OZE
- Szczegóły
SDHp2m Słoneczne systemy ciepłownicze, 2016 - 2018
Projekt SDHp2m „Słoneczne systemy ciepłownicze” był realizowany przez 15 partnerów europejskich z 9 państw. Instytut Energetyki Odnawialnej koordynował projekt w Polsce. Projekt miał na celu rozwój systemów ciepłowniczych i systemów chłodzących (skrót ang. DHC) w połączeniu z urządzeniami energetyki odnawialnej, w szczególności z zastosowaniem kolektorów słonecznych. Głównym celem projektu SDH2pm było opracowanie i wdrożenie zaawansowanych strategii i działań wsparcia dla słonecznych systemów ciepłowniczych (SDH).
W ramach projektu SDHp2m, IEO przygotował raport „Rozwój OZE w polskim ciepłownictwie”. Raport przedstawia m.in. znaczenie odnawialnych źródeł energii (OZE) w ciepłownictwie w Unii Europejskiej, potencjał wykorzystania nowych technologii OZE w systemach ciepłowniczych oraz konkurencyjność cen ciepła z OZE w porównaniu z cenami ciepła pochodzących ze źródeł konwencjonalnych.
Opracowanie uzasadnionej ekonomicznie koncepcji rozwoju Zakładu Energetyki Cieplnej w Wołominie w celu uzyskania statusu efektywnego systemu ciepłowniczego poprzez inwestycje w odnawialne źródła energii i magazyny ciepła PEC Wołomin. Raport przygotowany na zlecenie Urzędu Miasta Wołomin, 2019
Celem pracy było przygotowanie i zweryfikowanie od strony ekonomicznej koncepcji rozwoju ZEC Wołomin w zakresie realizacji inwestycji w OZE i magazyny ciepła aż do uzyskania 50% udział OZE w sprzedaży ciepła, a tym samym uzyskania statusu efektywnego systemu ciepłowniczego.
Zaproponowane rozwiązanie – „scenariusz inwestycji w OZE” polegał w pierwszym etapie na zmniejszeniu udziału węgla w wytwarzaniu ciepła o 50%, przez wykorzystanie OZE w formie energii słonecznej, wiatrowej (P2H) oraz biomasy, współpracujących z sezonowym magazynem ciepła i uzupełnianych dwoma kotłami węglowymi.
Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym, projekt NCBiR – PEC Radzyń Podlaski, 2021
Projekt polegał na przeprowadzeniu modelowania na wybranych fragmentach (tzw. „demonstratorze”) miejskiego systemu ciepłowniczego (źródła wytwórcze, sieci i odbiory ciepła) obejmującego 10% potrzeb odbiorców ciepła przyłączonych do sieci ciepłowniczej. Demonstrator zaprojektowano tak, aby był wyspą (autonomiczną mikrosiecią), ale w pełni reprezentatywnym dla całego systemu ciepłowniczego. OZE i magazyny ciepła dobierano tak, aby zapewnić wymagane, ekstremalnie wysokie udziały ciepła z OZE prawie 100% w Radzyniu Podlaskim. Odbiorcami ciepła (CO+CWU) na terenie Demonstratora były miejscowe spółdzielnie mieszkaniowe.
Projekt elektrociepłowni w Radzyniu Podlaskim polegał na zademonstrowaniu nowego układu zasilania w ciepło części sieci ciepłowniczej. Główne źródła ciepła to wielkoskalowe kolektory słoneczne (KS) oraz dwa silniki gazowe wykorzystujące „zielony” wodór. Źródła te zostały połączone z siecią ciepłowniczą poprzez sezonowy magazyn energii.
W skład Demonstratora w Radzyniu Podlaskim weszły pole wielkowymiarowych kolektorów słonecznych o łącznej powierzchni 2 658 m2. Instalacja pracować będzie przez cały rok. Kolektory będą połączone z sezonowym magazynem ciepła, z którego to w zależności od zapotrzebowania oraz dostępności innych źródeł ciepła energia będzie pobierana do sieci ciepłowniczej za pośrednictwem wymiennika ciepła. Rurociągiem ciepło będzie przenoszone do budynku kotłowni PEC, a następnie do magazynu sezonowego typu PTES o pojemności 15 895 m3 znajdującego się obok budynku kotłowni. Na tym samym poziomie znajdować się będą dwa silniki gazowe (wodorowe) o łącznej mocy 480 kWel i 500 kWth. Na zewnątrz budynku umieszczony będzie mały magazyn wodoru służący jedynie wyrównywaniu ciśnienia oraz elektrolizer o mocy 2,1 MW zasilany energią elektryczną z okolicznych OZE. Kocioł węglowy WR2.5 wewnątrz budynku będzie pełnił funkcję szczytowego źródła ciepła.
Całość instalacji będzie pod kontrolą jednolitego systemu SCADA, którego zadaniem będzie efektywne zarządzanie pracą całego systemu ciepłowniczego. Taka konfiguracja zapewni 97,97% udziału OZE w zaspokojeniu zapotrzebowania na ciepło. Na poniższym wykresie zobrazowano pracę systemu (dane uzyskane z symulacji TRNSYS zagregowano do danych miesięcznych).
Ciepłownia Przyszłości, czyli system ciepłowniczy z OZE, projekt NCBiR – PEC Końskie, 2021
Projekt polegał na przeprowadzeniu modelowania na wybranych fragmentach tzw. demonstratorze miejskiego systemu ciepłowniczego obejmującym 20% potrzeb odbiorców ciepła przyłączonych do sieci ciepłowniczej. Demonstrator zaprojektowano tak, aby był wyspą (autonomiczną mikrosiecią), ale w pełni reprezentatywnym dla całego systemu ciepłowniczego. OZE i magazyn ciepła dobierano tak, aby zapewnić wymagane wysokie udziały ciepła z OZE (ponad 80%). Odbiorcami ciepła (CO+CWU) na terenie demonstratora były miejscowe spółdzielnie mieszkaniowe.
W skład Demonstratora w Końskich wchodzić będzie pole wielkowymiarowych KS o łącznej powierzchni 10 198,4 m2 (639 szt.). W okresie czerwiec – wrzesień głównym zadaniem kolektorów będzie zasilanie sezonowego magazynu ciepła, zaś w okresie październik – maj będą one zasilały bezpośrednio system ciepłowniczy. Po okresie letnim, naładowany magazyn będzie rozładowywany i wykorzystany do zasilania systemu ciepłowniczego w okresie grzewczym, łącznie z pokryciem potrzeb zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową. Bezpośrednio przy polu KS zostanie zbudowany magazyn sezonowy typu PTES w postaci zaizolowanego cieplnie wykopu o pojemności 58 685 m3 przykrytego również zaizolowaną pokrywą. Kolejnym istotnym elementem Demonstratora będzie instalacja kotła elektrycznego oporowego o mocy elektrycznej nominalnej 1 MWel, którego celem jest przetwarzanie niezbilansowanej, taniej energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (stwierdzonych gwarancją pochodzenia) na zeroemisyjne ciepło (tzw. technologia „Green Power-to-Heat”). Komponent P2H instalacji pracował co do zasady wrzesień – maj, w okresie największej wydajności farm wiatrowych i najniższych cen energii elektrycznej. W przypadku wystąpienia atrakcyjnych do zakupu cen energii elektrycznej w okresie ciepło wytworzone w kotle oporowym będzie dogrzewało wodę na wyjściu z PTES. Czynnikiem przenoszącym i magazynującym ciepło będzie woda. W czasie szczytowego zapotrzebowania w ciepło włączany będzie do pracy także na obszarze Demonstratora istniejący kocioł wodny WR-15 o mocy 15 MW.
Całość instalacji będzie pod kontrolą jednolitego systemu SCADA, którego zadaniem będzie optymalizacja pracy ciepłowni w sposób hierarchiczny (priorytet dla źródeł zeroemisyjnych), umożliwianie odpowiedniej elastyczności pracy systemu wieloźródłowego i efektywne zarządzanie pracą całego systemu ciepłowniczego. Pokrycie zapotrzebowani na ciepło zapewnia następujące dwa źródła OZE i istniejący kocioł węglowy - tabela poniżej.
Taka konfiguracja źródeł zapewni w każdej godzinie (symulacje prowadzono z krokiem 10 minut) odpowiednią ilość i temperaturę ciepła w systemie ciepłowniczym przy rocznym ponad 80% udziale ciepła z OZE (wyłącznie źródła pogodozależne). Na poniższym wykresie zobrazowano pracę systemu (dane z symulacji TRNSYS zagregowane miesięcznie).
Opracowanie studium wykonalności implementacji OZE w systemie energetycznym RAFAKO S.A., Projekt „Zielone Rafako”. Raport na zlecenie RAFAKO INNOVATION, 2022
Projekt „Zielone RAFAKO” polega na wymianie wyeksploatowanej kotłowni zakładowej zasilającej w CWU oraz CO budynki zakładowe i hale produkcyjne będące własnością RAFAKO na kotły gazowe i odnawialne źródła energii z sezonowym magazynem ciepła.
W ramach projektu dokonano wyboru zeroemisyjnych technologii OZE do hybrydy ciepłowniczej z uwzględnieniem potencjału replikacji oraz wymaganego 30 – 50 % udziału OZE przez wstępny dobór wielkości źródeł ciepła OZE oraz magazynu ciepła. Na podstawie wstępnych założeń przeprowadzono symulacje TRNSYS i optymalizację pracy systemu. Opracowano także model ekonomiczny oparty na metodzie LCoH oraz przeprowadzono analizę wrażliwości.
Transformacja PEC Końskie do uzyskania statusu efektywnego systemu ciepłowniczego z 50% udziałem z odnawialnych i zeroemisyjnych źródeł energii, Ciepłownia przyszłości (NCBiR). Raport przygotowany na zlecenie PEC Końskie, 2022
Opracowanie jest kontynuacją wcześniejszych, prowadzonych od 2018 roku prac koncepcyjnych i projektowych realizowanych przez PECK we współpracy z kilkom partnerami zewnętrznymi, w tym z IEO. Uwzględnia nowe realia techniczne i ekonomiczne oraz możliwość potwierdzenia założeń modelowaniem i symulacjami w programie TRNSYS oraz weryfikuje wcześniejsze koncepcje.
Celem projektu jest zdecydowane ograniczenie w ciepłowni zużycia węgla kamiennego przez dywersyfikację źródeł energii, przy wykorzystaniu zeroemisyjnych odnawialnych źródeł energii (energii słonecznej i wiatrowej), ciepła odpadowego i magazynu ciepła. W ramach projektu dokonano aktualizacji wymiarowania wielkości planowanych źródeł, zaktualizowano założenia techniczne dotyczące wielkości poszczególnych urządzeń w związku ze zmieniającym się otoczeniem gospodarczym oraz sporządzono bieżącą prognozę cen nośników energii – energii elektrycznej, gazu ziemnego oraz węgla kamiennego dla ciepłownictwa. Wielkości poszczególnych inwestycji i parametry źródeł ciepła zostały wstępnie określone przez benchmark (wskaźniki jednostkowe) z najlepszymi przykładami zagranicznymi oraz zostały zoptymalizowane i potwierdzone symulacjami TRNSYS. Opracowano także model ekonomiczny oparty na metodzie LCoH oraz przeprowadzono analizę wrażliwości.
Opracowanie modeli referencyjnych dla modernizacji ciepłowni opartych na kotłach węglowych do III-IV generacji z wysokim udziałem energii uzyskiwanej z zeroemisyjnych OZE. Raporty na zlecenie Agencji Rozwoju Przemysłu, 2023
Celem projektu była identyfikacja i wybór miejskich systemów ciepłowniczych o największym potencjale do implementacji zeroemisyjnych OZE na podstawie bazy danych zawierającej listę źródeł ciepła wchodzących w skład poszczególnych kotłowi będących własnością PEC. Opracowano trzy modle cyfrowe ciepłowni w środowisku TRNSYS i wykonano trzy modelowe studia wykonalności modernizacji systemów ciepłowniczych wybranych jako reprezentatywne w dążeniu do statusu efektywnych systemów ciepłowniczych.
- Szczegóły
- Szczegóły
Długo wyczekiwany raport „Mapa drogowa rynku magazynów ciepła”, tworzony od początku roku w zespole Instytutu Energetyki Odnawialnej (IEO) we współpracy z Polską Izbą Magazynowania Energii (PIME) oraz organizacjami branży ciepłowniczej zostanie oficjalnie zaprezentowany 5 września w Centrum Prasowym PAP o godzinie 10:00.
Raport dogłębnie analizuje rolę magazynowania energii w transformacji energetycznej. Wskazuje na magazyny ciepła jako jeden z ważniejszych elementów integracja odnawialnych źródeł energii z systemem elektroenergetycznym i z ciepłownictwem w Polsce.
Magazyny ciepła są obecnie najbardziej ekonomicznie uzasadnionym sposobem zagospodarowania zarówno godzinowych, dobowych jak i sezonowych nadwyżek energii z tzw. pogodozależnych OZE - twierdzi autor koncepcji raportu i jego redaktor – Grzegorz Wiśniewski, prezes IEO.
- Szczegóły
Raport ma na celu pokazanie, że szybkie (wymóg współczesnych czasów), dobrze zaplanowane (wymóg bezpieczeństwa pracy ciepłowni) i całkowicie akceptowane ekonomiczne (wymóg odbiorców ciepła) przechodzenie z węgla na zeroemisyjne OZE w ciepłowniach miejskich (bez ryzyka przeinwestowania w technologie przejściowe) jest możliwe. Nie chodzi jednak o szybki przeskok z węgla do wyłącznie źródeł zeroemisyjnych V generacji, ale o planowe zwiększanie udziałów OZE, tak aby w pierwszym etapie (2025 rok) możliwe było dojście do minimum 35-50% udziałów ciepła z OZE i (dzięki modularności źródeł) dalsze zwiększanie tych udziałów. Olbrzymim ułatwieniem dla tego rodzaju inwestycji jest symulacja pracy modernizowanych systemów dzięki wykorzystaniu znanych od lat narzędzi planistycznych i projektowych, takich jak TRNSYS oraz budowa magazynów ciepła służących wszystkim źródłom ciepła zainstalowanym w ciepłowni.
- Szczegóły
Celem projektu jest opracowanie i wdrożenie technologii, które umożliwią przekształcanie systemów ciepłowniczych opartych na paliwach kopalnych w efektywne energetycznie i kosztowo przedsiębiorstwa. Projekt zakłada wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, w co najmniej 80 proc. Demonstrator technologii jest zlokalizowany na terenie Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej w Końskich. Miasto Końskie jest typowym, w warunkach polskich, miastem powiatowym. Demonstrator obejmuje ok 20% całego systemu ciepłowniczego
Obecnie realizowana koncepcja zakłada produkcję energii cieplnej z promieniowania słonecznego za pomocą wielkoskalowych kolektorów słonecznych oraz rozwiązania power-to-heat z wykorzystaniem zielonej energii. Najistotniejszym jednak elementem systemu będzie sezonowy magazyn ciepła wykonany w technologii dotąd w Polsce niestosowanej.
- Szczegóły
Polskie przedsiębiorstwa ciepłownicze stoją przed poważnym dylematem jak inwestować w obliczu zachodzących zmian prawno- regulacyjnych. Stosunkowo rzadko sięgają do rozwiązań pozwalających w sposób trwały obniżyć zależność od paliw kopalnych (wahań ich kosztów) i wyeliminować zależność od rosnących kosztów środowiskowych. Pomimo podejmowanych działań, wspieranych słusznie przez państwo (instrumenty finansowe i dotacje), tempo transformacji polskiego ciepłownictwa może być zbyt wolne w stosunku do szybko narastających kosztów oraz oczekiwań odbiorców ciepła. Może to też spowodować niemożność skorzystania z funduszy na innowacje w ciepłownictwie i zaprzepaścić szanse na wykorzystanie zasobów ciepłownictwa systemowego do transformacji całej polskiej energetyki z wykorzystaniem takich koncepcji jak: inteligentne mikrosieci, spółdzielnie energetyczne, bardziej realne koncepcje klastrów czy wspólnoty odnawialnych źródeł energii (renewable energy communities), które staną się zasadniczym obszarem promocji w UE po 2020 roku.
Technologie OZE dla ciepłownictwa
Dotychczas przedsiębiorstwa ciepłownicze rozważały biomasę jako pierwsze źródło zaliczane do OZE, która ma istotny potencjał, ale w związku z dużym zainteresowaniem tym surowcem (także odpadami z biomasy) zarówno ciepłownictwa, elektroenergetyki i przemysłu drzewnego, nadmierne wykorzystanie biomasy będzie powodowało wzrost jej cen. Ponadto dyrektywa RED II, po 2020 roku, ograniczy zakres paliw z biomasy (zaliczanych do OZE, czyli bez naliczania kosztów uprawnień do emisji CO2) do wykorzystania w ciepłownictwie (tzw. kryteria zrównoważności środowiskowej). Biomasa jako źródło „stabilne” może stanowić zatem uzupełnienie miksów ciepłowniczych, ale sama w sobie nie powinna być podstawą przechodzenia z węgla na OZE.
Kilkadziesiąt krajowych przedsiębiorstw ciepłowniczych może rozważać wykorzystanie energii geotermalnej (głębokiej i płytkiej), które mogą stanowić stabilne, choć na razie kosztowne uzupełnienie w systemie ciepłowniczym.
- Szczegóły
Celem raportu jest ocena potencjału, uwarunkowań technicznych, ekonomicznych i możliwości wprowadzania wszystkich rodzajów OZE, łącznie z magazynami ciepła, do ciepłownictwa oraz wykorzystanie inwestycji w OZE do uzyskania przez przedsiębiorstwa ciepłownicze statusu efektywnego systemu ciepłowniczego i redukcji emisji zanieczyszczeń (spełnienia nowych wymogów unijnych w tym zakresie). Efekty pracy w formie założeń i oceny skutków mają służyć ustanowieniu przez NFOŚiGW programu wsparcia skierowanego na budowę i rozwój systemów ciepłowniczych współpracujących z odnawialnymi źródłami energii i magazynami ciepła.
