KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA. Gdańsk, 22 stycznia 2015 roku. fot.

Transkrypt

1 TURBINY WIATROWE I WODNE aspekty techniczne i prawne KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA Gdańsk, 22 stycznia 2015 roku fot.

2 KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA TURBINY WIATROWE I WODNE - ASPEKTY TECHNICZNE I PRAWNE ORGANIZATOR KONFERENCJI: Pomorska Rada Federacji Stowarzyszeń Naukowo-Technicznych Naczelnej Organizacji Technicznej w Gdańsku PATRONAT MEDIALNY: 2

3 KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA Turbiny wiatrowe i wodne - aspekty techniczne i prawne Rejestracja uczestników 22 stycznia 2015 roku, godz. 9:00 Domu Technika NOT w Gdańsku ul. Rajska 6 PROGRAM PANEL I - TURBINY WIATROWE Otwarcie konferencji dr inż. Jan Bogusławski Prezes PR FSNT NOT w Gdańsku Badania na rzecz rozwoju morskiej energetyki wiatrowej w Polsce dr inż. Leszek Wilczyński Centrum Techniki Okrętowej S.A Pionowe Siłownie Wiatrowe Piskorza nowa technologia OZE w Polsce - Sylwester Salach - ProEnergetyka Sp. z o.o Przydomowa energetyka wiatrowa - prof. dr hab. inż. Piotr Doerffer Instytut Maszyn Przepływowych PAN Dyskusja Przerwa PANEL II - TURBINY WODNE Niskospadowe turbiny rurowe TNS - projektowanie, badania modelowe, warianty zabudowy na obiektach MEW- mgr inż. Adam Henke - Instytut Maszyn Przepływowych PAN Wielki Młyn historia oraz możliwości wykorzystania energetycznego mgr inż. Mariusz Gajda - Biuro Inżynierii Wodnej i Ochrony Środowiska M&I GAJDA Renowacja małej elektrowni wodnej w układzie hybrydowym z fotovoltaiką i generatorem wiatrowym o pionowej osi obrotu we wsi Grabina Zameczek - Wiesław Słomin Dyskusja Przerwa PANEL III - ASPEKTY PRAWNE, EKONOMICZNE I ORGANIZACYJNE System wsparcia dla OZE w Polsce - omówienie jego filarów oraz studium przypadku mec. Michał Sznycer - Kancelaria Radców Prawnych Dariusz Mądry, Michał Sznycer Możliwości finansowania instalacji OZE Marcin Gregorowicz Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Gdańsku Morskie Centrum Ekoenergetyki i Ekosystemu dr inż. Marcin Łuczak Instytut Maszyn Przepływowych PAN Podsumowanie dyskusja 3

4 Badania na rzecz rozwoju morskiej energetyki wiatrowej w Polsce Leszek Wilczyński Centrum Techniki Okrętowej SA Dynamiczny rozwój morskiej energetyki wiatrowej na Morzu Północnym i Bałtyckim spowodował nagły wzrost zapotrzebowania na nowoczesne jednostki do stawiania i obsługi skomplikowanych konstrukcji morskich. W odpowiedzi część polskich stoczni zrealizowała już proces modernizacji i przystosowała swoje linie produkcyjne do budowy wyspecjalizowanych statków obsługujących konstrukcje offshore. Sektor produkcji na rzecz przemysłu offshore wypełnia w Polsce, a zwłaszcza w Regionie Pomorskim lukę powstałą w wyniku likwidacji dwóch największych stoczni produkcyjnych. Infrastruktura produkcyjna dawnej Stoczni Gdynia jest rozbudowywana i wykorzystywana obecnie przez szereg przedsiębiorstw działających w sektorze offshore. Przedsiębiorstwa produkcyjne sektora offshore w Polsce coraz częściej prowadzą działalność gospodarczą wykorzystując projekty zaawansowanych technologicznie statków z grupy OSV oraz innych obiektów zaprojektowanych w rodzimych biurach konstrukcyjnych. Oznacza to, że sektor offshore w Polsce wszedł w stadium rozwoju wymagające realizacji szeregu działań o charakterze B+R, a jego konkurencyjność powinna być oparta na innowacyjności produktów. Duże tempo rozwoju sektora przemysłu offshore w naszym kraju wynika z zaangażowania coraz większej liczby podmiotów przemysłowych, ich inwestycji w nowoczesną infrastrukturę produkcyjną oraz realizacji sprecyzowanych planów rozwoju. Polski sektor przemysłu offshore konkuruje z sukcesami na rynku globalnym co wynika w znaczącej mierze z wysokiego poziomu technicznego oferowanych wyrobów. Polski sektor przemysłu offshore realizuje strategię rozwoju w celu zwiększenia konkurencyjności na tle Europy i świata. Wielkość zrealizowanych i będących w toku inwestycji, w dużej mierze finansowanych ze środków własnych przedsiębiorców, to tylko jeden z argumentów świadczących o potencjale rozwojowym tego sektora. Polski sektor offshore silnie ewoluuje. Po etapie czysto produkcyjnym wkroczył w etap projektowania i wdrażania własnych, innowacyjnych rozwiązań technicznych i technologicznych. Równolegle rozwija się zaplecze badawczorozwojowe. Efekty są widoczne w postaci zaprojektowanej i wyprodukowanej przez polskich inżynierów innowacyjnej jednostki do transportu i montażu konstrukcji morskich siłowni wiatrowych "Vidar". Kolejny przykład to opatentowany, nowatorski projekt pływającej konstrukcji morskiej turbiny wiatrowej. Przejawem konsolidacji sektora przemysłu offshore w Polsce i wyrazem jego dążenia do wzrostu branży dzięki innowacjom jest zarejestrowanie w roku 2014 stowarzyszenia POLSKIE FORUM PRZEMYSŁÓW OFFSHORE. Zrzesza ono osoby fizyczne reprezentujące podmioty gospodarcze należące do sektora przemysłu offshore w Polsce oraz jednostki naukowe i organizacje działające na rzecz rozwoju tego sektora. Podstawowym motywem działania członków Stowarzyszenia jest stworzenie jak najlepszych warunków dla trwałego wzrostu innowacyjności i konkurencyjności polskiego sektora przemysłu offshore, poprzez wdrażanie nowoczesnych rozwiązań technicznych i technologicznych zwłaszcza w kontekście produkcji i eksploatacji urządzeń do konwersji energii morza. Firmy związane z POLSKIM FO- RUM PRZEMYSŁU OFFSHORE posiadają wieloletnie doświadczenie w realizacji badań przemysłowych i prac rozwojowych. Uczestniczyły one zarówno w projektach dofinansowanych z unijnych programów badań jak i z krajowych środków na naukę. W wyniku prac POLSKIEGO FORUM PRZEMYSŁU OFFSHORE we wrześniu 2014 złożono w NCBR, wniosek o utworzenie programu sektorowego "Offshore-Innowacje". Celem programu jest realizacja badań naukowych i prac rozwojowych służących rozwojowi sektora przemysłu OFFSHORE w Polsce przy współfinansowaniu przez NCBR i podmioty gospodarcze sektora. Prace te zostały zdefiniowane przez reprezentantów przemysłu. Kolejną inicjatywą Forum było opracowanie aplikacji pn. "Gospodarcze wykorzystanie zasobów morza - przemysł offshore" - propozycji regionalnej inteligentnej specjalizacji Pomorza. Wniosek ten został przekazany Urzędowi Marszałkowskiemu Pomorskiego celem utworzenia regionalnej inteligentnej specjalizacji pod wspomnianym tytułem. Realizacja projektów badawczo - rozwojowych, zdefiniowanych we wspomnianej aplikacji stanowi uzupełnienie prac zdefiniowanych w ramach programu sektorowego "Offshore-Innowacje". Program sektorowy OFFSHORE-INNOWACJE dofinansowany przez NCBiR znacząco urealni i przyspieszy realizację zamierzonej strategii rozwoju sektora. O sukcesie polskiego sektora offshore, zdecydowali jak dotąd sami przedsiębiorcy, którzy dzięki własnej determinacji podejmują się projektowania i produkcji wyrobów na 4

5 najwyższym światowym poziomie. Realizacja programu znacząco podniesie konkurencyjność polskiego sektora przemysłu na rynku globalnym a dodatkowo sprzyjać będzie wykorzystaniu rodzimej myśli technicznej w budowie morskich siłowni wiatrowych w Polskiej Wyłącznej Strefie Ekonomicznej na Bałtyku. Partnerzy naukowi branży sektora offshore, sygnatariusze porozumienia MORCEKO (skrót od Morskie Centrum Ekoenergii i Ekosystemu), Narodowego Centrum Badań Bałtyckich i konsorcjum SatBałtyk prowadzą aktywną politykę naukową określając priorytetowe kierunki badawcze realizowane w ramach działalności badawczej. W obszarze zainteresowań badawczych wszystkich partnerów MORCEKO znajdują się zagadnienia związane z morską energetyką odnawialną. Doświadczenia naukowe zebrane w trakcie realizacji krajowych i międzynarodowych projektów badawczych kwalifikują partnerów do określania krótko, średnio i długookresowych celów badawczych związanych z rozwojem nowych technologii pozyskiwania energii ze źródeł alternatywnych. Kompetencje poszczególnych partnerów MORCEKO wzajemnie się uzupełniają a połączona wiedza nie jest dostępna w całości u żadnego z partnerów. Liderami polskiego sektora offshore, ze względu na wielkość realizowanych kontraktów są Grupa "REMONTOWA HOLDING" produkująca statki typu OSV oraz specjalizująca się w remontach i przebudowie platform wydobywczych oraz stocznia CRIST produkująca specjalistyczne jednostki do transportu wiatraków (JACK-UP BARGE B392 "THOR" Heavy Lift Jack up Vessel "Innovation", "Vidar"), jednostki wspierające prace farm wiatrowych, jak również platform wiertniczych. Niemniej na rynku offshore znane są również firmy Energomontaż Północ Gdynia Sp. z o.o., GSG Towers Sp.z o.o. oraz Gryfia S.A., i szereg innych, które produkują fundamenty wież wiatrowych, konstrukcje stalowe (stacje transformatorowe) oraz inne jednostki pływające. Wśród producentów morskich farm wiatrowych należy wymienić również grupę Vistal, która opracowała nowatorską konstrukcję wsporczą morskiej elektrowni wiatrowej, do zastosowania akwenach o znacznych głębokościach. Konstrukcja ta jest unikatowa na skalę światową pod względem sposobu jej montażu i zakotwiczenia. Pod względem stopnia zaawansowania w procesie utworzenia polskich morskich farm wiatrowych liderami są firmy: PGE Energia Odnawialna S.A., ORLEN S.A. Polenergia S.A. oraz BALTEX SK-A. z budżetem jednego projektu w wysokości ok. 4 mld Euro. Dwie firmy (PGE Energia Odnawialna S.A. oraz Polenergia S.A.) uzyskały warunki przyłączenia do sieci przez PSE Operator S.A. i są w trakcie wykonywania badań środowiskowych niezbędnych w celu uzyskania pozwolenia na budowę morskich farm wiatrowych. Aktualnie wszystkie zamówienia związane z konstrukcjami, urządzeniami i jednostkami pływającymi dla morskiej energetyki wiatrowej oraz niemal wszystkie związane z górnictwem podmorskim są realizowane w Polsce na eksport. Wartość i wolumen produktów wysyłanych za granicę zwiększa się z każdym rokiem. Zaplecze technologiczne w postaci infrastruktury stoczniowej stwarza duże możliwości konkurowania na globalnym rynku offshore. Stocznia CRIST S.A. uważana jest już teraz za jednego z największych producentów skomplikowanych technologicznie statków typu "jack-up". Produkcja sektora offshore charakteryzuje się wysokim nasyceniem konstrukcjami i obiektami prototypowymi, od których wymaga się bezawaryjnego i bezpiecznego funkcjonowania w skrajnie trudnych warunkach pogodowych, z dala od miejsc oferujących możliwości serwisowania. Dlatego każda z tych konstrukcji spełniać musi surowe warunki techniczne narzucone przez towarzystwa klasyfikacyjne. Spełnienie tych warunków przy zachowaniu ekonomiki eksploatacji i kosztu wytworzenia na poziomie konkurencyjnym wymaga przeprowadzenia szeregu prac B+R. Wczesny etap projektowania obiektów i urządzeń offshore spleciony jest z szeregiem analiz numerycznych dotyczących prognozowania obciążeń środowiskowych konstrukcji i ich odpowiedzi na te obciążenia. Badania przemysłowe związane z projektowaniem obiektów offshore obejmują zagadnienia hydrodynamiki i aerodynamiki, mechaniki - zwłaszcza wytrzymałości materiałów i konstrukcji, odporności na udary termiczne, akustyki ze szczególnym uwzględnieniem zjawisk akustycznych pod wodą, wibroakustyki, korozji, termodynamiki i szeregu innych. Projektowanie prototypowych i konkurencyjnych konstrukcji offshore wymaga zaangażowania zespołów badawczych i szeregu specjalistycznych urządzeń badawczych. Zatem każda konstrukcja, czy też obiekt offshore zaprojektowany i wytworzony w Polsce powinien być rozumiany jako przejaw komercjalizacji prac B+R. Istotnym segmentem rynku szybko rozwijającym się w naszym kraju jest produkcja elementów konstrukcji wsporczych obiektów offshore. Dzięki współpracy Bilfinger Berger i Funduszu Inwestycyjnego MS TFI, w Szczecinie budowany jest nowoczesny zakład produkujący fundamenty dla morskich farm wiatrowych. Obecnie wiodącym producentem w tej branży jest Energomontaż - Północ Gdynia, zajmujący się produkcją konstrukcji stalowych dla elektrowni wiatrowych, wież obsługowych, a także w pełni wyposażonych modułów oraz sekcji platform wiertniczych. Pomimo optymistycznych prognoz dla rynku offshore potrzebne są zdecydowane działania wspierające realizowane przez Państwo. Celem ich powinno być ustabilizowanie sytuacji stoczni oraz sprzyjanie wdrażaniu innowacyjnych produktów i technologii. 5

6 Pionowe Siłownie Wiatrowe Piskorza nowa technologia OZE w Polsce Sylwester Salach ProEnergetyka Sp. z o.o. Wieloletnie prace badawczo-modernizacyjne doprowadziły do powstania innowacyjnej konstrukcji Pionowej Siłowni Wiatrowej. Prezentowana Siłownia charakteryzuje się niezawodnością działania, doskonałymi parametrami uzysku energii oraz nieskomplikowanym systemie montażu, pozwalającym budować efektownie wiatrowe w miejscach niedostępnych dla tradycyjnych turbin wiatrowych. INNOWACYJNA KONSTRUKCJA Segmentowa konstrukcja ułatwia dostawę turbin i zapewnia łatwość montażu zarówno na gruncie, dachach budynków, oraz na innych konstrukcjach. Prosta konstrukcja wsporcza i łatwość budowy pojedynczej wieży otwiera szeroką gamę możliwości wykorzystania naszego produktu. Możliwość pracy turbin przy bardzo szerokim zakresie prędkość wianu od 1 m/s (3,6 km/h) do bardzo silnych wiatrów przekraczających nawet 200 km-h, pozwala uzyskiwać maksymalne wydajności produkcyjne układu. Turbiny przetwarzają energię z wiatru bez względu na kierunek i jego zmienną Kształt obudowy turbiny powoduje kierowanie większość energii z wiatru na część czynną wirnika obracającą się zgodnie z kierunkiem wiatru i eliminuje opory, które powstawałyby na części wirnika poruszającej się pod wiatr. W konsekwencji ma miejsce bardzo efektywne wykorzystanie energii wiatru również o niskim zakresie prędkości Ilość wirników i rodzaj osprzętu elektrycznego jest dostosowana do potrzeb energetycznych klienta Możliwość zastosowania konstrukcji przenośnych i lokalizacja w warunkach ekstremalnych wiatrów i temperatur, Cicha i stabilna praca turbin nawet przy dużych prędkościach obrotowych bez drgań Odporność na mocne podmuchy wiatru. Efekt żyroskopowy wynikający z obrotowej pracy wirnika powoduje usztywnienie konstrukcji przy podmuchach wiatru Odporność na warunki atmosferyczne również pokrycie szronem czy śniegiem Bardzo długa żywotność przy założeniu większych przeglądów serwisowych co 10 lat W połączeniu z różnymi rodzajami magazynowania energii generowanej przez Pionowe Siłownie Wiatrowe, możemy zapewnić stabilną nieprzerwaną dostawę energii elektrycznej Wysokiej klasy osprzęt elektryczny i jego odpowiednia konfiguracja umożliwiają wyłącznie do sieci energetycznej operatorów sieci Istnieje możliwość rozwiązań hybrydowych i łączenia turbin z innymi źródłami energii Możliwość różnych rozwiązań kolorystycznych i wykorzystania turbin jako powierzchni reklamowej MOŻLIWE ZASTOSOWANIA Elektrownie osiedlowe zasilające wiele domów, bloków czy osiedli (idealne dla developerów) Oświetlenie gminne (drogi, urzędy, oczyszczalnie ścieków, przepompownie) Zasilanie rezerwowe lub szczytowe w dużych zakładach (huty, kopalnie, przemysł ciężki) Energetyka rozproszona (wiele mniejszych źródeł energii) Jako inwestycja prywatna do odsprzedania energii zakładom energetycznym (już od 3,5 mln zł przy instalacji 0,5 mw) 6

7 Więcej informacji na temat Pionowych Siłowni Wiatrowych Piskorza znajdą Państwo na stronie internetowej źródło: Pionowa Siłownia Wiatrowa Piskorza 7

8 Przydomowa energetyka wiatrowa prof. dr hab. Inż. Piotr Doerffer Instytut Maszyn Przepływowych PAN WPROWADZENIE W ramach dużej energetyki wiatrowej na lądzie i na morzu obecnie stosowane są tylko wiatraki o osi poziomej. Na podstawie doświadczeń z jedno-, dwu- i trzyłopatowymi wirnikami nastąpiło jednoznaczne wskazanie na rozwiązanie trzyłopatowe. To wskazanie zostało wypracowane na bazie doświadczeń technicznych i ekonomicznych. Łopaty wirnika są zazwyczaj o stałym skręceniu i sterowanie odbywa sie głównie poprzez kat ustawienia łopat zarówno, co do optymalizacji pracy wirnika jak i hamowania wiatraka przy silnych wiatrach. W małej energetyce wiatrowej (do około 5 kw) nie nastąpił wybór optymalnej konstrukcji tak jak to ma miejsce w przypadku wielkich wiatraków. Występuje duża różnorodność konstrukcji, które służą różnym założeniom koncepcyjnym. Wszystkie konstrukcje dostępne na rynku są jednak zaprojektowane na duże wiatry 10, 12 lub 14 m/s. Takie wiatry w Polsce na ladzie są rzadko spotykane i dlatego krajowe wiatraki powinny być projektowane na wiatry rzędu 5-8 m/s. WIATRAKI PRZYDOMOWE Różne zastosowania wiatraków powodują, że w obszarze małej energetyki wiatrowej mamy stale do czynienia z różnymi konstrukcjami. Taka różnorodność konstrukcji wiatraków o osi poziomej przekłada sie na olbrzymią różnicę w cenie, która może różnic sie nawet o rząd wielkości przy tej samej mocy. Ampair Skystream Rys. 1. Wiatraki o typowym układzie trójłopatowym Jakość wiatraków różni sie zasadniczo. Teoretycznie wiatraki o osi poziomej powinny mieć bardzo zbliżona efektywność, ponieważ są podobnego typu. Ich efektywność zależy jednak od konstrukcji wirnika i doboru generatora. Często sposób podawanych danych o wiatraku nie pozwala na określenie jego efektywności, a tym samym trudno jest porównać wiatraki pomiędzy sobą. Wiatraki projektowane są na silne wiatry i nominalne parametry określane są przeważnie na 12 oraz 14 m/s, a rzadziej dla 10 m/s. Dlatego wybór wiatraka dla warunków polskich jest trudny. Szczególnie miejsce zajmują wiatraki przydomowe, których dynamika rozwoju rynku jest znacznie większa niż wielkich wiatraków. W ramach tego sektora do tej pory nie pojawiła sie żadna konstrukcja dominująca rynek, jak to ma miejsce w wiatrakach dużej mocy. Różnorodność konstrukcji tych wiatraków wynika z różnych własności, które ma spełniać budowany wiatrak. Wiatraki należy dzielić ze względu na rodzaj wykorzystywanej siły aerodynamicznej. Wirniki wykorzystujące siłę no- 8

9 śną zwane typem Darrieus a. Wiatraki tego typu pokazane są na Rys.2. Rys. 2. Różne warianty wiatraka typu Darrieus a o osi pionowej Szeroka grupa wiatraków o osi pionowej są wiatraki, które wykorzystują siłę oporu wiatru. Różne ich warianty pokazane są na Rys.3. Rys. 3. Wiatraki o osi pionowej napędzane siłą oporu Wiatrak wykorzystujący siłę oporu jest napędzany z jednej strony osi, tam gdzie łopata porusza się zgodnie z kierunkiem wiatru a z drugiej daje opór, ponieważ łopata porusza się pod wiatr. Pozytywne działanie wirnika uzyskuje sie wtedy, gdy opór elementu napędzającego jest większy od oporu elementu hamującego. WNIOSKI Dla zastosowań przydomowych najważniejsze jest bezpieczeństwo to wskazuje na wiatraki o osi pionowej wykorzystujące siły oporu a wiec np. wiatrak typu Savoniusa. Typowe wiatraki o osi poziomej przy silnych wiatrach rozkręcają się, powodując niebezpieczeństwo rozerwania wirnika, dlatego konieczne są systemy hamowania, które przy silnych wiatrach zatrzymują wirnik. Prowadzi to do sytuacji, w której przy silnym wietrze, posiadając wiatrak nie produkujemy energii elektrycznej. Drugim istotnym elementem jest fakt, że wiatry wiejące w Polsce mają średnie wartości rzędu 5 8 m/s. Jak już powiedziano wszystkie wiatraki dostępne obecnie na rynku są zaprojektowane na nominalne wiatry od 10 do 14 m/s, a wiec nie są zoptymalizowane dla polskich warunków. Oznacza to, że kolejnym kryterium wiatraka dla Polski jest to, aby był on zaprojektowany na typowe słabe wiary. Trzecim kryterium wiatraka istotnym dla jego komercjalizacji jest jego niska cena. 9

10 NISKOSPADOWE TURBINY RUROWE TNS - projektowanie, badania modelowe, warianty zabudowy na obiektach mgr inż. Adam Henke Instytut Maszyn Przepływowych PAN WPROWADZENIE Spośród niewykorzystywanych obecnie zasobów hydroenergetycznych w Polsce o potencjale wynoszącym 6,5 TWh/ rok, znacząca część (około 1,7 TWh/rok) przypada na obiekty tak zwanej małej energetyki wodnej MEW (pod tym pojęciem przyjmuje się w Polsce obiekty o mocy poniżej 5 MW). Zdecydowaną większość obiektów do wykorzystania przez MEW stanowią obiekty o niskim spadzie (42%), co należy uwzględnić w programach produkcji turbin, kładąc nacisk na szybkobieżne turbiny niskospadowe. Turbiny tego typu pozwalają w sposób efektywny zagospodarować obiekty hydrotechniczne, charakteryzujące się relatywnie wysokimi natężeniami przepływu wody przy niskich spadkach (różnicy poziomów wody górnej i dolnej poniżej 4 m sł. wody). W niniejszym artykule przedstawiono najważniejsze wyniki prac projektowo-badawczych, przeprowadzonych w Instytucie Maszyn Przepływowych PAN (IMP), których głównym celem było zaprojektowanie, wykonanie oraz przebadanie nowoczesnego modelu (prototypu) hydrozespołu z turbiną wodną o wysokiej sprawności energetycznej, zwartej konstrukcji oraz z możliwością łatwego montażu. Na podstawie badań tego modelu zaprojektowano typoszereg hydrozespołów z piko i mikroturbinami, różniących się wielkością i przeznaczonych na obiekty o spadach od 1 m do 4 m sł. wody. Poprzez wprowadzenie narzędzi analizy przepływu i projektowania bryłowego, oraz weryfikację zaprojektowanego układu przepływowego badaniami prototypu na stanowisku laboratoryjnym, uzyskano konstrukcję turbiny charakteryzującej się wysokim poziomem parametrów energetycznych i eksploatacyjnych. KONCEPCJA I ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE TURBINY Po przeprowadzeniu analizy różnych rozwiązań pikoturbin przeznaczonych źródło: trójmiasto.pl dla obiektów niskospadowych z założeniem uzyskania wysokiego wyróżnika szybkobieżności przy stosunkowo niskich kosztach instalacji hydrozespołu na obiekcie MEW, zdecydowano się na zaprojektowanie, wykonanie i przebadanie modelu trójłopatkowej rurowej turbiny z wirnikiem Kaplana i przestawianą palisadą kierownicy. Założono, że turbina będzie wyposażona w jednokolanową stożkową rurę ssącą, a odbiór mocy z wirnika będzie się odbywał poprzez wał przechodzący przez kolano rury ssącej. Własności hydrauliczne turbin wodnych określają ich podstawowe wielkości (parametry): natężenie przepływu Q, wysokość spadu (spad) H oraz szybkość obrotowa wirnika n. Zależność między tymi wielkościami przedstawiona jest często w postaci tzw. kinematycznego wyróżnika szybkobieżności n sq, Wyróżnik n sq jest liczbą kryterialną podobieństwa maszyn hydraulicznych (turbin wodnych i pomp wirowych) i służy do określania kształtu ich wirników oraz typów maszyn (akcyjne lub reakcyjne o przepływie promieniowym, promieniowo-osiowym, osiowym). n sq nq H 1/ 2 3 / 4 gdzie: n szybkość obrotowa wirnika maszyny [obr/min], Q objętościowe natężenie przepływu w nominalnych warunkach pracy [m 3 /s], H wysokość spadu [m]. Założenia projektowe modelu rurowej turbiny o przyjętym symbolu TNS 300D z wirnikiem Kaplana sformułowano następująco: nominalny spad turbiny H n = 2 m słupa wody, 10

11 nominalna szybkość obrotowa n n = 800 obr/min, średnica wirnika D = 300 mm, wyróżnik szybkobieżności n SQ» 220, liczba łopatek wirnika z = 3, liczba łopatek kierownicy regulowanej z k = 14. Proces projektowania układu przepływowego modelu turbiny przebiegał w dwóch etapach. W pierwszym etapie za pomocą klasycznych metod jednowymiarowych, w oparciu o dane literaturowe oraz własne doświadczenia konstruktorów, wyznaczono geometrię łopatek wirnika oraz kierownicy regulowanej. W drugim etapie projektowania optymalizowano geometrię układu przepływowego turbiny wykorzystując metody CFD. Na rysunku 1 przedstawiono przykładowe wyniki analizy numerycznej układu przepływowego turbiny TNS 300. Rys. 1. Rozkład ciśnień statycznych oraz linie prądu kolorowane prędkością całkowitą w warunkach pracy turbiny przy najwyższej sprawności. Rys. 2. Przekrój osiowy modelu turbiny podwójnej regulacji TNS 300D (1 kierownica wsporcza, 2 kierownica regulowana, 3 obudowa wirnika, 4 wirnik, 5 wał, 6 rura ssąca jednokolanowa, 7 węzeł łożyska prowadząco-nośnego). Rys. 3. Model turbiny TNS 300D wizualizacja przestrzenna. 11

12 BADANIA MODELOWE PIKOTURBIN WODNYCH NA STANOWISKU LABORATORYJNYM Stanowisko laboratoryjne do badań modelowych pikoturbin wodnych Stanowisko uniwersalne do badań modelowych pomp wirowych i turbin wodnych zbudowano w laboratorium Instytutu Maszyn Przepływowych PAN w latach 1973/74.. W ostatnim czasie, w celu polepszenia warunków napływu na maszynę modelową oraz zwiększenia możliwości badawczych stanowisko przeszło gruntowną modernizację. Od 2011 roku stanowisko spełnia podstawowe wymogi narzucone przez normę międzynarodową IEC 995, dotyczącą badań modelowych turbin wodnych. Schemat stanowiska przedstawiono na rysunku 4. Rys. 4. Schemat obiegu hydraulicznego uniwersalnego stanowiska do badań modelowych pomp i turbin wodnych w laboratorium IMP PAN: Z d zbiornik niskociśnieniowy, Z g zbiornik wysokociśnieniowy, K kolektor, T badana turbina, G generator, P 1, P 2 pompy obiegowe. W trakcie badań modelowych turbin wodnych obieg wody w układzie hydraulicznym stanowiska zapewniają dwie pompy (P 1 i P 2 rys.4) pracujące ze zmienną szybkością obrotową. Pompy połączone są od strony ssącej ze zbiornikiem niskociśnieniowym Z d, natomiast od strony tłocznej z kolektorem K. Ciecz wtłoczona do zbiornika kolektorowego kierowana jest na dwa ciągi pomiarowe z przepływomierzami. Woda po przejściu przez ciągi pomiarowe kierowana jest do jednej z komór zbiornika wysokociśnieniowego Z g, następnie przelewa się przez przegrodę w nim umieszczoną do drugiej komory, która połączona jest z króćcem zasilającym badaną turbinę. Energia przepływającej wody odbierana jest przez wirnik turbiny i przekazywana poprzez wał do generatora prądu stałego G. Sterowanie szybkością obrotową turbiny odbywa się poprzez regulację wzbudzenia generatora oraz zmianę oporności opornika elektrolitycznego, w którym wytracana jest moc wygenerowana przez prądnicę turbiny. Woda po przejściu przez układ łopatkowy turbiny odprowadzana jest poprzez rurę ssąca oraz kolano do zbiornika niskociśnieniowego. Na rysunku 5 przedstawiono turbinę TSN 300D zainstalowaną na stanowisku badawczym. Rys. 5. Turbina TSN 300D zainstalowana na stanowisku badawczym 12

13 WIELKOŚCI CHARAKTERYZUJĄCE WŁASNOŚCI ENERGETYCZNE MODELU TURBINY I SPOSÓB ICH POMIARU Schemat fragmentu stanowiska badawczego obejmującego zainstalowaną turbiną modelową wraz z zaznaczonymi mierzonymi wielkościami został przedstawiony na rysunku 6. Rys 6. Schemat stanowiska badawczego z zainstalowaną turbiną modelową wraz z zaznaczonymi miejscami pomiarowymi i wielkościami mierzonymi (1-1 przekrój wysokociśnieniowy, 2-2 przekrój niskociśnieniowy, α 0 kąt ustawienia łopatek kierownicy, β kąt ustawienia łopatek wirnika, M moment na wale turbiny, n szybkość obrotowa turbiny, Q natężenie przepływu, Δp 1-2 różnica ciśnień statycznych pomiędzy przekrojami wysoko- i niskociśnieniowym) Jednostkowa energia hydrauliczna turbiny jest zdefiniowana, jako różnica energii jednostkowej wody w wysoko- i niskociśnieniowym przekroju odniesienia (1-1) na prostym odcinku rury przed wlotem do segmentu kierowniczego i na wylocie z rury ssącej (2-2). Dla wyznaczenia jednostkowej energii hydraulicznej stosuje się wzór: E p p V V g z z 1 2 gdzie: p 1 oznacza ciśnienie w przekroju wysokociśnieniowym (przekrój wlotowy turbiny), p 2 oznacza ciśnienie w przekroju niskociśnieniowym (przekrój wylotowy z rury ssącej), V 1 jest średnią prędkością cieczy w przekroju wysokociśnieniowym liczoną z równania V 1 = Q/A 1, gdzie: A 1 oznacza pole przekroju wysokociśnieniowego, V 2 jest średnią prędkością cieczy w przekroju wylotowym rury ssącej w miejscu zainstalowanego wielopunktowego odbioru ciśnienia jest ona liczona z zależności V 2 = Q/A 2, gdzie: A 2 pole przekroju rury ssącej w miejscu zainstalowanego wielopunktowego odbioru ciśnienia, z 1 rzędna przetwornika ciśnienia w przekroju wysokociśnieniowym (1-1), z 2 rzędna przetwornika ciśnienia w przekroju niskociśnieniowym (2-2), g przyspieszenie ziemskie, r gęstość wody wyznaczona dla aktualnego ciśnienia atmosferycznego i aktualnej temperatury wody. 13

14 Przekroje: wysokociśnieniowy i niskociśnieniowy wyposażone były w wielopunktowe odbiory ciśnienia. Spad netto turbiny H n [m sł. wody] wyznaczany jest ze wzoru: H n E g p p 1 g 2 2 V V 1 2 g 2 2 z 1 z 2 W celu zwiększenia dokładności pomiaru spadu, zamiast oddzielnych pomiarów ciśnień p 1 i p 2, mierzono różnicę ciśnień Dp 1-2 za pomocą przetwornika różnicowego. W tych warunkach spad turbiny wyznaczano ze wzoru: 2 H p1 2 V1 V n g 2 g 2 2 Do pomiaru objętościowego natężenia przepływu Q [m 3 /s] (strumienia objętości) wody) posługiwano się dwoma zainstalowanymi na stanowisku przepływomierzami magneto-indukcyjnymi. Moc na wale badanej turbiny mierzono w sposób pośredni, za pomocą pomiaru momentu obrotowego i szybkości obrotowej wirnika turbiny, a jej wartość obliczano ze wzoru: M n P 30 gdzie: P moc [W], M moment obrotowy [Nm], n szybkość obrotowa [obr/min]. Szybkość obrotowa wirnika badanej turbiny n była mierzona za pomocą przetwornika impulsowego. Moment obrotowy na wale badanej turbiny M był mierzony za pomocą momentomierza. Ze zmierzonych wartości natężenia przepływu Q, szybkości obrotowej n, momentu obrotowego na wale M oraz mocy mechanicznej na wale P wyznaczano sprawność całkowitą turbiny η, która wyraża stosunek energii mecha- ZAKRES BADAŃ ORAZ ICH PRZEBIEG Badania modelu turbiny TNS 300D wykonano przy spadach netto H n ~ 1.5 m, dla ośmiu ustawień łopatek wirnika β w zakresie Szybkość obrotową n zmieniano w przedziale obr/min. Badania polegały na równoczesnym pomiarze natężenia przepływu Q, różnicy ciśnień statycznych między przekrojem wlotowym i wylotowym turbiny p, momentu obrotowego M na wale turbiny oraz szybkości obrotowej wirnika n, przy różnych obciążeniach badanej turbiny. Na podstawie zmierzonych wielkości wyznaczone zostały: spad netto turbiny H n, moc mechaniczną na wale turbiny P oraz sprawność całkowita η. Uzyskane z pomiarów wartości natężenia przepływu, szybkości obrotowej, momentu obrotowego na wale oraz mocy mechanicznej na wale były redukowane (przeliczane) na średni spad turbiny H red, utrzymywany w trakcie badań na stałym poziomie. 14

15 WYNIKI BADAŃ Na rysunku 7 przedstawiono, uzyskaną z badań, charakterystykę uniwersalną (muszlową) modelu turbiny TNS 300D. Charakterystykę tę definiowano, jako zależność sprawności turbiny h od szybkości podwójnie zredukowanej n 11 i podwójnie zredukowanego objętościowego natężenia przepływu Q 11 z zaznaczeniem linii stałych kątów ustawienia łopatek wirnika, oraz linii stałych kątów ustawienia łopatek kierownicy. Wielkości n 11 i Q 11 (podwójnie zredukowane na spad H = 1 m i średnicę wirnika D =1 m), obliczano ze wzorów: nd Q n11 Q H D H n n NOMOGRAM WYZNACZONEGO TYPOSZEREGU PIKO- TURBIN Na podstawie wyników przeprowadzonych badań modelowych oraz przyjętego sposobu uwzględnienia efektu skali opracowano nomogram turbin typoszeregu TNS. Nomogram ten, przedstawiony na rysunku 8, służy do wstępnego doboru turbin i do orientacyjnego określenia parametrów turbiny (moc, szybkość obrotowa) dla warunków energetycznych (spad, przepływ) występujących na danym obiekcie. Do dokładnego wyznaczania parametrów turbin należy posługiwać się charakterystykami uniwersalnymi turbin. Rys. 7. Charakterystyka uniwersalna modelu t urbiny TNS 300D Rys. 8. Nomogram turbin opracowanego typoszeregu TNS. 15

16 PRZYKŁADY ZABUDOWY TURBIN TNS-D Na rysunku 9 przedstawiono możliwe warianty zabudowy turbin TNS-D Rys. 9. Warianty zabudowy turbin TNS-D układ z napływem; b) lewar dwukolanowy; c) lewar jednokolanowy PODSUMOWANIE I WNIOSKI Artykuł przedstawia procedury związane z badaniami modelowymi turbiny o przepływie osiowym (typu Kaplana) przeznaczonej do pracy na małych obiektach hydrotechnicznych o niskich spadach. Procedury te obejmują: zaprojektowanie układu przepływowego turbiny, sporządzenie dokumentacji konstrukcyjnej modelu turbiny, wykonanie turbiny i jej posadowienie na stanowisku badawczym, opracowanie charakterystyki uniwersalnej (muszlowej) turbiny, opracowanie typoszeregu turbin w oparciu o rezultaty badań modelowych. Projektowanie turbiny modelowej oparto o własne, wcześniej opracowane narzędzia obliczeniowe oraz o współczesne programy obliczeniowe CFD. Łopatki wirnika i kierownic turbiny wykonano z wykorzystaniem precyzyjnych obrabiarek, sterowanych cyfrowo. Badania modelowe przeprowadzono na unikatowym w Polsce stanowisku laboratoryjnym w IMP PAN w Gdańsku, przeznaczonym do badań modeli pomp wirowych i turbin hydraulicznych. Przeprowadzone badania laboratoryjne j turbiny modelowej pozwoliły na uzyskanie jej pełnej charakterystyki uniwersalnej (muszlowej). Charakterystykę te przedstawiono w postaci wielkości jednostkowych i bezwymiarowych, jako zależność sprawności turbiny h od szybkości podwójnie zredukowanej n 11 i podwójnie zredukowanego objętościowego natężenia przepływu Q 11 z zaznaczeniem linii stałych kątów ustawienia łopatek wirnika oraz linii stałych kątów ustawienia kierownicy. Wyniki przeprowadzonych badań posłużyły do opracowania typoszeregu turbin TNS D. Przy przenoszeniu wyników badań modelowych na warunki, w których przewiduje się zastosowanie podobnych turbin prototypowych, uwzględniono zasady podobieństwa maszyn hydraulicznych i efekt skali. Na podstawie przeprowadzonych analiz oraz prac konstrukcyjnych i badawczych sformułowano następujące najważniejsze wnioski dotyczące opracowanych nowych konstrukcji turbin: Badania modelu rurowej turbiny typu Kaplana TNS 300D pozwoliły na wyznaczenie jej własności energetycznych (charakterystyk) w szerokim zakresie zmienności nastaw regulacyjnych i parametrów jej pracy. Turbina modelowa osiągnęła dość wysoką sprawność maksymalną η max = 0,862 dla podwójnie zredukowanej wartość szybkości obrotowej n 11 = 157 obr/min i podwójnie zredukowanego natężenia przepływu Q 11 = 1,65 m 3 /s, przy kącie ustawienia łopatek wirnika β = 16º oraz kącie ustawienia łopatek kierownicy α o = 45º. Wartość kinematycznego wyróżnika szybkobieżności w optymalnym punkcie pracy wynosi n SQ = 202 (nieco mniejsza niż założona n SQ» 220). Uzyskana wartość n SQ pozwala określić badaną turbinę, jako szybkobieżną, przeznaczoną do pracy przy relatywnie niskich spadach oraz wysokich natężeniach przepływu. Turbina charakteryzuje się bardzo szerokim zakresem obciążenia (pracy) z wysoką sprawnością. W zakresie Q 11 =1,0 2,2 m 3 /s, sprawność turbiny h 80%. Korzystnym jest więc stosowanie tej turbiny na obiektach o dużej zmienności przepływu. 16

17 WIELKI MŁYN historia oraz możliwości wykorzystania energetycznego Mariusz Gajda Biuro inżynierii Wodnej i Ochrony Środowiska M&I GAJDA Mariusza Gajda Kanał Raduni zabytkowy (wpis do rejestru zabytków nr 986 z 18 maja 1981), sztuczny przekop Raduni o długości 13,5 km. Ma on początek w Starej Raduni, w Pruszczu Gdańskim, a uchodzi do Motławy w Gdańsku. Płynie przez Pruszcz Gdański i Gdańsk. Kanał został wytyczony w 1338 r., a wybudowany w latach przez Krzyżaków, po uprzednim (w 1347 r.) zbudowaniu przed Pruszczem śluzy regulującej dopływ wody z Raduni. Pomysł realizacji tej budowli przypisuje się zwykle komturowi gdańskiemu i późniejszemu wielkiemu mistrzowi zakonu krzyżackiego Winrichowi von Kniprode. W istocie decyzja o budowie kanału zapadła w latach , a rzeczywistym inicjatorem budowy był inny komtur gdański - Jordan von Vehren. Najstarsza wiadomość o Kanale Raduni znajduje się w przywileju dla Oruni z 1338 roku, natomiast w źródłach gdańskich kanał pojawia się po raz pierwszy w 1342 roku. Kanał miał służyć przede wszystkim do zaopatrzenia położonych na bagiennym terenie Gdańska i tamtejszego zamku krzyżackiego w świeżą wodę pitną, a także jako napęd dla Wielkiego Młyna (stąd jego pierwsza nazwa Młynówka ). Wielki Młyn został wzniesiony przez Krzyżaków w 1350 roku. W 1391 roku częściowo spłonął. 5 lutego 1454 roku opanowali go gdańszczanie należący do antykrzyżackiego sprzysiężenia (Związek Pruski), co zapoczątkowało powstanie przeciwko zwierzchnictwu Zakonu. W przywileju wydanym w Elblągu, król Polski Kazimierz Jagiellończyk przekazał młyn gdańszczanom. W 1836 młyn został zmodernizowany na wzór amerykański poprzez m.in. zamontowanie w nim turbiny i taśmociągu. Młyn pozostawał w użyciu aż do końca II wojny światowej, gdy został częściowo zniszczony [4]. Po 1945 roku odbudowany. W 1991 roku przeprowadzono w nim badania archeologiczne. W 1993 roku zakończono adaptację młyna na dom handlowy. Młyn został zbudowany na sztucznej wysepce (obecna nazwa Wyspa Młyńska) utworzonej przez rozwidlenie Kanału Raduni. Obiekt posiadał 18 kół wodnych po 9 na ścianę młyna. Co szesnasty worek mielonego w młynie zboża przypadał miastu jako danina. W przypadku oblężenia miasta i odcięcia dopływu wody, używano zapasowych żaren napędzanych końmi. Był to największy zakład przemysłowy w średniowiecznej Europie, gdyż mierzy 26m wysokości i 41 m długości. Moc Młyna wynosiła około 40 KM, co na ówczesne czasy była mocą potężną. Przeciętne żarno młyńskie potrzebowało do napędu około 1 do 2 KM. Dolna kondygnacja mieściła urządzenia młyńskie poruszane przez osiemnaście nasiębiernych kół o średnicy 5 m każde, napędzanych wodami kanału Raduni. W dachu znajdowało się sześć kondygnacji magazynowych. Usytuowana przy Wielkim Młynie piekarnia, zaopatrywała Gdańsk w świeże pieczywo aż do roku Około 100 metrów w dół kanału znajduje się Mały Młyn, również powstały w XIV wieku. Z dawnego układu zachowała się tylko zachodnia ściana szczytowa i część ścian wzdłużnych, poważnie przebudowanych w minionych wiekach. Spad młyna (różnica pomiędzy wodą górną i dolną) wynosi około 4,2 m. Przeciętny przepływ wynosi około 3 m 3 /s, poza okresami powodziowymi i remontowymi. Wynika on z przepływu przez elektrownię wodną Pruszcz I. 10 lat temu nasze biuro opracowało projekt rekonstrukcji kół młyńskich. Przyjęto następujące założenia projektowe : Odtworzenie dotyczy tylko i wyłącznie elementów zewnętrznych kół młyńskich. Ponieważ planowane do odtworzenia koła będą spełniać jedynie rolę dekoracyjną na budynku Wielkiego Młyna (jako dodatkowa atrakcja turystyczna), nie ma potrzeby zapewniać im tyle wody ile wymagane jest dla normalnie pracujących kół wodnych. Ilość napływającej na koło wody będzie miała jedynie wpływ na prędkość obracania się kół. Przewidziano wykonanie kół wodnych w układzie nasiębiernym. W związku z tym zostanie wykonane koryto robocze (koryto drewniane) nad kołami młyńskimi, o wymiarach: szerokość 2,85m, wysokość 0,75m, długość 38,0m. W dnie tego koryta, nad każdym kołem młyńskim będzie odpowiednio rozmieszczony otwór (0,7m x 0,7m) z zastawką. Nad korytem roboczym będzie znajdował się pomost użytkowy o szerokości 3,35m, z którego będzie możliwy dostęp do poszczególnych zastawek. Takie rozwiązanie techniczne, tak jak w średniowieczu, umożliwi odstawianie lub uruchamianie poszczególnych kół młyńskich w zależności od ilości dopływającej wody do koryta roboczego. Zaletą takiego układu jest jego widowiskowość - pracę kół będzie można obserwować ze szczególnie korzyst- 17

18 nej perspektywy zwłaszcza z najniższego dostępnego obecnie poziomu. Dodatkowo będzie można sezonowo połączyć pracę kół młyńskich (np. w czasie Jarmarku Dominikańskiego) z różnymi imprezami odbywającymi się w starej części miasta. Koła wodne zostaną umieszczone naprzemiennie jedno za drugim. Drewniane osie zostaną osadzone nieruchomo w przygotowanych gniazdach, a same koła zasilane z koryta, będą się obracać za pośrednictwem dwóch osadzonych na wale łożysk kulkowych. Natomiast koryto robocze i pomost użytkowy (wykonane z desek o grubości 5cm), będą ustawione na ruszcie z bali drewnianych o wymiarach 20x20cm. Woda dopływająca kanałem północnym z progu przy elewacji zachodniej budynku młyna będzie wpływać do koryta roboczego nad kołami młyńskimi, płynąć w nim aż do elewacji wschodniej budynku młyna. W zależności od ilości dopływającej wody do koryta roboczego, przez odpowiednio rozmieszczone w tym korycie zastawki, woda będzie upuszczana z odpowiednim wydatkiem na poszczególne koła. Rys. 1 Rekonstrukcja kół młyńskich. M&I GAJDA TM Biuro Inżynierii Wodnej i Ochrony Środowiska M&I GAJDA Mariusz Gajda Straszyn, ul.poprzeczna 47 Biuro: Straszyn, ul.starogardzka 42 tel migajda@pro.onet.pl REGON NIP Konto : CREDIT AGRICOLE 18

19 Konferencja Turbiny wiatrowe i wodne aspekty techniczne i prawne DOKUMENTACJA FOTOGRAFICZNA DOT. WIELKIEGO MŁYNA Fot. 1 Wielki Młyn widok ogólny od strony południowowschodniej. Rycina z II poł. XVII wieku. (PAN) Fot. 2 Wielki Młyn widok ogólny od strony północno-wschodniej. Przełom XIX i XX wieku. Fot. 3. Wielki Młyn widok na dzisiejszą ulicę Na Piaskach. Przełom XIX i XX wieku Fot. 4. Wielki Młyn widok na bramę główną. Dzisiejsza ulica Na Piaskach. Fot. 5. Wyspa Młyńska widok od strony zachodniej. Na pierwszym planie Dwór Młyński. Przełom XIX i XX wieku. Fot. 6. Wielki Młyn widok od strony północnozachodniej. Stan obecny 19

20 Konferencja Turbiny wiatrowe i wodne aspekty techniczne i prawne Fot. 7. Wielki Młyn widok od strony północnowschodniej. Stan aktualny. Fot. 8. Wielki Młyn Mała Elektrownia Wodna w kanale południowym. Stan obecny. Fot. 9. Wielki Młyn widok na elewację północną. Widoczny najniższy poziom przyziemia oraz kładka widokowa. Stan obecny Fot. 10. Wielki Młyn kanał północny. Doskonale widoczne oba progi i przelew praktyczny. Zdjęcie wykonane z najniższego poziomu przyziemia przyszłościowo najlepszy punkt Fot. 11. Wielki Młyn Kanał północny - wylot. Na ścianie młyna widoczna zamurowana wnęka osadzenia koła młyńskiego. Stan obecny. Fot. 12. Wielki Młyn widok na przelew praktyczny. Powyżej widoczny pierwszy próg od tego miejsca szło koryto zasilające koła młyńskie. Stan obecny. 20

21 Renowacja małej elektrowni wodnej w układzie hybrydowym z fotovoltaiką i generatorem wiatrowym o pionowej osi obrotu we wsi Grabiny Zameczek Wiesław Słomin CHARAKTERYSTYKA ZADANIA Tytuł zadania - pełna nazwa zadania wnioskowanego do dofinansowania w formie pożyczki przez WFOŚ BUDOWA EKOELEKTROWNI HYBRYDOWEJ WODNO-WIATROWO-SŁONECZNEJ w miejscowości Grabiny Zameczek, gminie Suchy Dąb, powiecie Gdańskim wraz z zapleczem edukacyjnym zorientowanym na następujący zakres tematyczny: symbiozy z naturą odnawialnych źródeł energii (dalej OZE), ochrony lokalnych zasobów przyrodniczych, jak starodrzew parku młyńskiego, położony na terenie turystycznego obszaru tzw. Pętli Żuławskiej, Syntetyczny opis zadania Zadanie objęte dofinansowaniem zakłada stworzenie systemu energetycznego typu OZE, przyjaznego dla środowiska naturalnego, wraz z zapleczem edukacji ekologicznej na obszarze o wyjątkowych walorach ekologicznych. Przedmiot inwestycji należy podzielić na cztery skorelowane elementy: Zespół energetyczny Składa się z nowatorsko zaprojektowanego zestawu hybrydowego wodno-wiatrowo-słonecznego. Tworzą go urządzenia pozyskujące, przetwarzające i magazynujące energię elektryczną z energii spiętrzonej wody, energii słonecznej oraz energii wiatru. Są to urządzenia w postaci turbiny wodnej, paneli fotovoltaicznych usytuowanych na dachu wysokiego budynku młyna oraz generatorów wiatrowych o nieszkodliwym dla środowiska układzie z pionową osią obrotu pędników. 1. Hydroelektrownia W ramach zadania zostanie dokonane udrożnienie i odtworzenie niewykorzystywanego energetycznie od ponad 30 lat stopnia piętrzącego wody rzeki Kłodawy przy jej ujściu do rzeki Motławy, który zasilał, poprzez syfon i kanał młyński, tzw. Turbinę Francisa wyposażoną w zespół prądotwórczy, zlokalizowaną w przyziemiu młyna eksploatowanego obecnie w oparciu o zasilanie energią z zakładu energetycznego. 2. Układ paneli fotowoltaicznych (PV) Na wybranych częściach dachu młyna usytuowane zostaną panele PV w celu optymalizacji pozyskania energii. 3. Elektrownia wiatrowa Na dachu części wysokiej młyna zainstalowane zostaną w narożach cztery WIATRAKI O OSI PIONOWEJ. Nie wymagają one stref ochronnych z uwagi na brak negatywnego oddziaływania na środowisko. Ich gabaryty nie wymagają uzyskania pozwoleń na budowę oraz zapewniają łatwą obsługę techniczną i montaż na dachu. Cztery wiatraki po 2,5 kw, zapewnią łączną moc 10 kw. Okolice miejscowości Grabiny Zameczek, w których realizowane będzie zadanie inwestycyjne, to miejsce wyjątkowo predestynowane w kierunku stworzenia opisów o charakterze edukacyjnym. Wyeksponowanie w postaci tablic opisowo-edukacyjnych, to jeden z ważnych i oczekiwanych elementów całego zadania inwestycyjnego. To element który w pozytywnie oddziaływał będzie na wyobraźnię osób zainteresowanych różnymi formami rozwoju OZE. 21

22 Możliwości finansowania instalacji wykorzystujących odnawialne źródła energii (WFOŚiGW w Gdańsku, NFOŚiGW) Marcin Gregorowicz Wojewódzki fundusz Ochrony Środowiska i gospodarki Wodnej w Gdańsku Na zadania z zakresu ochrony środowiska i gospodarki wodnej zgodne z katalogiem przedstawionym w artykule 400a ustawy Prawo ochrony środowiska Fundusz udziela: Pożyczek: do 80 % kosztów kwalifikowanych, możliwe jest częściowe umarzenie po spełnieniu warunków umowy a) do 15% dla podmiotów prowadzących działalność gospodarczą b) do 25% dla jst oraz innych podmiotów nie będących przedsiębiorcami oprocentowanie ok. 3-3,5% okres spłaty do 6 lat (możliwe wydłużenie do 10 lat) karencja w okresie spłat kapitałowych 6 miesięcy Pożyczek płatniczych: do 80% kosztów kwalifikowanych nieumarzalna oprocentowanie 4% okres spłaty do dnia otrzymania pomocy finansowej ze środków zagranicznych Dotacji na: ochronę przyrody i krajobrazu, edukacje ekologiczną, monitoring środowiska, przedsięwzięcia innowacyjne, przedsięwzięcia pilotażowe w ochronie środowiska dotyczące nowych technologii, ochronę przed powodzią, badania w ochronie środowiska i gospodarce wodnej oraz upowszechnienie ich wyników, systemy kontroli wnoszenia przewidzianych ustawą opłat za korzystanie ze środowiska, zapobieganie lub likwidację poważnych awarii i ich skutków. Dotację mogą być udzielane także na inne cele związane z ochrona środowiska i gospodarką wodną realizowane przez podmioty sektora finansów publicznych, organizacje pozarządowe lub przez podmioty wskazane w konkursach. 22

23 nr rejestru WFOŚiGW... NABÓR WNIOSKÓW W TRYBIE CIĄGŁYM NA ZASADACH OGÓLNYCH pieczęć firmowa wnioskodawcy data... W N I O S E K w/2014 DO WOJEWÓDZKIEGO FUNDUSZU OCHRONY ŚRODOWISKA I GOSPODARKI WODNEJ W GDAŃSKU Wnioskodawca - pełna nazwa jednostki składającej wniosek, adres korespondencyjny z kodem, adres strony www Załączniki do wniosku: Charakterystyka zadania Montaż finansowy Efekt ekologiczny Harmonogram rzeczowo finansowy Informacja o pomocy publicznej Tytuł zadania - pełna nazwa zadania wnioskowanego do dofinansowania Czas oczekiwania na rozpatrzenie krótki Ważne - ZABEZPIECZENIE Koszt kwalifikowany zadania w zaokrągleniu do pełnego złotego w dół Wnioskowane dofinansowanie zadania ze środków WFOŚiGW w Gdańsku w zaokrągleniu do pełnych dziesiątek złotych w dół forma dofinansowania kwota z tego do wypłaty w 201 r pożyczka pożyczka płatnicza dotacja razem w tym: - na wydatki i zakupy inwestycyjne - na realizację zadań bieżących dopłata do odsetek od kredytu bankowego kwotę kredytu wpisać w kolumnie 2 WSPIERANIE ROZPROSZONYCH ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII Część 4) PROSUMENT linia dofinansowania z przeznaczeniem na zakup i montaż mikroinstalacji odnawialnych źródeł energii Rodzaje przedsięwzięć: a) źródła ciepła opalane biomasą, pompy ciepła oraz kolektory słoneczne o zainstalowanej mocy cieplnej do 300 kwt, b) systemy fotowoltaiczne, małe elektrownie wiatrowe oraz mikrokogeneracja na biogaz, biomasę i biopłyny o zainstalowanej mocy elektrycznej do 40 kwe. Dofinansowanie mogą uzyskać zadania: - dotyczące montażu źródeł produkujących energię elektryczną; - zadania dotyczące montażu źródeł produkujących energię elektryczną i źródeł wytwarzających ciepło. Nie ma możliwości finansowania jedynie źródeł wytwarzających ciepło. Forma i warunki dofinansowania Pożyczka z dotacją łącznie do 100% kosztów kwalifikowanych (nie ma możliwości skorzystania z własnego kapitału w celu zmniejszenia wielkości pożyczki) Dotacja; 40% (do końca 2015r.) lub 30 % (po 2015r.) na źródła wytwarzające energię elektryczną 20% (do końca 2015r.) lub 15% (po 2015r. ) na źródła wytwarzające ciepło Dotacja wypłacana jest po rozliczeniu zadania. Jeżeli instalacja składa się z kilku źródeł wytwarzających energię koszt pojedynczego nie może być mniejszy niż 20% kosztów całości instalacji. Oprocentowanie pożyczki w skali roku: 1% Maksymalny okres spłaty pożyczki: 15 lat Karencja w spłacie kapitału: do 6 miesięcy od zakończenia przedsięwzięcia 23

24 Filar bankowy: beneficjent - osoby fizyczne, wspólnoty i spółdzielnie mieszkaniowe; wybranych zostanie kilka banków; bank będzie pobierał prowizję od udzielanego kredytu do 3% niespłaconej kwoty w pierwszym roku i do 1% w latach kolejnych (oprocentowanie pozostaje stałe 1%). Do r. trwa nabór wniosków dla banków (ogłoszenie wyników na r.) Filar samorządowy: beneficjent JST minimalna wartość dofinansowania 1 mln zł, JST pozostaje właścicielem instalacji min. przez 3-letni okres trwałości projektu instalacja udostępniana jest właścicielowi obiektu na/w którym została zamontowana (osoba fizyczne, wspólnota lub spółdzielnia mieszkaniowa) JST nie może wykorzystywać wyprodukowanej energii elektrycznej lub ciepła na potrzeby własne ani na sprzedaż Filar WFOŚiGW - Prosument dla Pomorza beneficjent WFOŚiGW; beneficjent końcowy - wspólnoty i spółdzielnie mieszkaniowe; nabór trwa do końca roku 2015 lub do wyczerpania środków decyduje data wpływu wniosku KONKURS CZYSTE POWIETRZE POMORZA Beneficjenci: jednostki samorządu terytorialnego (JST) z terenu województwa pomorskiego (w tym Trójmiasto), a także podmioty realizujących zadania z zakresu gospodarki komunalnej dotyczące zaopatrzenia w energię cieplną. Dofinansowanie: dotacja do 30% kk. - maksymalnie ,00zł Zadania: wymiana kotłów opalanych węglem lub koksem na źródła bardziej przyjazne środowisku tj. kotły zasilane gazem bądź olejem opałowym, kotły na biomasę, pompy ciepła, podłączenie do miejskiej sieci ciepłowniczej. Istnieje możliwość dofinansowania montażu kolektorów słonecznych lub pompy ciepła na potrzeby c.w.u. (bez likwidacji źródła węglowego). Zadania mogą dotyczyć źródeł ciepła zasilających budynki: jednorodzinne, stanowiące własność osób fizycznych, gdzie docelowa moc źródeł po modernizacji wyniesie do 30 kw, wielorodzinne, w których funkcjonują wspólnoty mieszkaniowe, wielorodzinne, stanowiące własność Gminy Wymagany jest 5% wkład wnioskodawcy (15% w przypadku Trójmiasta) WSPIERANIE ROZPROSZONYCH, ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII Część 1) BOCIAN - Rozproszone, odnawialne źródła energii Terminy i sposób składania wniosków Nabór wniosków odbywa się w trybie ciągłym do wyczerpania środków. Beneficjenci Przedsiębiorcy w rozumieniu art. 4 ustawy z dnia 2 lipca 2004 r. o swobodzie działalności gospodarczej, podejmujący realizację przedsięwzięć z zakresu odnawialnych źródeł energii na terenie Rzeczypospolitej Polskiej Kwalifikowalność kosztów: Od r. (koszty dokumentacji również przed r.) 24

25 Warunki dofinansowania 1. Rodzaj dofinansowania: pożyczka 2. Intensywność: do 85% kosztów kwalifikowanych 3. Kwota: do 40 mln zł; 4. oprocentowanie pożyczki w skali roku wynosi WIBOR 3M, nie mniej niż 2%. 5. Okres finansowania: do 15 lat; 6. Okres karencji: liczony od daty wypłaty ostatniej transzy pożyczki, lecz nie dłuższy niż 18 miesięcy od daty zakończenia realizacji przedsięwzięcia; 7. Pożyczka nie podlega umorzeniu. 8. Wypłata pożyczki tylko na zasadzie refundacji Rodzaje przedsięwzięć Budowa, rozbudowa lub przebudowa instalacji odnawialnych źródeł energii o mocach mieszczących się w następujących przedziałach: Lp. Rodzaje przedsięwzięć Moc min. Moc maks. 1 elektrownie wiatrowe 40kWe 3MWe 2 systemy fotowoltaiczne 40 kwp 1MWp 3 pozyskiwanie energii z wód geotermalnych 5MWt 20MWt 4 małe elektrownie wodne - 5MW 5 źródła ciepła opalane biomasą - 20MWt 6 biogazownie 40kWe 2MWe 7 wytwarzanie energii elektrycznej w wysokosprawnej kogeneracji na biomasę 70kWe 5MWe 8 wielkoformatowe kolektory słoneczne - - POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ Część 2) LEMUR Energooszczędne Budynki Użyteczności Publicznej Beneficjenci: 1) podmioty sektora finansów publicznych, z wyłączeniem państwowych jednostek budżetowych, 2) samorządowe osoby prawne, spółki prawa handlowego, w których jednostki samorządu terytorialnego posiadają 100% udziałów lub akcji i które powołane są do realizacji zadań własnych j.s.t. wskazanych w ustawach, 3) organizacje pozarządowe, w tym fundacje i stowarzyszenia, a także kościoły i inne związki wyznaniowe wpisane do rejestru kościołów i innych związków wyznaniowych oraz kościelne osoby prawne, które realizują zadania publiczne na podstawie odrębnych przepisów. Dofinansowanie w formie dotacji wynosi do 20, 40 albo 60 % kosztów wykonania dokumentacji projektowej w zależności od klasy energooszczędności projektowanego budynku; Dofinansowanie w formie pożyczki wynosi do 1000/1200 zł na 1 m2 budowanej powierzchni użytkowej pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku. (w zależności od klasy energooszczędności) Oprocentowanie pożyczki: WIBOR 3M (nie mniej niż 2%) 25

26 Rodzaje przedsięwzięć: Inwestycje polegające na projektowaniu i budowie lub tylko budowie, nowych budynków użyteczności publicznej i zamieszkania zbiorowego Minimalny koszt całkowity przedsięwzięcia wynosi 1 mln zł ustalony na podstawie kosztorysu inwestorskiego, Budżet programu: 290 mln zł; Nabory wniosków będą odbywać się w trybie ciągłym. Program będzie wdrażany w latach POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ Część 3) Dopłaty do kredytów na budowę domów energooszczędnych Dofinansowanie: Dotacja na częściową spłatę kapitału kredytu bankowego realizowana za pośrednictwem banku w przypadku dmów jednorodzinnych: a) standard NF40 EUco 40 kwh/(m2*rok) dotacja zł brutto; b) standard NF15 EUco 15 kwh/(m2*rok) dotacja zł brutto; w przypadku lokali mieszkalnych w budynkach wielorodzinnych: c) standard NF40 EUco 40 kwh/(m2*rok) dotacja zł brutto; d) standard NF15 EUco 15 kwh/(m2*rok) dotacja zł brutto. Nabór wniosków: tryb ciągły (składane są w siedzibach banków), Beneficjenci: osoby fizyczne Rodzaje przedsięwzięć: 1) budowa domu jednorodzinnego; 2) zakup nowego domu jednorodzinnego; 3) zakup lokalu mieszkalnego w nowym budynku mieszkalnym wielorodzinnym. Banki w których dostępne będzie finansowanie: Bank Polskiej Spółdzielczości S.A., SGB-Bank S.A., Bank Ochrony Środowiska S.A., Bank Zachodni WBK S.A., Getin Noble Bank S.A., Deutsche Bank PBC S.A. POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ Część 4) Inwestycje energooszczędne w małych i średnich przedsiębiorstwach Beneficjenci: Przedsiębiorstwa utworzone na mocy polskiego prawa i działające w Polsce. Beneficjent musi spełniać definicję mikroprzedsiębiorstw oraz małych i średnich przedsiębiorstw zawartą w zaleceniu Komisji z dnia 6 maja 2003 r. dotyczącym definicji mikroprzedsiębiorstw oraz małych i średnich przedsiębiorstw (Dz. Urz. WE L124z , s. 36 Forma dofinansowania: Dotacja na częściową spłatę kredytów bankowych (w bankach które przystąpiły do programu) Intensywność dofinansowania 10% kosztów kwalifikowanych 15% w przypadku przeprowadzenia audytu energetycznego i realizacji wytycznych w nim zawartych dodatkowe 15% (maksymalnie zł) na wdrożenie Systemu Zarzadzania Energią Banki z którymi NFOŚiGW nawiązał współpracę: Bank Ochrony Środowiska S.A., Bank Polskiej Spółdzielczości S.A., BNP Paribas Bank S.A., IDEA Bank S.A. W ramach programu do dofinansowania kwalifikują się następujące przedsięwzięcia: 1) Inwestycje LEME - przedsięwzięcia obejmujące realizację działań inwestycyjnych w zakresie: a. poprawy efektywności energetycznej i/lub zastosowania odnawialnych źródeł energii, b. termomodernizacji budynku/ów i/lub zastosowania odnawialnych źródeł energii, realizowane poprzez zakup materiałów/urządzeń/technologii zamieszczonych na Liście LEME (Lista kwalifikowanych materiałów i urządzeń). Dotyczy przedsięwzięć, których finansowanie w formie kredytu z dotacją nie przekracza euro; 26

27 2) Inwestycje Wspomagane - przedsięwzięcia obejmujące realizację działań inwestycyjnych, które nie kwalifikują się jako Inwestycje LEME, w zakresie: a. poprawy efektywności energetycznej i/lub odnawialnych źródeł energii w wyniku których zostanie osiągnięte min. 20% oszczędności energii, b. termomodernizacji budynku/ów i/lub odnawialnych źródeł energii w wyniku których zostanie osiągnięte minimum 30% oszczędności energii. Dotyczy przedsięwzięć, których finansowanie w formie kredytu z dotacją nie przekroczy euro. REGIONALNY PROGRAM OPERACYJNY WOJEWÓDZTWA POMORSKIEGO na lata (RPO WP) Wstępna wersja harmonogramu naboru wniosków o dofinansowanie projektów w trybie konkursowym na 2015 rok. OŚ PRIORYTETOWA 10. ENERGIA III kwartał 2015r. - Efektywność energetyczna poza terenem Obszaru Metropolitalnego Trójmiasta - Inwestycje podnoszące efektywność energetyczną budynków użyteczności publicznej, w tym przedsięwzięcia termomodernizacyjne. Pozostałe priorytety: OZE Strategie niskoemisyjne OZE słońce 21,5mln E OZE biomasa 12,9 mln E OZE pozostałe 4,3mln E Całość Osi mln E Na działania związane z OZE zakłada się stosowanie finansowych instrumentów zwrotnych. 27

28 Morskie Centrum Eko-energetyki i Eko-systemu dr inż. Marcin Łuczak Instytut Maszyn Przepływowych PAN Centrum spełniać będzie strategiczną rolę w kompleksowej koordynacji wszystkich działań związanych z efektywnym uruchomieniem wykorzystania potencjału energii odnawialnych na morzu i w strefie przybrzeżnej. Zadaniem Centrum będzie zapewnienie bezpiecznego pozyskiwania energii odnawialnych niepowodującego negatywnych skutków ani środowiskowych ani socjologicznych (społecznych). Zadaniem Centrum będzie stworzenie potencjału badawczego, który pozwoli na selekcję najlepszych technologii lub opracowanie nowych, wykonanie badań prototypowych oraz opracowanie projektów koncepcyjnych systemów i urządzeń, dla wykorzystania przez przyszłych inwestorów. Te projekty będą brały pod uwagę wszystkie aspekty lokalnego potencjału i warunków środowiskowych, co ułatwi proces inwestycyjny i zapewni bezpieczeństwo instalacji. Istotnym zadaniem Centrum będzie udział w formowaniu prawa dotyczącego energetyki odnawialnej, rozpracowywanie efektów socjologicznych oraz prowadzenie działalności informacyjno edukacyjnej. Region morski, w którym żyjemy i który formujemy jest bardzo atrakcyjny jako źródło zielonej energii. IMP PAN, zajmujący się zagadnieniami energetyki, zdając sobie sprawę z potrzeb energetycznych ale także doceniając wielkie wyzwanie jakim jest ochrona zasobów morskich i strefy brzegowej kieruje się troską o minimalizację skutków ekologicznych inwestycji energetycznych na Bałtyku. Przygotowywane obecnie projekty wielkich farm wiatrowych na Ławicy Słupskiej, jak i inne działania, wskazują na to, że instalacje do produkcji energii na morzu Bałtyckim stają się faktem. Z tego powodu proponujemy powołanie instytucji pod nazwą Morskie Centrum Ekoenergetyki i Ekosystemu (MORCEKO). Zadaniem Centrum będzie stworzenie dogodnych warunków dla produkcji zielonej energii, zapewniając jednocześnie maksimum bezpieczeństwa dla środowiska. GŁÓWNE CELE DZIAŁANIA CENTRUM W celu skutecznej realizacji celów powołano wąską grupę inicjatywną składającą się z przedstawicieli nauki, władz samorządowych i przemysłu. Zadaniem tej grupy jest określenie ogólnego zakresu działania Centrum, który: odpowiadać będzie potencjałowi naukowo merytorycznemu wybrzeża, uzyska wsparcie władz terytorialnych, otrzyma silne poparcie i zaangażowanie przemysłu opracuje projekty koncepcyjne i wstępne rozwiązań technicznych systemów generowania energii elektrycznej w środowisku morskim, z uwzględnieniem wszelkich aspektów środowiskowych i prawno administracyjnych. Do podstawowych zadań Centrum, które obecnie możemy sformułować, należą: prace naukowo badawcze nad efektywnością pozyskiwania energii na morzu i w strefie przybrzeżnej rozwiązywanie technicznych zagadnień na poziomie systemów jak i istotnych podzespołów, uwzględniając aspekty bezpieczeństwa instalacji wpływ wybudowania instalacji, produkcji energii, działalności serwisowej urządzeń oraz komunikacji z lądem na ekosystem Bałtyku i pobrzeża strategia wykorzystania gospodarczego wyłącznej strefy ekonomicznej RP aspekty ekonomiczne, prawne i administracyjne związane z realizacją instalacji oraz działalnością MORCEKO 28

29 analiza problemów socjologicznych związanych z inwestycjami działania edukacyjno promocyjne prezentujące korzyści dla gospodarki wynikające z działania centrum. Działalność Centrum wymagać będzie włączenia się dużej liczby podmiotów naukowych, samorządowych i przemysłowych. Lista partnerów MORCEKO powinna objąć reprezentację tych środowisk naukowych, technicznych i administracyjnych, od których zależeć będzie realizacja celów centrum. Lista ta jest otwarta na dalsze propozycje przyszłych partnerów, zawierające dokładną definicję udziału w realizacji zadań Centrum. PERSPEKTYWY I WIZJA BADAWCZA MORCEKO będzie realizowało badania naukowe o charakterze interdyscyplinarnym i wielodziedzinowym, integrujące środowiska naukowe. Prowadzone badania naukowe i prace rozwojowe będą ściśle powiązane z potrzebami rozwojowymi polskiej gospodarki. Planowane do realizacji prace badawcze w pełni wpisują się w priorytetowe kierunki badań naukowych i prac rozwojowych określonych w Krajowym Programie Badań: nowe technologie w zakresie energetyki; zaawansowane technologie informacyjne, telekomunikacyjne i mechatroniczne; nowoczesne technologie materiałowe; środowisko naturalne, rolnictwo i leśnictwo; społeczny i gospodarczy rozwój Polski w warunkach globalizujących się rynków; bezpieczeństwo i obronność państwa. Więcej informacji na temat Morskiego Centrum Eko-energetyki i Eko-systemu znajda Państwo na stronie internetowej Źródło: 29

30 Konferencja Turbiny wiatrowe i wodne aspekty techniczne i prawne jest kontynuacją cyklu konferencji organizowanych przez Naczelną Organizację Techniczną w Gdańsku, poświęconych wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii w praktyce. Pierwsza - Instalacje fotowoltaiczne (OZE) - aspekty prawne i techniczne odbyła się 7 listopada 2013 roku, druga Pompy ciepła i kolektory słoneczne w praktyce aspekty techniczne i prawne miała miejsce w dniu 25 lutego 2014 roku. Podczas konferencji Turbiny wiatrowe i wodne aspekty techniczne i prawne, zostaną omówione możliwości wykorzystania energii wiatrowej i wodnej oraz sposoby jej zastosowania pod względem technicznym oraz prawnym. Konferencja m.in. ma służyć również wymianie opinii i informacji związanych z budową i eksploatacją elektrowni. Pomorska Rada Federacji Stowarzyszeń Naukowo-Technicznych Naczelnej Organizacji Technicznej Gdańsku ul. Rajska 6, Gdańsk tel , sekretariat1@notgdansk.pl, 30