Strategiczny projekt badawczy Finansowany przez: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Temat projektu Zintegrowany system zmniejszenia eksploatacyjnej energochłonności budynków Zadanie Badawcze numer 3: Zwiększenie wykorzystania energii z odnawialnych źródeł energii w budownictwie Konsorcjum: Lider: Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej (1 880 000 PLN) Kierownik projektu : Profesor dr hab. inŝ. Joachim Kozioł Partner 1: Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów (980 000 PLN) Kierownik części zadania : Profesor dr hab. inŝ. Jan Popczyk Partner 2: Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi Kierownik części zadania : Dr Zbigniew Caputa Partner 3: Główny Instytut Górnictwa Kierownik części zadania : Mgr inŝ. Marek Bieniecki Partner 4: Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Kierownik części zadania : Dr inŝ. Włodzimierz Boroń (400 000 PLN) (1 260 000 PLN) (1 080 000PLN) Partner 5: Park Naukowo-Technologiczny Euro-Centrum (320 000 PLN+80 000 PLN (wkład własny) Kierownik części zadania : Mgr Katarzyna PapieŜ-Pawełczak
Etapy zadania badawczego: Etap 1. Ocena istniejącej bazy danych wejściowych dotyczących OŹE (zasobów, warunków klimatologicznych, dostępnych technologii). Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów. Kierownik etapu: prof. dr hab. inŝ. Jan Popczyk Etap 2. Ocena istniejącej metodologii wyznaczania technicznych, ekonomicznych i ekologicznych efektów wykorzystania OŹE w budownictwie. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej. Kierownik etapu: prof. dr hab. inŝ. Joachim Kozioł Etap 3. Ocena istniejących metod rekomendacji wykorzystania OŹE w budownictwie, a zwłaszcza programów komputerowych. Podmiot realizujący: Instytut Technik Innowacyjnych "EMAG". Kierownik etapu: dr inŝ. Włodzimierz Boroń Etap 4. Badanie efektywności energetycznej i kosztowej realizacji przedsięwzięć w zakresie zastosowania odnawialnych źródeł energii (OŹE) w budynkach, na podstawie dotychczas zrealizowanych inwestycji, ze wsparciem finansowym ze środków publicznych. Podmiot realizujący: Park Naukowo-Technologiczny "Euro-Centrum". Kierownik etapu: Mgr Katarzyna PapieŜ- Pawełczak Etap 5 Opracowanie metodologii oceny efektów technicznych, ekonomicznych i ekologicznych substytucji konwencjonalnych źródeł energii przez OŹE z wykorzystaniem analizy cyklu Ŝycia (LCC). Podmiot realizujący: Główny Instytut Górnictwa. Kierownik etapu: Mgr inŝ. Marek Bieniecki Etap 6. Badania nad stosowaniem mikrokogeneracji i kogeneracji małej skali oraz technologii zintegrowanych z wykorzystaniem OŹE (z uwzględnieniem mikrobiogazowni i innych technologii OŹE) w róŝnych kategoriach budynków. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów. Kierownik etapu: prof. dr hab. inŝ. Jan Popczyk Etap 7. Opracowanie modelu uŝytkownika energii (budynku lub grupy budynków), uwzględniającego zróŝnicowane parametry techniczne, funkcjonalne i ekonomiczne w aspekcie moŝliwości substytucji konwencjonalnych źródeł energii na OŹE. Podmiot realizujący: Główny Instytut Górnictwa. Kierownik etapu: Mgr inŝ. Marek Bieniecki Etap 8. Analiza systemowa gospodarki energetycznej kompleksu budowlanego uŝyteczności publicznej. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej. Kierownik etapu: prof. dr hab. inŝ. Andrzej Ziębik Etap 9. Określenie wpływu zmian struktury wewnętrznej i zewnętrznej budynku na zwiększenie OŹE w budownictwie. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej. Kierownik etapu: dr hab. inŝ. Ireneusz Szczygieł, Prof. nzw. w Pol. Śl. Etap 10. Analiza wpływu sposobu zarządzania zespołem obiektów na zwiększenie wykorzystania OŹE. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej. Kierownik etapu: Prof. dr hab. inŝ. Joachim Kozioł Etap 11. Rola i zadania gminy w zakresie zwiększenia udziału OŹE w budownictwie. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów. Kierownik etapu: prof. dr hab. inŝ. Jan Popczyk Etap 12. Opracowanie metodologii wyznaczania technicznych zasobów energetycznych OŹE w aspekcie moŝliwości zwiększenia ich zastosowania w budownictwie. Podmiot realizujący: Uniwersytet Śląski w Katowicach. Kierownik etapu: dr Zbigniew Caputa Etap 13. Opracowanie metodologii oceny wpływu pozatechnicznych kryteriów podejmowania decyzji o wyborze źródeł energii w budownictwie. Podmiot realizujący: Główny Instytut Górnictwa. Kierownik etapu: Mgr inŝ. Marek Bieniecki
Etap 14. Opracowanie bazy danych dotyczącej wykorzystania OŹE w zakresie zasobów energii, kosztów, efektów ekologicznych i okresu eksploatacji. Podmiot realizujący: Uniwersytet Śląski w Katowicach. Kierownik etapu: dr Zbigniew Caputa Etap 15. Opracowanie, na bazie istniejących kodów symulacji energetycznej budynków, algorytmu programu komputerowego do oceny wpływu struktury budynku na zapotrzebowanie energii, moŝliwość wykorzystania OŹE oraz efektów energetycznych i ekologicznych, wynikających z przyjętej postaci rozwiązania technologicznego źródła. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej. Kierownik etapu: Prof. dr hab. inŝ. Janusz Skorek Etap 16. Opracowanie algorytmu programu komputerowego związanego z mikrokogeneracją oraz mikropoligeneracją z OŹE, z uwzględnieniem mikrobiogazowni. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów. Kierownik etapu: prof. dr hab. inŝ. Jan Popczyk Etap 17. Opracowanie algorytmów programów komputerowych wykorzystania poszczególnych rodzajów OŹE w budownictwie. Podmiot realizujący: Główny Instytut Górnictwa. Kierownik etapu: Mgr inŝ. Marek Bieniecki Etap 18. Opracowanie systemu komputerowego wspomagającego ocenę zastosowania OŹE w budownictwie. Podmiot realizujący: Instytut Technik Innowacyjnych "EMAG". Kierownik etapu: dr inŝ. Włodzimierz Boroń Etap 19. Walidacja aplikacji systemu komputerowego dotyczącego wykorzystania OŹE w budownictwie. Podmiot realizujący: Instytut Technik Innowacyjnych "EMAG". Kierownik etapu: dr inŝ. Włodzimierz Boroń Etap 20 Opracowanie wytycznych projektowych wykorzystania OŹE w budownictwie, przy uwzględnieniu krajowych i unijnych norm prawnych. Podmiot realizujący: Główny Instytut Górnictwa. Kierownik etapu: Mgr inŝ. Marek Bieniecki Etap 21. Określenie wpływu wykorzystania OŹE na ocenę charakterystyki energetycznej budynku i przedsięwzięć termomodernizacyjnych dla poprawy efektywności końcowego wykorzystania energii. Podmiot realizujący: Instytut Technik Innowacyjnych "EMAG". Kierownik etapu: dr inŝ. Włodzimierz Boroń Etap 22. Ocena wpływu wykorzystania OŹE na celowość przystąpienia przedsiębiorstw energetyki komunalnej do systemu handlu uprawnieniami do emisji CO2. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej. Kierownik etapu: Prof. dr hab. inŝ. Joachim Kozioł Etap 23. Określenie wpływu wykorzystania OŹE oraz zarządzania redukcją emisji CO2 na realizację celów pakietu 3x20. Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Układów. Kierownik etapu: prof. dr hab. inŝ. Jan Popczyk Etap 24. Opracowanie strategii zwiększenia udziału OŹE w budownictwie (uregulowania prawne, mechanizmy finansowe, oddziaływanie na zachowania społeczne, modelowe rozwiązania, techniczne). Podmiot realizujący: Politechnika Śląska, Wydział InŜynierii Środowiska i Energetyki, Instytut Techniki Cieplnej. Kierownik etapu: Prof. dr hab. inŝ. Joachim Kozioł Etap 25. Działania marketingowe wraz z identyfikacją szerokiego rynku zbytu oraz działania informacyjno-promocyjne propagujące uzyskane podczas realizacji zadania badawczego. Podmiot realizujący: Park Naukowo-Technologiczny "Euro-Centrum". Kierownik etapu: Mgr Katarzyna PapieŜ-Pawełczak
Celem zadania jest opracowanie sposobów rekomendacji słuŝących zwiększeniu udziału odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym budynku, a poprzez to uzyskanie pozytywnych efektów ekologicznych, ekonomicznych oraz technicznych w skali budynku, kompleksów budowlanych, gmin a w efekcie kraju. Oczekiwane rezultaty zadania przewiduje się uzyskać poprzez realizację następujących podzadań: 1.ocenę istniejącego stanu rekomendacji wykorzystania OŹE w budownictwie, 2.opracowanie metodologii oceny technicznej, ekonomicznej i ekologicznej wykorzystania OŹE, 3.opracowanie programu komputerowego do oceny technicznej, ekonomicznej i ekologicznej wykorzystania OŹE, opracowanie szczegółowych rekomendacji. Ocenę istniejącego stanu rekomendacji wykorzystania OŹE w budownictwie zamierza się przeprowadzić przez analizę istniejącej bazy danych dotyczącej: ogółu zasobów energetycznych, zasobów OŹE, warunków klimatycznych, aktualnie dostępnych technologii wykorzystania OŹE. Ocena zasobów OŹE zostanie przeprowadzona w aspekcie ilościowym oraz metodologicznym. W celu ewentualnej adaptacji dotychczasowych metod badań oraz uniknięcia niepotrzebnych kosztów z tym związanych zamierza się przeprowadzić krytyczną analizę dotychczasowej metodologii wyznaczania technicznych, ekonomicznych i ekologicznych efektów wykorzystania OŹE w budownictwie. Z analogicznych względów zamierza się przeprowadzić analizę istniejących programów komputerowych typu RETScreen, EnergyPlus itp. W zakresie opracowania metodologii oceny technicznej, ekonomicznej i ekologicznej wykorzystania OŹE w budownictwie zamierza się zrealizować cztery moduły etapów badań dotyczących: technologii, uŝytkowników, wzajemnego sprzęŝenia technologii i uŝytkowników, przygotowania danych wejściowych. W zakresie oceny technologii stosowania OŹE zamierza się określić: stopień substytucji konwencjonalnych źródeł przez OŹE przy uwzględnieniu róŝnych ich zastosowań, efekty zastosowania technologii kogeneracji i innych technologii zintegrowanych z OŹE, metodykę analiz ekonomicznych z uwzględnieniem LCC. Metodologię związaną z uŝytkowaniem energii zamierza się ukierunkować na opracowanie modelu uŝytkownika oraz modelu systemowego kompleksu budowlanego. Za waŝne zagadnienie naukowo-badawcze naleŝy uwaŝać wzajemne powiązanie struktury wewnętrznej i zewnętrznej budynku z moŝliwością zwiększenia wykorzystania w nim OŹE. Ze względu na waŝne ograniczenia wynikające z zobowiązań unijnych istotne znaczenie zdają się mieć zagadnienia dotyczące roli gminy w zakresie zwiększenia OŹE. PoniewaŜ wyniki badań w większym stopniu zaleŝą od wprowadzanych danych wejściowych niŝ od metodologii analiz, waŝne są szczegółowe badania związane z jakościowym i ilościowym określeniem warunków istotnych, dotyczących zwłaszcza parametrów pozatechnicznych takich jak: regulacje prawne oraz determinanty społeczne. Odrębnym zagadnieniem jest efektywność wykorzystania środków finansowych w zastosowaniach OŹE. PowyŜsze zagadnienia będą stanowić waŝny element przygotowania danych wejściowych.
Opracowanie programu komputerowego proponuje się przeprowadzić etapami uwzględniającymi: 1. opracowanie algorytmów cząstkowych, 2. zaprojektowanie i implementacja programu, 3. walidacja aplikacji. Zamierza się opracować algorytmy cząstkowe: wykorzystania poszczególnych rodzajów OŹE w budownictwie, oceny wpływu struktury budynku na zapotrzebowanie energii i moŝliwości zastosowania OŹE, oceny efektów mikrokogeneracji oraz mikropoligeneracji z OŹE z uwzględnieniem mikrobiogazowni, oceny efektów ekologicznych i ekonomicznych. Walidację opracowanego programu komputerowego zamierza się przeprowadzić w oparciu o wielowariantowe obliczenia numeryczne dla przykładowych budynków. Poza programem komputerowym rezultatami zadania badawczego będą między innymi rekomendacje w postaci: program komputerowy wspomagający ocenę wykorzystania OŹE w budynkach, program komputerowy do oceny wpływu struktury budynku na wykorzystanie OŹE, moduł informatyczny = baza danych geośrodowiskowych, katalog technologii odnawialnych dedykowanych reprezentatywnym budynkom, rekomendacje mechanizmów wspierających wykorzystanie OŹE w budownictwie, modelowanie opracowania audytów termoizolacyjnych budynków z zastosowaniem OŹE, aplikacje komputerowe do projektowania układów energetycznych z OŹE dla kompleksu budynków, wytyczne do stosowania mikrokogeneracji technologii zintegrowanych z wykorzystaniem OŹE, wytyczne do zarządzania zespołem obiektów preferującego wykorzystanie OŹE, wytyczne do integracji mikrosystemu Gospodarstwo rolne presumenta ze Smart Grid-em, wytyczne do oceny wpływu OŹE na celowość przystąpienia przedsiębiorstw energetyki komunalnej do systemu handlu uprawnieniami do emisji CO 2, wytyczne do uwzględnienia OŹE w planie zaopatrzenia gminy w energię elektryczną, ciepło i gaz, wytyczne do modyfikacji aktów prawnych w zakresie wsparcia wykorzystania OŹE w aspekcie realizacji celów pakietu 3x20, działania marketingowe wraz z identyfikacją szerokiego rynku zbytu oraz działania informacyjno-promocyjne propagujące wyniki uzyskane podczas realizacji zadania badawczego, publikacje. Materiały do pobrania: Materiały konferencyjne z I Seminarium Zadania Badawczego nr 3