląskiego Ocena OZE - WODA Ocena OZE – WIATR Ocena OZE- GEOTERMIA -dane nie nadają się do wykorzystania w programie komputerowym

57 Ocena informacji o zasobach OZE na potrzeby projektu / zachodnio-pomorskie
Województwo zachodnio-pomorskie Ocena OZE -BIOMASA -do programu komputerowego można wykorzystać dane dostępne w GUS Źródło 1.Bank Danych Regionalnych - GUS 2.Plan Gospodarki Odpadami Ocena OZE - SŁOŃCE -dane zamieszczone na stronie MI można wykorzystać w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury 2.http://agroenergetyka.pl/?a=article&id=267 3.http://www.baza-oze.pl/enodn.php?action=show&id=27 Ocena OZE - WODA Brak danych Ocena OZE – WIATR -dane ze strony MI nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.Strona www Ministerstwa Infrastruktury (dane dla wysokości 5m n.p.m.) 2.http://www.anemos.de/0/?pg=0&lg=2 Ocena OZE- GEOTERMIA -dane nie nadają się do wykorzystania w programie komputerowym 1.http://www.pgi.gov.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=1739&Itemid=1

58 Ranking województw pod względem dostępności i użyteczności baz danych dla poszczególnych rodzajów OZE Województwo / OZE Biomasa Słońce Woda Wiatr Geotermia Suma punktów łódzkie 4 5 24 śląskie podkarpackie 3 23 mazowieckie 22 kujawsko-pomorskie 21 lubelskie pomorskie 1 2 18 warmińsko-mazurskie lubuskie 17 świętokrzyskie dolnośląskie 15 małopolskie opolskie podlaskie zachodnio-pomorskie wielkopolskie 14

59 Wnioski z badań zasobów
Dostępne bazy danych o OZE dla województw przedstawiają jedynie ogólny szacowany potencjał OZE, który nie zawsze jest przydatny z punktu widzenia integracji OZE z budownictwem. Aktualne bazy danych są nieefektywne (podają dane przydatne przy projektowaniu dużych instalacji wykorzystujących OZE, a na potrzeby budownictwa istotny jest inny charakter danych – np. w przypadku oszacowań potencjału energii geotermalnej). Na potrzeby stworzenia programu komputerowego dobrze rozeznany jest potencjał energii słońca, potencjał energii wiatru. Dane dostępne są nieodpłatnie na stronie Ministerstwa Infrastruktury („Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków”). Ponadto dobrze rozeznany jest również potencjał energii biomasy, biogazu oraz biopaliw w oparciu o dane dostępne w Banku Danych Regionalnych GUS. Pozostałe źródła OZE: biomasa, biogaz, biopaliwa, geotermia, woda – powinny być rozeznane przy użyciu ankiety, którą użytkownik wypełnia i na podstawie której program przy pomocy odpowiednich algorytmów oszacowuje możliwy uzysk energetyczny. Dla energii słońca i wiatru oszacowania również powinny być wspomagane ankietą, która uwzględniać będzie np.: umiejscowienie budynku – miejsce zalesione/odkryte, w bliskim sąsiedztwie innych budynków, na otwartej przestrzeni. Na chwilę obecną dalsze prowadzenie badań bez konkretnej lokalizacji i technologii są bezcelowe, ponieważ użytkownik nie otrzyma interesujących go dokładnych wyników, a jedynie pewne przybliżenie, które dostępne jest w tej chwili w oparciu o dane, które pochodzą z już wykonanych badań. Trzeba zmienić chronologię działań – tj. mając konkretny budynek w danej lokalizacji dopasowujemy do niego źródła wykorzystujące OZE, a nie na odwrót.

60 SZCZEGÓŁOWE WNIOSKI Z BADAŃ DOTYCZĄCYCH TECHNOLOGII
Pompy ciepła

61 Technologie oparte na pompach ciepła (1)
POMPY CIEPŁA

62 Technologie oparte na pompach ciepła (2)
POMPY CIEPŁA Pompy ciepła pod względem potencjału co do zaopatrzenia w ciepło są powszechnie uznane za drugie OZE po biomasie! Ta technologia ogrzewania (z możliwością także chłodzenia - jako jedyna!) jest w pełni dojrzała i sprawdzona w różnych warunkach klimatycznych. Pompa ciepła napędzana energią Ln pobiera ze środowiska (powietrze,woda, grunt) energię Q, użytkownik ma do dyspozycji sumę (Q + Ln).W poprawnie wykonanych instalacjach średnioroczny współczynnik efektywności cieplnej COP = (Q + Ln)/Ln przy pobieraniu ciepła z wody bądź z gruntu wynosi około 4 (COP  4), przy pobieraniu ciepła z powietrza wynosi około 3 (COP  3), i są to wartości pomierzone. Energia napędowa Ln może być dostarczana jako: energia elektryczna (pompy ciepła sprężarkowe), energia cieplna, np. ze spalania gazu (pompy ciepła absorpcyjne, niższe COP, większe moce).

63 Technologie oparte na pompach ciepła (3)
Źródło: Ciepło z natury - pompy ciepła,

64 Technologie oparte na pompach ciepła (4)
Podstawowe zalety i korzyści pomp ciepla • Niskie koszty eksploatacyjne; • Możliwość pracy w drugiej taryfie energetycznej; • Niezmienność , w pewnych ustalonych granicach, współczynnika efektywności COP - w przeciwieństwie do corocznego spadku współczynnika sprawności kotła gazowego i olejowego; • Długa żywotno eksploatacyjna - powyżej dwudziestu lat bez konieczności modernizacji instalacji i bez konieczności ponoszenia dodatkowych kosztów inwestycyjnych w czasie eksploatacji; • Niezmienność "jakości paliwa (wartości opałowej)" - energia elektryczna; • Brak wpływu zmian jakości paliwa na spadek współczynnika sprawności instalacji; • Wolniejszy wzrost cen energii elektrycznej w stosunku do wzrost cen gazu i oleju; • Niezależność od dostawców paliwa; • Brak negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne. • Stosowane czynniki robocze R407C oraz R134a są ekologiczne, niewybuchowe i wolne od chloru; • Bezpieczna niewybuchowa eksploatacja; • Dobrane urządzenia grzewcze nie są przewymiarowane; • Prostota zabudowy; • Prostota wewnętrznych instalacji niskotemperaturowych; • Brak konieczności wymiany wkładów kominowych co kilka lat eksploatacji; • Cicha praca - poziom hałasu zgodny z rygorystycznymi wymogami Unii Europejskiej; • W przypadku stosowania pomp ciepła typu powietrze/woda dla potrzeb c.w.u.- dodatkowy efekt wymuszonej wentylacji i chłodzenia; • Brak konieczności corocznych przeglądów i czyszczenia palnika kotłów gazowych lub olejowych; • Możliwość wykorzystania pomieszczenia z pompą ciepła równie do innych funkcji (pralnia, suszarnia, spiżarnia); • Zbędny komin.

65 Technologie oparte na pompach ciepła (5)
Grunt - woda Gruntowy wymiennik poziomy – kolektor poziomy Kolektor poziomy jest budowany z rur polietylenowych PE odpornych na nacisk o średnicy jednego cala. Rury układane są w rowach na głębokości ok. 1,6m. Pomiędzy rurami stosuje się odstępy 0,5 - 0,8 m. Przy założeniu, że do ogrzania domu potrzeba około 50 W/m2, kolektor płaski powinien zajmować powierzchnię od 1,5 do 5 razy większą niż powierzchnia domu. Wady: duży obszar zajmowanego terenu, skrócony czas wegetacji roślin na terenie nad kolektorem, duże opory hydrauliczne, większe koszty pompowania glikolu. Gruntowy wymiennik pionowy – kolektor pionowy Głębokość odwiertów waha się od m. Z tego zakresu głębokości można uzyskać temperaturę zasilania 6-8°C. Z jednego odwiertu można uzyskać W Zalety: brak zależności pogodowej, wysoka efektywność, mała dewastacja terenu, niskie opory hydrauliczne, niskie koszty pompowania glikolu. Wady: potrzeba specjalistycznego sprzętu, często brak dojazdu na działkę!!! potrzeba zezwoleń wodno-prawnych dla kolektorów powyżej 30 m głębokości.

66 Technologie oparte na pompach ciepła (6)
Woda – woda Najczęstszym rozwiązaniem jest system dwóch lub większej liczby studni: jednej czerpalnej i jednej lub kilku zrzutowych. Studnia czerpalna służy do poboru wody gruntowej, druga do odprowadzania wody schłodzonej. Głębokość studni w typowych warunkach geologicznych wynosi 6 – 30 m (na wykonanie głębszej studni potrzebne jest zezwolenie wodno – prawne). Zalety: niska zależność pogodowa, mała dewastacja terenu, niskie opory hydrauliczne, a więc niskie koszty pompowania glikolu, Wady: wysokie wymagania co do jakości wody (żelazo, mangan, twardość wody), wysokie koszty wykonania studni, ograniczony czas eksploatacji studni czerpalnej i zrzutowej (15-20 lat). 1 – wykorzystanie wody gruntowej (dwie studnie głębinowe). 2 – wykorzystanie wody powierzchniowej (rzeki, jeziora, stawy).

67 Technologie oparte na pompach ciepła (7)
Temperatury zasilania pompy ciepła Każdy 1°C więcej po stronie źródła to zmiana współczynnika efektywności (COP) pracy pompy ciepła o około 3.5%. Typ dolnego źródła ciepła: dla płaskich kolektorów gruntowych od 4-6°C do -1-2°C w końcu sezonu grzewczego dla kolektorów współpracujących z kolektorami słonecznymi (min 2 m2 /10 kW mocy) 5-9°C do 2-4°C w końcu sezonu grzewczego dla wód powierzchniowych 4°C (zimą) dla wierconych sond głębinowych 6-8°C do 4-6°C w końcu sezonu grzewczego dla wierconych sond głębinowych współpracujących z kolektorami słonecznymi 7-12°C do 5-8°C w końcu sezonu grzewczego dla wierconych studni 7-9°C W pompach ciepła temperatura parowania czynnika jest z reguły niższa o 2-3°C od temperatury powrotu źródła dolnego. Temperatury zasilania ogrzewanie podłogowe maksymalnie około 45°C, optymalnie około 42°C ogrzewanie mieszane (podłogowe i grzejnikowe z układem mieszania - dwóch temperatur pracy) około 55°C

68 Technologie oparte na pompach ciepła (8)
Ceny kolektorów dla pomp ciepła Kolektor płaski gruntowy, prosty i spiralny Najlepszym środowiskiem w którym może zostać ułożony kolektor poziomy jest wodonośny żwir, wodonośny piasek i mocno wilgotna glina. Najgorszym środowiskiem na ułożenie kolektora jest suchy piasek. Kolektor płaski 25 PLN/m2 kolektora (min. 40 m2na kW mocy pompy ciepła).Orientacyjna wielkość kolektora poziomego ze względu na moc grzewczą pompy ciepła : Kolektor pionowy W zależności od warunków glebowych długość kolektora może się wahać w przedziale 16 – 30 metrów na 1 kW nominalnej mocy grzewczej pompy ciepła.  Cena wykonania kolektora pionowego dla pompy ciepła o mocy 10 kW to około 14  PLN. W cenę wchodzi wykonanie odwiertów, umieszczenie kolektorów, wypełnienie odwiertu oraz próby szczelności. Kolektor pionowy 70 PLN/metr odwiertu (minimum 15 m odwiertu na 1 kW mocy pompy ciepła). System dwóch studni  Woda gruntowa jest pobierana ze złoża poprzez jedną studnię, przepływa przez wymiennik ciepła pompy ciepła i jest oddawana naturze poprzez drugą studnię oddaloną o metrów od pierwszej. Cena budowy systemu dwóch studni dla pompy ciepła o mocy grzewczej 10 kW zwykle zamyka się w kwocie PLN. W cenie zawiera się wywiercenie 2 studni o głębokości 15 metrów i pompa samozasysająca.  Moc grzewcza pompy ciepła kW 6 8 10 12 14 Minimalna powierzchnia zajmowana przez kolektor [m2 ] 200 300 400 500 600 Moc grzewcza pompy ciepła (kW) 7 9 11 13 15 Czas wykonania kolektora (dni) 2 3 4 5 Minimalna wielkość odwiertów akceptowana przez producentów pomp ciepła (metry) 100 130 160 200 220 Orientacyjna cena PLN 7 000 9 000 13 000 14 000 15 400

69 Technologie oparte na pompach ciepła (9)
Koszt wytwarzania ciepła w różnych systemach geotermalnych

70 Technologie oparte na pompach ciepła (10)
Porównanie kosztów wytworzenie ciepła w różnych systemach ciepłowniczych grzewczych (wg danych firmy HIBERNATUS - ceny brutto z lipca 2005 r)

71 Technologie oparte na pompach ciepła (11)
Przykład I – teoretyczny (źródło: Przedsiębiorstwo Innowacyjno - Wdrożeniowe "PAMAR", Sochaczew) Dom mieszkalny Powierzchnia użytkowa ogrzewanej części budynku m2 Energochłonność budynku – klasa D kWh/(m2.rok) Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło GJ/rok Przewidywane roczne koszty ogrzewania na c.o. i c.w.u zł (t.j. 6,75 zł/m2) dla 4-osobowej rodziny  Przykład II – instalacja zrealizowana (żródło: Hibernatus, Wadowice) Szkoła Podstawowa w Sadku, gmina .Jodłownik Powierzchnia ogrzewana budynku m2 Roczne zapotrzebowanie na energię cieplną GJ Zainstalowana moc grzewcza systemu kW Wewnętrzna instalacja grzewcza c.o.oparte na grzejnikach niskotemperaturowych Temperatura zasilania c.o. i c.w.u ºC Dolne źródło ciepła Płaski kolektor gruntowy m Koszt uzyskania 1GJ energii końcowej ,5 zł (przy cenie energii elektrycznej 0,29 zł/kWh brutto) Roczne koszty ogrzewania (c.o. i c.w.u.) Około zł (t.j. 7,30 zł/m2) Oszczędność w skali roku w stosunku do systemu grzewczego na gaz ziemny Około zł Efekt ekologiczny Oszczędność 130 ton węgla lub 60 tys. m3 gazu

72 Technologie oparte na pompach ciepła (12)
Wykres porównawczy skumulowanych kosztów ogrzewania budynku jednorodzinnego przy pomocy różnych systemów grzewczych Dla powyższego wykresu przyjęto następujące założenia wyjściowe: dom mieszkalny o powierzchnii ogrzewanej 120 m2, instalacja GPC oparta na poziomym kolektorze gruntowym, ceny energii i nośników z 2004 r. Punkty przecięcia prostej GPC obrazują okres zwrotu.  

73 SZCZEGÓŁOWE WNIOSKI Z BADAŃ DOTYCZĄCYCH TECHNOLOGII
Technologie geotermalne Materiał nadesłany przez ZJS

74 Technologie geotermalne (1)
GEOTERMIA Otwór geotermalny Bańska PGP-1 74

75 Technologie geotermalne (2)
Określenie przydatności technologii geotermalnych i opartych na pompach ciepła pod kątem aplikacji OZE w budynkach Zasoby - oszacowane różne kategorie zasobów dla Niżu Polski i Podhala, w tym dyspozycyjne i eksploatacyjne. W trakcie syntetycznego przygotowania analogiczne oceny - Karpaty Zewnętrzne, Zapadlisko przedkarpackie, region Sudetów Główne obszary występowania i perspektyw wykorzystania wód geotermalnych: - Niż Polski (piaskowcowe serie mezozoiczne - głównie kredy i jury) - Karpaty (głównie Podhale - wapienie i dolomity triasu, węglany eocenu śr.) lokalnie: Zapadlisko przedkarpackie, Karpaty zewnętrzne, Sudety Temperatury skał i wód: ˚C (głębokości 1 – 4 km) (lokalnie, głębiej stwierdzono wody o temperaturach do stu kilkudziesięciu ⁰C), Wydajności eksploatacyjne wód z otworów: kilka m3/h m3/h Mineralizacja: 0,5 – 300 g/dm3

76 Technologie geotermalne (3)

77 Technologie geotermalne (4)
WARUNKI POLSKIE - 625 tys. PJ to 99,8 proc. wszystkich polskich zasobów odnawialnych, wliczając słońce, wiatr, biomasę i wodę. - pozyskiwanie złóż pary z dużych głębokości do produkcji energii elektrycznej jest obecnie nieopłacalne ekonomicznie. (Polska leży poza strefami aktywności tektonicznej i wulkanicznej) - w naszym kraju występują baseny sedymentacyjno-strukturalne, wypełnione gorącymi wodami podziemnymi o zróżnicowanych temperaturach (wynoszących od kilkudziesięciu stopni do ponad 90°C, rzadko osiągających sto kilkadziesiąt stopni – dlatego też wody te znajdują zastosowanie głównie w energetyce cieplnej) -szacowany potencjał energii geotermalnej w Polsce wynosi 1512 PJ/rok, co stanowi 30% krajowego zapotrzebowania na ciepło - istotny jest fakt, że w Polsce regiony o optymalnych warunkach geotermalnych w dużym stopniu pokrywają się z obszarami o dużym zagęszczeniu aglomeracji miejskich i wiejskich, obszarami silnie uprzemysłowionymi (jest to korzystne ze względu na możliwość odbioru produkowanego ciepła - tereny zasobne w energię geotermalną to: Warszawa, Poznań, Szczecin, Łódź, Toruń, Płock - wydobywanie i energetyczne zagospodarowanie wód geotermalnych jest opłacalne do głębokości 2000 metrów, gdzie temperatura czynnika sięga rzędu 65°C, a zasolenie jest mniejsze niż 30 g/l..(stosując pompy ciepła, temperaturę opłacalności użytkowania złóż geotermalnych można obniżyć do ok.40°C.) - zasoby wód geotermalnych: * Niż Polski – wody o temperaturze 58-82°C z głębokości m. * Podhale – temperatura wody 80-96°C, na głębokości m. * Pomorze Zachodnie - wody geotermalne o temperaturach °C na głębokości m.

78 Technologie geotermalne (5)
- Do zasadniczych cech zasobów geotermalnych decydujących o atrakcyjności ich wykorzystania w kraju zaliczyć można: * praktyczną odnawialność * możliwość użytkowania bez powodowania zagrożeń środowiska naturalnego * powszechność występowania oraz możliwość pozyskiwania w pobliżu użytkownika * niezależność od zmiennych warunków klimatycznych i pogodowych * możliwość budowy na ich bazie instalacji osiągających znaczne moce cieplne (do kilkudziesięciu MW) oraz ekonomiczną zasadność ich pozyskiwania. Geotermia napotyka w naszym kraju na istotne przeszkody rozwoju. Należą do nich: - brak spójnej polityki państwa w tym zakresie - niesprzyjające i niewystarczające regulacje prawne nadmierna ilość i wysokość opłat i podatków, w tym m.in. opłata za informacje geologiczną i wprowadzona przez Sejm RP w 2005 r. opłata eksploatacyjna za wydobywanie wód geotermalnych. Szansą na rozwój geotermii jest adaptacja istniejących odwiertów w celu eksploatacji wód i ciepła, systemy kaskadowe i skojarzone, odzysk ciepła nie tylko z wód wydobywanych z dużych głębokości, ale także z płytkich poziomów i gruntu przy zastosowaniu pomp ciepła. Należy spodziewać się, że w pobliżu ciepłowni geotermalnych będą powstawać także inne obiekty wykorzystujące energię geotermalną, np. obiekty o przeznaczeniu typowo rekreacyjnym (parki wodne) czy typowo rolniczym i przemysłowym (szklarnie, suszarnie produktów rolnych, suszarnie drewna, baseny do hodowli ryb itp.).

79 Technologie geotermalne (6)
Podstawowe dane ciepłowni geotermalnych funkcjonujących w Polsce

80 Technologie geotermalne (7)
CASE STUDY - Stargard Szczeciński - posiada scentralizowany system grzewczy, który dostarcza ciepło do ok. 75% mieszkańców. Źródłem energii jest ciepłownia o mocy zainstalowanej 116,3 MW, wyposażona w kotły opalane węglem. Ciepło doprowadzane jest do odbiorców za pomocą sieci przesyłowej długości 37 km, współpracującej z 252 węzłami cieplnymi. W 1998 r. został zaaprobowany projekt, w którym przyjęto koncepcję budowy instalacji geotermalnej współpracującej z dotychczasowym źródłem ciepła. Ze względu na wartości temperatur wydobywanej wody instalacja będzie składać się tylko z dubletu geotermalnego, w skład którego wejdzie otwór produkcyjny GT-1 i otwór zatłaczający GT-2, oraz geotermalnego wymiennika ciepła o mocy 14 MW. Woda geotermalna wydobyta przy pomocy pomp głębinowych będzie kierowana do wymiennika, a następnie zatłaczana do tej samej warstwy wodonośnej poprzez otwór iniekcyjny. Ciepło zawarte w wodzie geotermalnej przekazywane będzie w wymienniku do wody sieciowej powracającej z instalacji grzejnych miasta. Otwór wydobywczy osiągnął głębokość 2672 m i dostarcza wodę o temperaturze 86,9°C oraz mineralizacji zbliżonej do mineralizacji wody w Pyrzycach. Otwór zatłaczający został wykonany jako odwiert kierunkowy, głowice obu otworów są położone w niewielkiej odległości od siebie (~8 m), a odległości pomiędzy dolnymi końcami otworów ok m. W pierwszym etapie inwestycji energia pozyskiwana z wody geotermalnej będzie pokrywać całoroczne zapotrzebowanie na ciepło niezbędne do przygotowania c.w.u. W dalszych planach zakłada się wykorzystanie wód geotermalnych do celów rekreacyjnych oraz produkcyjnych (rolnictwo, hodowla ryb itp.) Uproszczony schemat systemu ciepłowniczego w Stargardzie Szczecińskim

81 Technologie geotermalne (8)
Wpływ na środowisko: - zakłócenia powierzchniowe : wiertnie, otwory, sieć rurociągów - osiadanie gruntu - efekty termiczne : ciepła woda odpadowa - emisja substancji chemicznych, głównie gazów : azot, dwutlenek węgla, siarkowodór, amoniak - Prawo górnicze : t > 20 st.C – kopaliny Prawo wodne : wody podziemne – ścieki - Koszty wytwarzania jednostki energii (kWh) z elektrowni geotermalnych są najniższe na świecie. - Aktualny koszt energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych także przemawia za geotermią. Wynosi on 2 centy amerykańskie za kWh, podobnie jak z elektrowni wodnych, i jest 2-krotnie tańszy niż koszt wytwarzania energii z biomasy czy wiatru i 6-krotnie tańszy niż ze słońca (fotowoltaika). - Koszt inwestycyjny „pod klucz” elektrowni geotermalnych jest najtańszy i wynosi 800 USD za 1 kW mocy zainstalowanej. Dla porównania koszt ten dla innych technologii wynosi : biomasa – 900 USD/kW, energia wodna – 1000 USD/kW, wiatrowa – 1100 USD/kW, słoneczna – 3000 USD/kW.

82 SZCZEGÓŁOWE WNIOSKI Z BADAŃ DOTYCZĄCYCH TECHNOLOGII
Technologie biomasowe

83 Technologie biomasowe
Własności paliw biomasowych Kotły biomasowe do indywidualnych systemów grzewczych Przykład kontenerowej kotłowni biomasowej Elektrociepłownia ORC Biogazownia Podsumowanie

84 Własności paliw biomasowych (1)
Drewno, pelety Uśredniona wartość opałowa różnych gatunków drewna paliwo gęstość wartość opałowa (przy wilgotności 20%) kg/m3 kWh/m3 kWh/m.p. kWh/kg drewno iglaste świerk 430 2100 1500 4,0 jodła 420 2200 1550 4,2 sosna 510 2600 1800 4,1 modrzew 545 2700 1900 drewno liściaste brzoza 580 2900 200 wiąz 620 3000 3,9 buk 650 3100 3,8 jesion dąb 630 biały buk 720 3300 2300 3,7 1 litr oleju opałowego (przyzałożeniu tej samej sprawności urządzenia grzewczego) można zastąpić przez ok. 3 kg drewna Porównanie pelet z innymi paliwami (wg Kompendium Ogrzewnictwa i Klimatyzacji, Recknagel, Sprenger, Schramek, 2008): 2 kg peletu zastępuje 1 litr oleju opałowego, Zmiana paliwa na pelet to zmniejszenie emisji CO2 o 2,5 kg na każdym zaoszczędzonym w ten sposób litrze oleju opałowego, 1,5 tony peletu zastępuje 1 tonę węgla, 1m3 drewna litego ~ 2,5 m3 zrębków ~0,5 t peletu, z 1 tony spalonego peletu zostaje jedynie 5 kg popiołu, do ogrzania domu jednorodzinnego (zbudowanego wg najnowszych warunków technicznych) potrzeba w przybliżeniu ok. 5 t peletu rocznie. Własności pelet specyfikacja jednostka wielkosć Średnica mm ok. 4-10 Długość <50 Gęstość kg/dm3 1,0-1,4 Wartość opałowa kWh/kg 4,9-5,4 kJ/kg kcal/kg 4213 – 4643 Zawartość popiołu % <1,5 Zawartość siarki <0,08 Zawartość azotu <0,3 Zawartość chloru <0,03 84

85 Własności paliw biomasowych (2)
Zboża Owies, bilans energetyczny Nakłady energii na uprawę 1 ha owsa oplewionego wynoszą ok. 14 tys. MJ/ha, a owsa nagiego – 13,4 tys. MJ/ha. W doświadczeniu naukowcy z UWM uzyskali stosunkowo wysokie plony ziarna: 46,8 dt/ha owsa oplewionego i 41,1 dt/ha formy nagiej. Przyjmując wartość energetyczną ziarna na poziomie odpowiednio 17,3 i 18,3 MJ/kg, z 1 hektara można uzyskać plon o wartości energetycznej tys. MJ, zaś po odjęciu nakładów energii poniesionych na jego uzyskanie bilans wynosi ok. 65 tys. MJ/ha. Efektywność energetyczna obu form owsa wynosi odpowiednio 5,75 i 5,66.

86 Przykład biomasowej elektrociepłowni kontenerowej
Kotłownia na siano i słomę w Zaborowicach Moc 180 kW Służy do ogrzewania budynku Szkoły Podstwowej o powierzchni użytkowej 1050m2. W przyszłości przy szkole ma powstać hala sportowa, dla której również wystarczy ciepła z kotłowni. Jest ona tańsza o połowę od kotłowni węglowej i wielokrotnie od olejowej. 3 tony słomy kosztują zł, a 1000 litrów oleju opałowego 2,5 tys. Zaletą takich kotłowni jest wykorzystanie najtańszego opału: siana, słomy, drewnianych odpadów. Kotłownia kontenerowa ma tę zaletę, że montuje się ją w ciągu dwóch dni. Nie trzeba wznosić oddzielnego budynku, wystarczą fundament i komin, do którego można ją podłączyć. Emituje śladowe ilości zanieczyszczeń, bo ma obieg zamknięty.

87 Klasyfikacja elektrociepłowni biomasowych

88 Elektrociepłownia ORC
Organic Rankine Cycle – ORC są to układy pracujące w obiegu siłowni parowej, w których czynnikiem roboczym jest wybrany związek organiczny. Układy ORC stosowane są do produkcji energii elektrycznej z niskotemperaturowych źródeł ciepła, dla których obieg wodno-parowy mógłby okazać się mało sprawny oraz trudny do zrealizowania w związku z bardzo dużymi strumieniami objętości pary, pojawiającymi się w strefie niskiego ciśnienia. Źródło: W układach ORC jako czynnik roboczy wykorzystuje się związki organiczne, umożliwiające (dzięki odpowiednim parametrom przemian fazowych) dokładne dostosowanie do temperatury źródeł ciepła. Lekkie węglowodory stosowane w układach ORC charakteryzują się znacznie niższym ciepłem parowania w porównaniu z wodą.

89 Zastosowania obiegów z organicznym czynnikiem roboczym
Siłownie heliotermiczne Wykorzystanie ciepła odpadowego do produkcji energii elektrycznej Elektrociepłownie biomasowe Binarne siłownie geotermalne Współpraca z układem kogeneracyjnym na biogaz Domowe mikrosiłownie kogeneracyjne Źródło: Wojciechowski H., Układy kogeneracyjne z organicznym obiegiem Rankine’a wykorzystujące biomasę.

90 Zastosowania obiegów z organicznym czynnikiem roboczym
Schemat termicznej siłowni solarnej Źródło: Zaporowski B., Szczerbowski R., Wróblewski R., 2007, Analiza efektywności energetycznej i ekonomicznej elektrociepłowni małej mocy opalanych biomasą, Polityka Energetyczna, Zeszyt specjalny 2, Tom 10. Koncepcja mobilnego układu ORC Źródło: Aumann R., Bertele M., Hengstler E., Lucke E., Schuster A., Sichert A., ORCan Industries, Bayerische Elite Akademie

91 Elektrociepłownia ORC
Schemat elektrociepłowni ORC Moduł kontenerowy ORC (Turboden)

92 Sprawność elektrociepłowni ORC
Wykres Sankey’a układu technologicznego z organicznym obiegiem Rankine’a

93 Porównanie właściwości wybranych czynników organicznych i wody

94 Elektrociepłownia ORC
Zalety elektrociepłowni ORC małej i średniej mocy 200 do 1000 kWel - wysoka całkowita sprawność w granicach 90% - wysoka sprawność nawet przy niewielkich obciążeniach - niższe nawet o 30 % koszty wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej w porównaniu z typowymi elektrociepłowniami wodno-parowymi - długa żywotność turbin - wysoki stopień automatyzacji ( obsługa systemu ORC zaledwie 3 do 5 godzin tygodniowo ) i niskie koszty obsługi - możliwość budowy kompaktowej modułu ORC, również na ramach kontenerowych - hermetyczność obiegów oleju grzewczego i substancji organicznej (bezserwisowość, wymiana obu nośników ciepła raz na 20 lat) - bezemisyjność zamkniętego procesu ORC Nakłady inwestycyjne 500 kWel modułu ORC wraz z generatorem (dane firmy TURBODEN) wynoszą ok. 3 mln PLN.

95 Przykład instalacji elektrociepłowni ORC – Ostrów Wielkopolski
Instalacja kotłowni biomasowej z układem ORC w Ostrowie Wielkopolskim kosztowała 22 mln zł. Jej moc cieplna wynosi 7,3 MW a moc elektryczna 1,5 MW sprawność przemiany wynosi 79%, a zużycie paliwa kg/GJ. Kocioł będący źródłem ciepła dla układu ORC jest opalany zrębkami drzewnymi Szkic schematu elektrociepłowni ORC w Ostrowie Wielkopolskim

96 Przykład instalacji elektrociepłowni ORC – tartak Olczyk w Świdnie

97 Biogazownia (1) Biogaz w biogazowni powstaje w procesie beztlenowej fermentacji metanowej odpowiedniego podłoża (zwanego substratem). Spektrum substratów stanowi szeroko pojęta biomasa – od rolniczej biomasy odpadowej (gnojowica, obornik) przez celowe uprawy roślin (np. kukurydza, trawa, buraki) aż po odpady z przemysłu spożywczego (np. wytłoki warzywne, owocowe, serwatka z mleczarni, a nawet odpady poubojowe). Dobór substratów nie może być przypadkowy ponieważ to on warunkuje zastosowanie odpowiedniej technologii, w tym konkretnych elementów instalacji biogazowni. Etapy pozyskiwania i wykorzystania biogazu [Handreichung Biogasgewinnung und- Nutzung. Fachagentur Nachwachsende-Rohstoffe. E.V. Leipzig 2004]

98 Biogazownia (2) Przepływ substancji i energii w biogazowni [Kraft-Wärme-Kopplung: G. Schaumann, K.W. Schmitz]

99 Podsumowanie (1) Na podstawie: Manfred Greis: In Zukunft ohne Heizung? Anlagentechnik für Neubauten von morgen. Viessmann

100 Podsumowanie (2) Technologie stosowane w indywidualnych systemach grzewczych Na podstawie: Manfred Greis: In Zukunft ohne Heizung? Anlagentechnik für Neubauten von morgen. Viessmann

101 Podsumowanie (3) Spośród technologii biomasowych, te bazujące na spalaniu bezpośrednim i spalaniu w kotłach zgazowujących mogą być powszechnie stosowane w budynkach jednorodzinnych jako źródła ciepła dla indywidualnych systemów ogrzewania centralnego. Dla budynków użyteczności publicznej – szkół, urzędów, szpitali doskonale nadają się kotłownie biomasowe na słomę, a nawet zboża; oczywiście w przypadku dostępności odpowiedniego paliwa. Aby maksymalnie wykorzystać energię zawartą w paliwie należy rozważyć kogenerację – w przypadku biomasy najdogodniejszym rozwiązaniem jest połączenie kotłowni biomasowej z układem ORC, gdzie sprawność produkcji ciepła wynosi ponad 70%, a energii elektrycznej zbliża się do 20%. Układy wykorzystujące biogaz z procesu fermentacji beztlenowej w silnikach gazowych charakteryzują się jeszcze wyższą sprawnością wytwarzania energii elektrycznej, od 35% do nawet 45%. Celowość tego typu instalacji jest na terenach wiejskich, w dużych gospodarstwach. Rozpiętość mocy biogazowi rolniczych jest bardzo duża; od kilku kilowatów do nawet paru megawatów a zamiar budowy powinien być poprzedzony rzetelnie sporządzonym bilansem ekonomicznym.

102 SZCZEGÓŁOWE WNIOSKI Z BADAŃ DOTYCZĄCYCH TECHNOLOGII
Technologie słoneczne

103 Technologie słoneczne
Ocena istniejącej bazy danych wejściowych dotyczących OŹE (technologie słoneczne: kolektory, fotowoltaika) Dokonano przeglądu technologii słonecznych pod kątem całościowych aplikacji z: kolektorami słonecznymi ogniwami fotowoltaicznymi

104 Etap 1 – Technologie słoneczne – kolektory słoneczne
Zebrano dane wszystkich grup urządzeń wchodzących w skład aplikacji z kolektorami słonecznymi, mianowicie: kolektory słoneczne (płaskie, próżniowe, CPC) zasobniki solarne zespoły sterowniczo-pompowe zbiorniki przeponowe konstrukcje mocowań kolektorów przykładowe zestawy solarne

105 Etap 1 – Technologie słoneczne – kolektory słoneczne
Zostały gruntownie przeanalizowane oferty krajowych jak i zagranicznych producentów kolektorów słonecznych tj.: Hewalex, Nibe-Biawar, Watt, Viessmann, Sunti, SunErgo, Soleko, Galmet, Buderus, Wolf, Schuco. Rynek kolektorów słonecznych jest już bardzo dobrze rozwinięty, zarówno w kraju jak i za granicą. Na uwagę zasługuje polska firma WATT z fabryką na śląsku produkująca jedne z najlepszych i najwydajniejszych kolektorów na świecie WATT 4000 S (jako pierwsze osiągnęły sprawność 85 % w Solar Keymark). Kolektory słoneczne cechują się bardzo wysokimi sprawnościami przetwarzania energii słonecznej na ciepło. Ważnym jest, aby zwracać uwagę na posiadane przez produkty certyfikaty. Tanie podróbki wiodących producentów nie posiadają certyfikatów.

106 Etap 1 – Technologie słoneczne – kolektory słoneczne
Sprawność kolektorów płaskich mieści się w przedziale 75 % - 85 %, Sprawność kolektorów próżniowych wynosi około 57 % (kolektory CPC firmy WATT), Kolektory próżniowe są wydajniejsze od kolektorów płaskich, pracują przy dużo niższych temperaturach, pokrywają większe zapotrzebowanie na C.W.U., są jednak droższe i mniej odporne na warunki atmosferyczne. Niektóre firmy rozwijają tylko kolektory płaskie, nie mają w ofercie kolektorów próżniowych, taką firmą jest Schuco. Udowadniają, iż kolektory płaskie mogą na równi konkurować z kolektorami próżniowymi tworząc innowacyjne rozwiązania, takie jak super wydajny kolektor U.5 DG i CTE 524 DH

107 Etap 1 – Technologie słoneczne – kolektory słoneczne
Zasobniki solarne Bardzo duży wybór zasobników solarnych. Po kolektorze słonecznym, zasobnik jest najważniejszym elementem instalacji solarnej. Dobrze dobrany zasobnik, jego pojemność do mocy kolektorów powoduje optymalną pracę całej instalacji co przekłada się bezpośrednio na sprawność instalacji oraz wynik finansowy oraz okres zwrotu inwestycji. Typy zasobników solarnych: na cele C.W.U. jedno-wężownicowe, dwu-wężownicowe, wielo-wężownicowe, na cele C.O. i C.W.U. (zbudowane jako zbiornik w zbiorniku) Istnieje możliwość łączenia zasobników w szereg. Największy zasobnik – PS firmy Schuco

108 Etap 1 – Technologie słoneczne – kolektory słoneczne
Zespoły sterowniczo-pompowe Dostępne są zespoły pompowe wraz z dedykowanym sterownikiem instalacji solarnej. Możliwe jest również rozdzielenie obu urządzeń i zakup osobno pompy obiegowej oraz sterownika solarnego. Specjalizowane sterowniki pomagają uzyskać z instalacji solarnej maksimum mocy oraz oferują szereg dodatkowych funkcji tj.: zadawanie nastaw pracy instalacji, nadzór instalacji, pomiary parametrów pracy, archiwum danych pomiarowych, zdalny nadzór instalacji przez telefon komórkowy / internet. Sprawują funkcję bezpieczeństwa instalacji. Pozwalają integrować działanie wielkich instalacji solarnych. Dobra grupa sterowniczo-pompowa jest dużym wydatkiem.

109 Etap 1 – Technologie słoneczne – kolektory słoneczne
Konstrukcje mocujące Szeroki wybór konstrukcji mocujących przeznaczonych na dachy: proste, pochylone spadowe montaż jako pokrycie dachowe, Możliwy jest również montaż na elewacji budynku. Dobry zestaw mocujący z możliwością ręcznego ustawiania pochylenia kolektorów jest sporym wydatkiem. Możliwość ręcznego ustawiania pochylenia kolektora jest cenną cechą, pomagającą regulować pokrycie solarne w ciągu roku.

110 Etap 1 – Technologie słoneczne – ogniwa fotowoltaiczne
Zebrano dane wszystkich grup urządzeń wchodzących w skład aplikacji z ogniwami fotowoltaicznymi, mianowicie: ogniwa fotowoltaiczne (monokrystaliczne, polikrystaliczne, hybrydowe, cienkowarstwowe, CPV), kontrolery ładowania, inwertery, akumulatory, konstrukcje mocowań ogniw fotowoltaicznych, przykładowe zestawy fotowoltaiczne.

111 Etap 1 – Technologie słoneczne – ogniwa fotowoltaiczne
Zostały dokładnie sprawdzone oferty producentów ogniw fotowoltaicznych, których na świecie jest już bardzo dużo. Producenci ogniw fotowoltaicznych którzy znaleźli się w opracowaniu to: Yingli Solar, IBC Solar, Sulfurcell, Sanyo, Kaneka, Suntech Power, Victron Energy, Lorentz, RichSolar, BP Solar, GreenTech, Sharp, Kyocera, Schott, SunPower, Concentrix Solar, Amonix. Typy ogniw fotowoltaicznych według dostępności na rynku: monokrystaliczne, polikrystaliczne, cienkowarstwowe, hybrydowe, wielozłączowe i CPV (koncentryczne: ogniwo wielozłączowe + soczewki)

112 Etap 1 – Technologie słoneczne – ogniwa fotowoltaiczne
Sprawności ogniw fotowoltaicznych: monokrystaliczne: od 14 % – 19,5 % (zależnie od producenta). Najbardziej wydajne ogniwa monokrystaliczne produkuje firma SunTech o sprawności rzeczywistej w normalnych warunkach pracy wynoszącej 19,5 % i mocy 318 Wp, polikrystaliczne: od 12 % - 16 % (zależnie od producenta). Większość producentów oferuje ogniwa polikrystaliczne o sprawności ~13 %. Najbardziej wydajne ogniwa polikrystaliczne oferuje firma Kyocera o sprawności 16 % oraz Sharp – 14,8 %. cienkowarstwowe (thin-film): sprawności tych ogniw mieszczą się w przedziale 6,6 % - 10 %. CPV (ogniwa koncentryczne: wielozłączowe z soczewkami Fresnela): firmy Concentrix Solar (Niemcy) oraz Amonix (U.S.A.) produkują ten typ ogniw w ofercie z całym system fotowoltaicznym składającym się z: mega-modułu ogniw CPV, urządzenia Solar Tracker (nadążnej regulacji) inwertra fotowoltaicznego

113 Etap 1 – Technologie słoneczne – ogniwa fotowoltaiczne
Firma Concentrix Solar – sprawność całego systemu fotowoltaicznego – 25 %, Firma Amonix – sprawność całego systemu fotowoltaicznego – 25 %, Sprawność ogniwa CPV – 39 % w warunkach rzeczywistych, >41 % w laboratorium, Zysk energetyczny dzięki użyciu urządzenia Solar Tracker – do 50 %. Concentrix Solar Amonix

114 Etap 1 – Technologie słoneczne – ogniwa fotowoltaiczne
Zasobniki energii elektrycznej – akumulatory Wybór zasobnika/ów jest wyborem kluczowym dla instalacji fotowoltaicznej pracującej w systemie autonomicznym. Od pojemności zasobnika zależy optymalna praca systemu. Zasobnik gromadzi energię elektryczną, dostarcza jej w czasie braku promieniowania słonecznego. Zbyt mały zasobnik spowoduje, że energią wyprodukowana przez ogniwa nie będzie mogła być zmagazynowana i w rezultacie spadnie sprawność całego systemu. Zasobniki fotowoltaiczne różnią się od standardowych ilością cykli ładowania / rozładowania, która jest duża i wynosi powyżej 1000 cykli. Trwałość zasobnika znacząco wpływa na okres zwrotu inwestycji. Wybór akumulatorów jest bardzo duży. Największe pojemności akumulatorów bezobsługowych oferuje firma Hoppecke, model 48 OPzS o pojemności Ah i 2 V napięcie nominalne.

115 Etap 1 – Technologie słoneczne – ogniwa fotowoltaiczne
Kontrolery ładowania Są bardzo ważnym elementem systemu fotowoltaicznego. Służą do kontrolowania procesu ładowania akumulatorów. Zabezpieczają zasobnik przez przegrzaniem, przeładowaniem, przepięciami. Optymalizują pracę ogniw fotowoltaicznych dostosowując prąd ładowania do punktu pracy ogniw fotowoltaicznych (funkcja MPPT – Maximum Power Point Tracker). Dobry kontroler ładowania znacznie wydłuża żywotność akumulatorów.

116 Etap 1 – Technologie słoneczne – ogniwa fotowoltaiczne
Inwertery fotowoltaiczne Są urządzeniami energoelektronicznymi odpowiedzialnymi za przekształcanie energii prądu stałego DC, na energię prądu zmiennego AC. Ze względu na zastosowanie rozróżniamy inwertery: do pracy autonomicznej (wyspowej), współpracujące z siecią elektroenergetyczną. Ze względu na typ wyjścia rozróżniamy inwertry o: sinusoidzie aproksymowanej, sinusoidzie czystej. Od doboru inwertera i jego przeciążalności uzależniona jest możliwość zasilania urządzeń indukcyjnych. Sprawność najlepszych inwerterów (SMA, IBC Solar, Fronius, Victron Energy) dochodzi do wartości 98 %. Bardzo dobre inwertry mają sprawność w przedziale 92 % – 98 %. Inwerter stanowi kosztowną część systemu.

117 Etap 1 – Technologie słoneczne – ogniwa fotowoltaiczne
Konstrukcje mocujące Szeroki wybór konstrukcji mocujących przeznaczonych na dachy: proste Pochylone spadowe montaż jako pokrycie dachowe Możliwy jest również montaż na elewacji budynku Dobry zestaw mocujący z możliwością ręcznego ustawiania pochylenia ogniw fotowoltaicznych jest wiekszym wydatkiem Możliwe jest również zamiast konstrukcji mocującej, użycie urządzenia Solar Tracker, które pełni funkcje: optymalizacja uzysku energetycznego z ogniw fotowoltaicznych oraz konstrukcji mocującej


Pobierz ppt "prof. dr hab. inż. Jan Popczyk Gliwice, 10 grudnia 2010"

Podobne prezentacje


Reklamy Google