Zadanie badawcze nr 3 Zwiększenie wykorzystania energii z OZE w budownictwie 1 Kierownik części zadania badawczego dr Zbigniew Caputa Projekt finansowany.

Prezentacja na temat: "Zadanie badawcze nr 3 Zwiększenie wykorzystania energii z OZE w budownictwie 1 Kierownik części zadania badawczego dr Zbigniew Caputa Projekt finansowany."— Zapis prezentacji:

1 Zadanie badawcze nr 3 Zwiększenie wykorzystania energii z OZE w budownictwie 1 Kierownik części zadania badawczego dr Zbigniew Caputa Projekt finansowany przez NCB i R zgodnie z umową nr SP/B/3/76469/10 z dnia 05 maja 2010 r. Gliwice, 10 09 2013 r. Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie

2 2 Realizację etapu nr 12 – Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie rozpoczęto od 5.05.2010 i zakończono 30.04.2011 r. W ramach etapu nr 12 przedstawiono propozycje metod szacowania zasobów w poszczególnych kategoriach odnawialnych źródeł energii (OŹE) dla celów projektu czyli systemu rekomendacji stosowania OŹE w budownictwie: 1. Zasoby meteorologiczne – energia słoneczna 2. Zasoby meteorologiczne – energia wiatrowa 3. Biomasa 4. Energetyka wodna 5. Geotermia i wykorzystanie pomp ciepła.

3 3 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie W ramach tego etapu poddano analizie i ewaluacji aktualny stan metod wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE. Analizą i oceną objęto metody związane z meteorologicznymi OŹE tj. promieniowanie słoneczne i wiatr, metody geotermalne oraz bioźródła. Zgodnie z ofertą oraz umową, realizowane badania objęły prace w następującym zakresie: 1. Przeprowadzenie szczegółowych badań istniejących metod szacowania zasobów OŹE na terenie Polski, 2. Ocenę istniejących metod wyznaczania zasobów meteorologicznych i poza meteorologicznych OŹE, 3. Krytyczną ocenę istniejących metod i próbę opracowania metodyki wyznaczania zasobów OŹE dla obszaru Polski, 4. Rekomendację metody szacowania poszczególnych zasobów OŹE dla dalszych etapów projektu: bazy danych i programu komputerowego.

4 4 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie Zakres analizowanych zagadnień Zestawienie metod i ich opracowanie (metodyka) opiera się na analizie istniejącej bazy zasobowej przedstawionej w Etapie 1 oraz analizie stosowanych powszechnie metod, między innymi w istniejących systemach opisanych w Etapie 3. Krytyczna ocena stanu obecnego ma na celu wypracowanie optymalnych dla projektu sposobów wyznaczania technicznych zasobów OŹE. Przedstawione metody będą zoptymalizowane dla powstającej bazy danych (Etap 14), algorytmów obliczeniowych (Etap 17) i ostatecznie, dla końcowego efektu projektu jakim będzie komputerowy system rekomendacji.

5 5 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie METODOLOGIE WYZNACZANIA TECHNICZNYCH ZASOBÓW ENERGETYCZNYCH OŹE W ASPEKCIE MOŻLIWOŚCI ZWIĘKSZENIA ICH ZASTOSOWANIA W BUDOWNICTWIE Opisane i omówione w obszernym sprawozdaniu wraz tabelami i mapami etapu 12 (260 str.) dotyczące: ENERGIA SŁONECZNA ENERGIA WIATRU BIOMASA ENERGIA WODNA ENERGIA GEOTERMALNA oraz dodatkowo uwarunkowania geograficzne, przyrodnicze i ograniczenia rozwoju OZE w rozdziale 7.1

6 6 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie Rekomendacja do bazy danych dla obszaru Polski Rekomendowana została baza danych Ministerstwa Infrastruktury. Opracowana z danych 61 stacji meteorologicznych wyniki pomiarów i analiz można ekstrapolować na obszary pomiędzy punktami o znanych wartościach. Rekomendacja do bazy danych dla regionów Opracowania regionalne dla poszczególnych województw, powiatów czy gmin można bezpośrednio importować do bazy danych. Rekomendowanym rozwiązaniem jest model dopływu promieniowania słonecznego RMWI (Regionalny Model Warunków Insolacyjnych) zastosowany dla obszaru OPN. Wyniki tego modelu dokładnie oddają rozkład promieniowania słonecznego i mogą być stosowane w urozmaiconej formie terenu. ENERGIA SŁONECZNA

7 Zmienność przestrzenna promieniowania słonecznego na podstawie Regionalnego Modelu Warunków Insolacyjnych Roczna suma całkowitego promieniowania słonecznego K [MJ·m –2 ] na obszarze Ojcowskiego Parku Narodowego Na podstawie NMPT wymodelowano z rozdzielczością przestrzenną 20 m/piksel dopływ strumienia K oraz usłonecznienie możliwe. W modelowaniu dopływu K posłużono się algorytmem zaproponowanym przez Richa (1994) i pomiarami terenowymi

8 8 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie Rekomendacja do bazy danych dla obszaru Polski Rekomendowana została baza danych Ministerstwa Infrastruktury. Opracowana z danych 61 stacji meteorologicznych wyniki pomiarów i analiz można ekstrapolować na obszary pomiędzy punktami o znanych wartościach. Terytorium Polski podzielono na 6 stref ze względu na potencjał wykorzystania energii wiatru jako źródła energii z uwzględnieniem uwarunkowań geograficznych. Rekomendacja do bazy danych dla regionów Rekomendowane zostały opracowania regionalne dla poszczególnych województw, powiatów czy gmin, które uwzględniały uwarunkowania geograficzne czyli danych GIS (CORINE, NMT, SRTM) oraz danych pochodzących z bezpośrednich pomiarów meteorologicznych Modele uwzględniają pokrycie i rzeźbę terenu co daje duża dokładność rozkładu przestrzennego promieniowania słonecznego i prędkości wiatru. ENERGIA WIATRU

9 Zmienność przestrzenna energii wiatru na podstawie Regionalnego Modelu Warunków Wietrznych Dostępne narzędzia gospodarki energetycznej na poziomie lokalnych samorządów Rozkład przestrzenny prędkości wiatru na wysokości 70m n.p.g. z uwzględnieniem pokrycia i rzeźby terenu

10 10 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie Rekomendacja do bazy danych dla obszaru Polski Rekomendowana została baza danych Portalu Statystyki Publicznej GUS, jednakże zakres prezentowanych na stronie danych nie daje pełnego obrazu sytuacji w zakresie pozyskiwania i wykorzystania nośników energii z OŹE w Polsce, przede wszystkim ze względu na znaczne rozproszenie źródeł pozyskiwania i lokalny charakter ich wykorzystywania. Rekomendacja do bazy danych dla regionów Wskazano regionalne opracowania dla poszczególnych województw, powiatów czy gmin jednakże dane są nie jednorodne i rozproszone. Zaproponowano i przeprowadzono ankietowe badania nad zasobami biomasy w Polsce. Dla przykładowego obszaru województwa śląskiego wykonano szczegółowa ankietę zasobów i potencjału biomasy w poszczególnych gminach. BIOMASA

11 11 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie Rekomendacja do bazy danych dla obszaru Polski Rekomendowana została numerycznej mapa hydrologiczna Polski dla oceny dostępności i bliskiego sąsiedztwa zasobów wodnych dla lokalizacji inwestycji. Dane o przepływie i stanie wód z obszaru Polski na podstawie IMiGW. Rekomendacja do bazy danych dla regionów Zebrane i przeanalizowane dane wskazują na dużą sezonowość i zmienność zasobów wodnych rzek. Dlatego należy zastosować bezpośrednie pomiary przepływów. ENERGIA WODNA

12 12 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie Rekomendacja do bazy danych dla obszaru Polski Geotermia Metoda rekomendacji opiera się na oszacowaniu zasobów energii geotermalnej dla wybranej lokalizacji z archiwalnych map zasobowych zgromadzonych w bazie danych systemu w formie modułów informacyjnych opisujących zasoby w poszczególnych zbiornikach wód geotermalnych na podstawie Atlasu zasobów geotermalnych dla Polski. Pompy ciepła Metoda rekomendacji opiera się na porównaniu dostępnych rozwiązań pozyskania energii geotermalnej z zasobów niskotemperaturowych dostępnych w przypadku zastosowania pompy ciepła. Metoda wyznaczania technicznych niskotemperaturowych zasobów geotermalnych dla pionowych wymienników otworowych podobnie jak w przypadku kolektorów poziomych opiera się na analizie lokalnych warunków geotermicznych, geologicznych i hydrogeologicznych w zakresie głębokości od powierzchni terenu do głębokości 30 m, 100 m i 250 m. ENERGIA GEOTERMALNA

13 13 Etap 12: Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie możliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie Rekomendowane metody opierają się na zestawieniu danych geośrodowiskowych systemie informacji geograficznej, w którym dane o poszczególnych zasobach OŹE będą zgromadzone w formie spójnych modułów informacyjnych (warstw). Dane z poszczególnych warstw informacyjnych będą przetwarzane w algorytmach obliczeniowych. Z uwagi na różne dokładności istniejących opracowań, wynikające przede wszystkim z różnej skali, od obszaru całego kraju do poszczególnych gmin i powiatów, zastosowana będzie zarówno interpolacja jak i ekstrapolacja danych. W ramach tego etapu poddano analizie i ewaluacji aktualny stan metod wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE. Analizą i oceną objęto metody związane z meteorologicznymi OŹE tj. promieniowanie słoneczne i wiatr, metody geotermalne oraz bioźródła. Scharakteryzowano i oceniono metody GIS i teledetekcyjne obliczania zasobów OZE. Wykorzystano Atlas zasobów geotermalnych dla Polski, cyfrową analizę przestrzennego rozkładu pola geotermicznego oraz zastosowanie numerycznego modelowania pola geotermicznego w obszarach zlikwidowanych kopalń. Podsumowanie

14 14 Dziękujemy Państwu za uwagę caputa@us.edu.pl