Czyste i bezpieczne technologie w wytwarzaniu i konwersji energii

Transkrypt

1 ASPEKTY ORGANIZACJI I DZIAŁAŃ OGÓLNOPOLSKIEJ SIECI NAUKOWEJ EKO-ENERGIA IV SEMINARIUM SIECI NAUKOWO-GOSPODARCZEJ ENERGIA WROCŁAW 5 GRUDNIA 2006

2 NOWA INICJATYWA: SIEĆ NAUKOWA EKO-ENERGIA Koordynator: IMP PAN Specjalność naukowa sieci: Czyste i bezpieczne technologie w wytwarzaniu i konwersji energii Sieć tworzy osiem jednostek badawczych o bogatym, wieloletnim doświadczeniu w zagadnieniach związanych ze specjalnością naukową sieci i prowadzących w tym zakresie badania statutowe. Głównym celem sieci jest uruchomienie i wspólne prowadzenie nowoczesnych i priorytetowych dla kraju prac badawczych w szeroko rozumianym kompleksie ekologiczno-energetycznym nakierowanych na opracowanie podstaw dla budowy nowych i bezpiecznych urządzeń energetycznych oraz wdrażania czystych technologii i systemów zarządzania wiedzą. JEDNOSTKI TWORZĄCE SIEĆ: IMP PAN, IPPT PAN, IMIM PAN, IBS PAN, IICH PAN, IE, ICHPW, GIG

3 OPRACOWANIE MODELOWEGO KOMPLEKSU AGROENERGETYCZNEGO KONCENTRACJA WYSIŁKU BADAWCZEGO

4 Inicjatywy ogólnopolskie. Wzajemne powiązania. WNIOSKOWANY NOWY PBZ NOWOCZESNE TECHNOLOGIE ROZPROSZONEGO I KOGENERACYJNEGO WYTWARZANIA ENERGII CIEPLNEJ I ELEKTRYCZNEJ BAZUJĄCE NA ODNAWIALNYCH ŹRÓDŁACH ENERGII PROJEKT BADAWCZY FINANSOWANY ZE ŚRODKÓW KRAJOWEGO PROGRAMU RAMOWEGO BAŁTYCKI KLASTER ZIELONEJ ENERGII PROJEKT INWESTYCYJNY FINANSOWANY ZE ŚRODKÓW CENTRALNYCH I REGIONALNYCH PROGRAMÓW OPERACYJNYCH ORAZ WŁASNYCH BENEFICJENTA KOMPLEKSY AGROENERGETYCZNE I, II,.N LABORATORIA I OŚRODKI SZKOLENIOWO DEMONSTRACYJNE INNE KLASTRY? CENTRUM BADAWCZE PAN W JABŁONNIE: Konwersja Energii i Źródła Odnawialne PROJEKT INWESTYCYJNY FINANSOWANY ZE ŚRODKÓW PROGRAMU OPERACYJNEGO Innowacyjna Gospodarka Priorytet 2: INFRASTRUKTURA BADAWCZA Projekt Kluczowy Lista Indykatywna Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka MODELOWE KOMPLEKSY AGROENERGETYCZNE JAKO PRZYKŁAD KOGENERACJI ROZPROSZONEJ OPARTEJ NA LOKALNYCH I ODNAWIALNYCH ŹRÓDŁACH ENERGII

5 Główne elementy struktury typowego kompleksu agroenergetycznego KOMPLEKS AGROENERGETYCZNY AGRO TECHNOLOGIE POZYSKIWANIA NOŚNIKÓW BIOENERGII TECHNOLOGIE UPRAWY I PRZETWARZANIA ROŚLIN ENERGETYCZNYCH TECHNOLOGIE PRZETWARZANIA ODPADÓW I ŚCIEKÓW REALIZUJE: PBZ USTANOWIONY PBZ-MNiSW-1/3/2006 NOŚNIKI BIOENERGII WYTWORZONE: BIOMASA, BIOKARBON, BIOMETANOL, BIOMETAN NATURALNE: SŁOŃCE, WIATR, GEOTERMIA TECHNO TECHNOLOGIE KONWERSJI NOŚNIKÓW BIOENERGII DO UZYTECZNEJ ENERGII CIEPLNEJ I ELEKTRYCZNEJ MIKROSIŁOWNIE PAROWE I GAZOWE SKOJARZONE Z KOTŁAMI EKOLOGICZNYMI OGNIWA PALIWOWE, FOTOWOLTAICZNE, TERMOKOLEKTORY, POMPY CIEPŁA SIŁOWNIE WIATROWE, INSTALACJE GEOTERMALNE WNIOSEK O USTANOWIENIE NOWEGO PBZ

6 BAŁTYCKI KLASTER ZIELONEJ ENERGII KONSORCJUM NAUKOWO-TECHNOLOGICZNE RADA NADZORCZA ORGAN INICJUJĄCO - KONTROLNY RADA WYKONAWCZA ORGAN KOORDYNUJĄCY I PRZYGOTOWUJĄCY PROJEKTY REGIONALNE PROGRAMY OPERACYJNE KOMPLEKSY AGROENERGETYCZNE Beneficjenci: powiaty, gminy, inne podmioty Wkład własny Środki własne beneficjenta CENTALNE PROGRAMY OPERACYJNE LABORATORIA BADAWCZE I OŚRODKI SZKOLENIOWO - DEMONSTRACYJNE Np.: kampus Trzy Lipy, Rusocin, inne Udział lokalnego przemysłu Koncepcja konsorcjum Bałtycki Klaster Zielonej Energii. Główne elementy struktury.

7 CENTRUM BADAWCZE PAN W JABŁONNEJ Inicjatywa prof. W. Włosińskiego EKSPERTYZA pt. Badania możliwości powstania Centrum Przedsiębiorczości i Innowacji w gminie Jabłonna CENTRUM BADAWCZE PAN Konwersja Energii i Źródła Odnawialne Władysław Włosiński prof. Wydział IV Nauk Technicznych PAN prof. Roman Domański Politechnika Warszawska prof. Jan Kiciński Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku Warszawa, Gdańsk grudzień 2005

8 Żródło: J. Mikielewicz J. Kiciński Szkic Energooszczędnego Domu Inteligentnego wraz z urządzeniami zapewniającymi samowystarczalność energetyczną. Jednostka hotelowo seminaryjna i jednocześnie największy obiekt kompleksu laboratoryjnego Centrum.

9 CENTRUM ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGII Inteligentne środowiska dla kontroli ryzyka, sterowania i diagnostyki w przedsiębiorstwach przyszłości Akronim: RIMAMI (Risk Managing Ambient Intelligence) Koordynator: IMP PAN w Gdańsku CZT RIMAMI CZT RIMAMI uzyskało status Centrum Zaawansowanych Technologii na mocy decyzji Ministra Nauki i Informatyzacji /Przewodniczącego Komitetu Badań Naukowych Nr 60/E-87/CZT/DFS-21/2004.

10

11 INSTYTUT JAKO EUROPEJSKIE I KRAJOWE CENTRUM DOSKONAŁOŚCI

12 SZKIELETOWY MODEL KOMPLEKSU AGROENERGETYCZNEGO

13 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Szkieletowy model kompleksów agroenergetycznych Opracowanie: mgr inż. J. Januszewicz Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku

14 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Założenia główne modelu kompleksu : Kompleksowe ujęcie problemu pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych; Łatwość oceny i doboru technologii dla zdefiniowanych potrzeb inwestorów; Kreowanie uzasadnionych zmian uregulowań ekonomicznych i prawnych; Otwartość na nowe technologie; Zastosowanie spójnej metodyki opisu; Elastyczność i interaktywność.

15 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Założenia szczegółowe modelu kompleksu : standaryzacja opisu obiektów standaryzacja opisu technologii uwzględnianie ograniczeń inwestycyjnych uwzględnienie preferencji inwestycyjnych tworzenie tematycznej biblioteki wiedzy interaktywny dostęp do zasobów optymalny dobór źródeł finansowania

16 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Model kompleksu agroenergetycznego Warstwa projekcyjna Warstwa prezentacji Warstwa kalkulacji Warstwa aplikacji

17 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Model kompleksu agroenergetycznego Warstwa projekcyjna przedstawienie projektów np. w PowerPoint symulacje procesów technologicznych Dokumentacja faktograficzna obiektów agroenergetycznych w postaci zdjęć i filmów

18 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Model kompleksu agroenergetycznego Warstwa prezentacji prezentacja technologii w łańcuchu biomasa paliwo energia prezentacja przepływów masy i energii dla określonej technologii prezentacja sprawności i efektywności ekonomicznego dla określonej technologii

19 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Model kompleksu agroenergetycznego Warstwa kalkulacji Zbiór algorytmów przeliczeń dla poszczególnych technologii paliwowych: uwęglania biomasy; fermentacji alkoholowej; fermentacji metanowej; estryfikacji; kogeneracji.

20 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Model kompleksu agroenergetycznego Warstwa aplikacji Dokumentacje projektów technologicznych; Dokumentacje projektów instalacji; Dokumentacje eksploatacyjne; Zbiory norm i uregulowań prawnych

21 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Model kompleksu agroenergetycznego Warstwa prezentacji

22 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Warstwa prezentacji (wzorzec arkusza) Arkusz prezentacji technologii Schemat przepływu biomasy w procesie Zaangażowanie kapitału Energochłonność procesu Wydajność procesu Proces konwersji energii Rezultat Koszty obsługi Parametry finansowania inwestycji Zestawienie kosztów Przychody Atrakcyjność inwestycji Informacja o prawach autorskich

23 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Przykład praktycznego zastosowania: Gospodarstwo rolne na Żuławach zamierza wykorzystać preferencje inwestycyjne w zakresie energetyki odnawialnej profil produkcyjny gospodarstwa: 940 ha opraw 500 sztuk bydła 3500 sztuk trzody przychód roczny: zł zysk netto za rok 2005: zł Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku 23

24 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Przykład praktycznego zastosowania cd: Gospodarstwo planuje uruchomienie produkcji opakowań biodegradalnych dla przemysłu motoryzacyjnego wzrost zapotrzebowania na energię cieplną z 4 GWh na 17 GWh (425%) wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną z 250 MWh na 500 MWh (100%) Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku 24

25 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Technologia karbonizacji wg. Fluid Corporation Kaków

26 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Technologia fermentacji alkoholowej wg. CPECh Wrocław

27 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Technologia biogazu wg. CPECh Wrocław

28 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Technologia estryfikacji etylowej wg. CPECh Wrocław

29 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Kogeneracja przy wykorzystaniu technologii ORC

30 Szkieletowy Model Kompleksu Agroenergetycznego Planowany wynik finansowy po modernizacji przychód z produkcji rolniczej oraz produkcji opakowań: ,-zł wzrost o 161% zysk wzrost o 270% Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku 30

31 INNE TECHNOLOGIE

32 MODELOWANIE PRO-EKOLOGICZNEGO SPALANIA D. Kardaś Symulacja spalania w palniku BABCOCK w EC Wybrzeże

33 WSPÓŁPRACA Z MAŁĄ ENERGETYKĄ WODNĄ (zespół doc. A. Adamowskiego ) Przykład poprawy sprawności hydrozespołu jako efekt współpracy elektrowni wodnej Dębie z IMP PAN

34 Współpraca z koncernem Air Liquide (Francja) w zakresie destrukcji gazów ekologicznie szkodliwych (zespoły prof. Z. Zakrzewskiego i prof. J. Mizeraczyka).

35 Nowa idea: MIKROFALE W GENERACJI MIKROPLAZMY [od um do kilku mm] MOŻLIWOŚĆ REGULOWANIA TEMPERATURY PLAZMY OD KILKUDZIESIĘCIU DO KILKU TYSIĘCY STOP. CELSJ. LABORATORIUM MIKROFALOWYCH GENERATORÓW PLAZMY Przykładowe zastosowania mikrowyładowa adowań: : niszczenie wirusów w i bakterii na ludzkim ciele (np. na ranie, na skórze) lub na narzędziach medycznych, operacje chirurgiczne wysokiej precyzji, modyfikacja powierzchni materiałów, spawanie wysokiej precyzji.

36 Nowa idea: ZASTOSOWANIE PLAZMY DO OCZYSZCZANIA WODY Zespół prof.. J. Mizeraczyka WYŁADOWANIE ELEKTRYCZNE W WODZIE LABORATORIUM PLAZMOWEJ OBRÓBKI GAZÓW I CIECZY Zastosowanie: oczyszczanie wody pitnej i ścieków w ze związk zków w organicznych oraz drobnoustrojów. Efektem towarzyszącym wyładowaniu jest produkcja gazowych pęcherzy wypełnionych wodorem, tlenem i parą wodną.

37 Nowa koncepcja płynnego żebra jako sposób intensyfikacji wymiany ciepła i źródło inspiracji w światowej literaturze do opracowania idei diody termicznej z jednokierunkowym przepływem ciepła Prof.. J. Mikielewicz

38 INTEGRACJA LABORATORIÓW: KONCEPCJA LABORATORIÓW PRACUJĄCYCH W SIECI WIRTUALNEJ LABORATORIUM KOGENERACYJNYCH MIKROSIŁOWNI W IMP PAN O1 O2 O3 O4

39 Gniazda Energetyczne - Micro CHP Koncepcja Lokalnego Centrum Diagnostycznego opartego na sieci internetowej Micro CHP Micro CHP Moduł nadzoru diagnostycznego Sieć internetowa VPN Lokalne Centrum Diagnostyczne - Nanoserwery internetowe - Oprogramowanie sieci Sieć internetowa VPN Moduł nadzoru diagnostycznego Sieć internetowa VPN Moduł nadzoru diagnostycznego Micro CHP

40 TENDENCJE ŚWIATOWE

41 NOWE TENDENCJE - KOGENERACJA ROZPROSZONA oparta na odnawialnych źródłach energii - Dyrektywy UE 2003/54/EC i 2004/8/EC dotyczące promocji kogeneracji na rynku wewnętrznym - Dyrektywa 2001/77/WE w sprawie wspierania produkcji energii ze źródeł odnawialnych - Rozporządzenie Ministra Gospodarki Pracy i Polityki Społecznej z dnia 30/05/2003 w sprawie zakupu energii i ciepła z odnawialnych źródeł energii Jako wprowadzenie: To co jest określane jako generacja rozproszona jest nowym modelem systemu elektroenergetycznego, opartym na integracji w sieci elektrycznej wytwórców małej i średniej skali wykorzystujących nowe i odnawialne technologie energetyczne. Prowadzić to może do nowej ery, w której tysiące lub miliony użytkowników będzie dysponować własnymi źródłami, stając się zarówno konsumentami jak i producentami energii elektrycznej. Wszystkie te źródła będą połączone przez w pełni interaktywną i inteligentną sieć elektryczną. Ta rewolucja wymagać będzie wyrafinowanych technik sterowania,ustanowienia nowych modeli dystrybucji energii. Philippe Busquin Komisarz Europejski ds. badań Kogeneracja rozproszona: duża liczba małych jednostek wytwórczych produkujących ciepło i prąd o małych mocach: Wirtualne przedsiębiorstwa (virtual utility) Energetyka domowa (home power system)

42 NOWE TECHNOLOGIE - TENDENCJE ŚWIATOWE KOGENERACJA OPARTA NA ODNAWIALNYCH ŹRÓDŁACH ENERGII Elektrociepłownie gazowe i gazowo-parowe w małej i średniej skali zintegrowane ze zgazowaniem biomasy (możliwe liczne kombinacje układów technologicznych) Organiczne Obiegi Rankine a ORC dla małych elektrociepłowni ogrzewanych biomasą lub wodami geotermalnymi (nowa technologia dla OŹE: bezciśnieniowe kotły, niższe temperatury obiegu)! Mikrosiłownie kogeneracyjne skojarzone z kotłami ekologicznymi (moc mikroturbiny od kilku do kilkudziesięciu KW) Elektrownia ogniw paliwowych na biogaz perspektywa dla energetyki?

43 KOGENERACJA ROZPROSZONA OPARTA NA ODNAWIALNYCH ŹRÓDŁACH ENERGII Stan faktyczny / bariery Rozproszony potencjał badawczy i technologiczny - niekompletne i często przestarzałe już laboratoria Brak koordynacji działań / brak spójnych programów na różnych szczeblach administracji Brak odpowiednich instrumentów finansowych i prawnych Brak spójnej sieci producentów roślin energetycznych Wdrożenie technologii OŹE wymaga dopłat.!!! Warunek opłacalności: absorpcja funduszy UE (fundusze strukturalne centralne i regionalne, programy operacyjne, VII PR UE), środki Banku Światowego i inne PROPOZYCJE DZIAŁAŃ: CENTRUM BADAWCZE PAN W JABŁONNEJ CENTRA REGIONALNE - KOMPLEKSY AGROENERGETYCZNE KLASTER REGIONALNY

44 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ KWIATEK DLA PAŃ