POMORSKIE WYSPY ENERGETYCZNE ZAŁÓŻENIA KLASTRY ENERGII ZAŁOŻENIA I OGRANICZENIA

Transkrypt

1 POMORSKIE WYSPY ENERGETYCZNE ZAŁÓŻENIA KLASTRY ENERGII ZAŁOŻENIA I OGRANICZENIA Gdańsk

2 woj. pomorskie w planach PSE 2

3 AKTY PRAWNE KSZTAŁTUJĄCE POLITYKĘ EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ Polityka energetyczna Polski do 2030 roku,;zał. do uchwały nr 157/2010 RM z dn r. Ustawa Prawo energetyczne z dn r. (tekst URE stan na r.) Ustawa o efektywności energetycznej z dn r. Ustawa o zmianie ustawy o odnawialnych źródłach energii z dn r. Ustawa Prawo ochrony środowiska z dn r. z późn. zm. Ustawa Prawo budowlane z dn r. z późn. zm

4 Ustawa Prawo energetyczne z dnia (stan na ; tekst jednolity Departament Prawny URE) Bezpieczeństwo energetyczne : stan gospodarki umożliwiający pokrycie bieżącego i perspektywicznego zapotrzebowania odbiorców na paliwa i energię w sposób technicznie i ekonomicznie uzasadniony, przy zachowaniu wymagań ochrony środowiska 4

5 Termin określony w amerykańskiej Ustawie o Niezależności Energetycznej i Bezpieczeństwie Energetycznym (EISA) z grudnia 2007 w tym znaczeniu stosowany w opracowaniach Fundacji Poszanowania Energii w Gdańsku Smart Grid (inteligentny system elektroenergetyczny): oznacza zmodernizowany system dostawy energii elektrycznej, który monitoruje, wykonuje pomiary oraz automatycznie optymalizuje działanie poszczególnych podzespołów systemu elektroenergetycznego, od generatora i system dystrybucji aż do użytkowników końcowych. System ten charakteryzuje się dwustronnym przepływem energii i informacji, co pozwala na realizację rozproszonego, zautomatyzowanego systemu dostawy energii, reagującego w czasie rzeczywistym (bez inercji), co pozwala na natychmiastową reakcję systemu i utrzymanie równowagi pomiędzy źródłem energii elektrycznej a odbiorcą 5

6 Podstawowe założenia budowy tzw. wysp energetycznych Poprawa lokalnego zaopatrzenia w energię ograniczony wzrost bezpieczeństwa energetycznego (skala lokalna) Możliwość produkcji paliw (biomasa, biogaz, bioetanol) w skali lokalnej Możliwość zaopatrzenia lokalnych odbiorców w ciepło i chłód, energię elektryczną, paliw gazowe 6

7 Podstawowe założenia budowy tzw. wysp energetycznych Wykorzystanie lokalnych surowców i paliw Wdrażanie rozwiązań technicznych (typu. smart grid) w skali mikro poprawiających efektywność energetyczną - obniżenie kosztów energii, efekty ekologiczne Uzyskanie korzystniejszej dla odbiorcy relacji cen energii dotyczy nie tylko energii elektrycznej ale też ciepła i chłodu 7

8 WYSPA ENERGETYCZNA* niezależny energetycznie lokalny system grupujący ograniczoną ilość producentów, konsumentów oraz prosumentów - możliwość regulacji energii produkowanej i zużywanej w ramach systemu, w czasie rzeczywistym, - możliwość współpracy z innymi, niezależnymi systemami i/lub lokalnymi dystrybutorami energii *Definicja przyjęta w dokumencie Regionalny Program Strategiczny w zakresie energetyki i środowiska Ekoefektywne Pomorze ; UMWP, Gdańsk, 2013 oraz w opracowaniach Fundacji Poszanowania Energii w Gdańsku 8

9 Podstawowe założenia budowy tzw. wysp energetycznych Wariant I (współpraca z OSD) - zakłada, że lokalny system energetyczny, w zakresie zaopatrzenia w energię elektryczną, będzie podłączony do KSE (operator OSD), natomiast pozostałe systemy i urządzenia będą pracowały niezależnie i zgodnie z harmonogramem grupy producentów-odbiorców Wariant II (wyspowy) - zakłada całkowite odseparowanie odbiorców od sieci elektroenergetycznych OSD oraz przejęcie przez grupę producentów-odbiorców zadań związanych z pełnym zaopatrzeniem odbiorców w energię 9

10 Wyspy energetyczne warunki techniczne Warunek I - posiadają urządzenia produkujące energię elektryczną, ciepło i/lub chłód, w tym również w kogeneracji Warunek II - posiadają co najmniej jedno stabilne źródło energii elektrycznej Warunek III - posiadają co najmniej dwa różnego rodzaju odnawialne źródła energii (OZE) Warunek IV - w ramach drugiego etapu inwestycji) umożliwią realizację systemu regulacji i nadzoru np. typu smart grid 10

11 Wyspy energetyczne warunki brzegowe Warunki lokalizacyjne: tereny peryferyjne słaba infrastruktura techniczna, peryferia KSE, lokalne surowce, stabilne źródła energii, OZE, zwarta zabudowa odbiorców, Warunek I: pierwszy system (elementem) podstawowy WE to istniejący system elektroenergetyczny Kryteria wstępne wyboru WE Rejon planowany pod WE funkcjonują (zostaną zaprojektowane) co najmniej dwa systemy zaopatrzenia w energię Warunek II: drugi system (energetyczny) to system ciepłowniczy, gazowniczy lub zaopatrzenia w chłód 11

12 DO SYSTEMU DYSTRYBUCJI (II POZIOM) ENERGIA ELEKTRYCZNA KONSUMENT PV + WIATR PROSUMENT PROSUMENT MEW WIATR KONSUMENT KONSUMENT PROSUMENT BHKW BIOGAZOWNIA BHKW

13 CIEPŁO KOTŁOWNIA OZE SOLARY (CW) BHKW ODZYSK CIEPŁA Z GRUNTU (GWC) ODZYSK CIEPŁA ZE ZUŻYTEGO POWIETRZA (REKUPERACJA) ODZYSK CIEPŁA Z GRUNTU, WODY, POWIETRZA (POMPA CIEPŁA)

14 Energetyka rozproszona Wyspy Energetyczne POWER STATION WIND POWER STATION PV PV + WIND PROSUMER BIOGAS FACTORY BHKW KONSUMERS MŚP KONSUMER

15 Energetyka rozproszona współpraca z KSE HYDROELECTRIC POWER STATION PEAKS MAIN LEVEL POWER WIND BIOGAS FACTORY PV + WIND PV FACTORY FACTORY PV + WIND BIOGAS PROSUMER BHKW PROSUMER PROSUMER

16 Blok techniczny NIE min< P<max TAK Blok ekonomiczny NIE min<e<max TAK Blok wykonawczy Blok kontrolny Baza danych MONITORY 16

17 Klastry Energii uwagi podstawowe Proponowane rozwiązania (projekty) zdecydowanie promują energię elektryczną brak korelacji z kosztami i możliwościami produkcji ciepła i np. chłodu (brak algorytmów szukania optimum produkcji) Brak stabilnego źródła energii analizowane są źródła energii bazujące tylko na OZE; Zbyt duża liczba odbiorców tworzących klaster (np. w Koncepcji analizuje się 1000 i 5000 odbiorców) - klaster staje się praktycznie nowym OSD stanowiąc konkurencję dla właściwego na danym terenie OSD, co komplikuje problemy techniczne i pogarsza bezpieczeństwo energetyczne; 17

18 Klastry energii uwagi podstawowe c.d. Duża liczba odbiorców w KE 1. Problemy techniczne: organizacja współpracy OSD z KE dotyczy obsługi, remontów i serwisu infrastruktury energetycznej, np. stacji trafo, sieci el-en, węzłów cieplnych, sieci cieplnych itp. utrzymanie jakości parametrów zasilania szczególnie dotyczy to energii elektrycznej problemy techniczne w sytuacjach awaryjnych (odpowiedzialność za awarie oraz pierwszeństwo w jej usunięciu), 18

19 Klastry energii uwagi podstawowe c.d. Duża liczba odbiorców w KE 2. Problemy prawne: bardzo trudno będzie zdefiniować nową taryfę dla odbiorców klastra wprowadzenie tzw opłaty mocowej (proponowane w Koncepcji ) jest nierealne i prowadzi do błędnych założeń problemy odpowiedzialności prawnej za awarie - pierwszeństwo w usuwaniu awarii, koszty serwisu, remontów infrastruktury (sieci el-en, stacje itd.) oraz bieżącej obsługi problemy pokrycia kosztów przyłączeń, rozbudowy sieci itd. 19

20 Klastry energii czy wyspy energetyczne na przykładzie woj. pomorskiego MIASTKO Budowa dużego systemu energetycznego wielu źródeł: -m.s.c, el-pv, EW, MEW, kolektory, biogazownia Klaster Energii ***** POTĘGOWO Budowy sieci ciepłowniczej wraz węzłami cieplnymi w Gminie Potęgowo Klaster Energii **** GNIEWINO Budowa lokalnego systemu energetycznego -l.s.c, el-pv, EW, kotłownia biomasowa, kolektory Wyspa energetyczna ***** BOLESŁAWOWO Budowa biogazowni rolniczej oraz instalacji fotowoltaicznej na terenie ZS Rolniczych Centrum Kształcenia Praktycznego w Bolesławowie Wyspa energetyczna **** 20

21 Klastry energii czy wyspy energetyczne na przykładzie woj. pomorskiego PRZYWIDZ SKÓRCZ LUBAŃ BURY MIŚ Nowy Klincz Przywidzka wyspa energetyczna - Zielona Brama a/ biogazowania, el-pv b/ kot. biomasowa, EW, magazyn energii, E-SzPom, pompy ciepła Budowa lokalnego systemu energetycznego z trigeneracją: -m.s.c, trigeneracja na gaz ziemny, el-pv, kolektory Budowa lokalnego systemu energetycznego: -l.s.c, biogazownia, el-pv, kolektory, EW Budynki Fundacji Wspólnoty Burego Misia - biogazownia, el-pv, PC Wyspa Energetyczna a/ *** b/ *****+ Wyspa Energetyczna ***** Wyspa Energetyczna **** mikro Wyspa Energetyczna **** 21

22 Klastry energii - ocena ryzyka (Risk Measures*) Karajowy System Klaster Energii Karajowy System Założenia Energetyczny 30% zapotrzeb roczn. Energetyczny Ilość awarii w roku n = Prawdopod. uzyskania wyniku w grupie 100 jedn. 0,9973 0,9535 0,9535 Prawdopod. uzyskania wyniku dla wszystkich jedn 0,995 0,909 0,909 Karajowy System Klaster Energii Karajowy System Określenie ryzyka Energetyczny 30% zapotrzeb roczn. Energetyczny Ilość jedn. wytwórczych Moc elektryczna pojedynczego jedn. wytwórczych kw 300,0 300,0 300,0 Moc dostarczona do odbiorców kw Zużycie energii przez 1 odbiorcę w roku [kwh/rok] Ilość odbiorców n Zużycie energii przez n odb w roku kwh [kwh/rok] , , ,0 Wartość możliwego wyniku (A), dla n jedn. [MWh] , , ,0 Wartość oczekiwana przychodu (Ā) Ā = Σ (Ai x Pi) , , ,0 Określenie ryzyka KSE KL-EN (30% ) KSE Ryzyko wyrażone w wartościach bezwzględnych: - dchylenie standardowe (σ) dla jedn. urządzenia (A) , , ,6 Ryzyko wyrażone stosunkowo: - współczynnik zmiennosci (σ/ā) - wersja A 0,005 0,095 0,095 0,55% 9,52% 9,52% Iość awarii w roku *Joel G Siegel, Jae K Shim, Stephen W Hartman 22

23 Mikroźródła energii prawdopodobieństwo awarii wysoka awaryjność (mikro) systemów energetycznych 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0, Liczba bloków energetycznych (prosumentów) Prawdop., że awarii jest więcej niż 10 Prawdop., że awarii jest mniej niż 5 23

24 Czy jest możliwe nowe spojrzenie na rozwój energetyki na Pomorzu?

25

26

27 27

28 Klastry Energii na przykładzie woj. pomorskiego Rejony preferowane do lokalizacji KE lub WE - spełniają podstawowe wymagania i kryteria: 1. GNIEWINO 2. MIASTKO 3. PRZYWIDZ-ŻUKOWO 4. SKÓRCZ 5. KĘPICE 6. POTĘGOWO 7. CEWICE-NOWA WIEŚ LĘBORSKA-DARŻYNO 8. PRABUTY-MIKOŁAJKI POMORSKIE-DZIERZGOŃ 9. CHOJNICE-CZŁUCHÓW 10. LIPUSZ-KOŚCIERZYNA-LUBAŃ-STARA KISZEWA-SKARSZEWY 11. SŁUPSK-JEZIERZYCE-KOBYLNICA 12. NOWY DWÓR GDANSKI-NOWY STAW 13. SZTUTOWO-STEGNA-KRYNICA 28

29 GNIEWINO- CHOCZEWO SZTUTOWO- KRYNICA Lipusz KOCZAŁA SKÓRCZ

30 Klastry Energii na przykładzie woj. pomorskiego Propozycje lokalizacji na terenie woj. pomorskiego pierwszych KE lub WE ETAP I: MIASTKO SKÓRCZ PRZYWIDZ GNIEWINO BOLESŁAWOWO-SKARSZWY POTĘGOWO NOWY STAW JEZIERZYCE-SŁUPSK LUBAŃ 30

31 GNIEWINO POTĘGOWO PRZYWIDZ Lipusz LUBAŃ BOLESŁAWOWO- SKARSZEWY NOWY STAW SKÓRCZ

32 32

33 33

34 Najtaniej kosztuje energia, której nie wytworzono w celu pokrycia zbędnych strat Dziękujemy za uwagę dr inż. Tadeusz Żurek energy.pomeranian@gmail.com BCEE Kołobrzeg