inauguracyjne posiedzenie rady programowej warszawa 19/03/2013
DESCRIPTION
Jan Kiciński IMP PAN Gdańsk. Inauguracyjne Posiedzenie Rady Programowej Warszawa 19/03/2013. Centrum Badawcze w Jabłonnej Dlaczego? Geneza. Sytuacja Energetyczna w Polsce. 40% zainstalowanej mocy ma 30-40 lat (do 2015 roku 6500 MW musimy wyłączyć) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Inauguracyjne Posiedzenie
Rady Programowej Warszawa 19/03/2013
Jan KicińskiIMP PAN Gdańsk
Centrum Badawcze w Jabłonnej
Dlaczego?
Geneza
Sytuacja Energetyczna w Polsce
1. 40% zainstalowanej mocy ma 30-40 lat (do 2015 roku 6500 MW musimy wyłączyć)2. Trudny import: Słabe sieci wewnętrzne i transgraniczne, 3. Energetyka jądrowa dopiero po 2020 roku i tylko 3000 MW (to nas nie uratuje)4. Nadzieja na gaz łupkowy ? Wzrost importu gazu konwencjonalnego?5. Dotychczasowy rozwój OZE za wolny – brak elastycznych źródeł energii
Jeśli nic nie zrobimy to w 2016-2017 czeka nas KRYZYS energetyczny
Co robić? Nowy MIX energetyczny dla Polski
1. Inwestycje w efektywność energetyczną - NEGAWATY2. Inwestycje w sieci trangraniczne3. Budowa nowych bloków gazowych i wysokosprawnych kombinowanych4. Energetyka rozproszona OZE – Energetyka Obywatelska (krótkie, drobne inwestycje, szybko mogą powstać mikroźródła
Niemcy: w 2020 roku 35% energii z OZE, ma tu pracować 500 000 ludzi Koncerny samochodowe zatrudniają 220 000 ludzi A więc OZE to koło zamachowe gospodarki
CZY MAMY SZANSĘ NA ENERGETYKĘ OBYWATELSKĄ ?
EKOENERGETYKA ROZPROSZONA - MIKROŹRÓDŁA - ENERGETYKA PROSUMENCKA
TAK
Jeśli: 1. Przyjete zostanie stabilne prawo wspierające mikrogenerację2. Dostatecznie rozwinięte zostaną sieci inteligentne Smart Grid3. Opracowane i upowszechnione zostaną tanie technologie URE/ OZE
Energetyka Obywatelska (EO) - krok dalej
ICT Wolność
Informatycznaobywateli
EOWolność
EnergetycznaObywateli
Generacja rozproszona bazująca na OZE
Przyszłośc: Nadbudowa informatyczna technologii URE
Sieci informatyczne, instalacje wirtualne, modele internetowe, chmury obliczeniowe
A zatem:
Rozproszona energetyka oparta na technologiach URE/OZE, sieci inteligentne „Smart Grid” i aplikacje w „cyfrowej chmurze” będą kluczowym elementem polityki energetycznej Państwa w najbliższej przyszłosci
Wynika stąd że:
Hybrydowe instalacje integrujące technologie solarne, biomasowe, wiatrowe, pompy ciepła oraz magazyny energii dla domów, obiektów i osiedli Plus-Energetycznych pracujących w sieci inteligentnej to wyzwanie chwili
Co należy zrobić?Opracować ekonomicznie uzasadnione dla naszego rynku wielowariantowe rozwiązania wykorzystujące efekt synergii poszczególnych technologii a także opracować najbardziej użyteczne aplikacje do przetwarzania w „cyfrowej chmurze”
Naprzeciw tym oczekiwaniom wyszły władze PAN
Uruchamiając następujące działania:- Przeprowadzenie ekspertyz dotyczących możliwości budowy dedykowanego Centrum Badawczego- Podjęcie decyzji lokalizacyjnej w Jabłonnej na terenach należących do PAN- Wybór ścieżki finansowania- Wybór beneficjenta i realizatora Projektu
Ścieżka finansowania: Mazowiecki Urząd Marszałkowski
Beneficjent, Realizator Projektu: Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku
mT+E
Tanie, hybrydowe
Mini-Siłownie Poligeneracyjne
(ciepło, prąd, chłód)
Nowe rozwiązania dla magazynowania
Energii
Lokalny Smart Grid
Aplikacje do przetwarzania w
„chmurze”
Co Centrum powinno zaoferować?
Koncepcja Laboratoriów w CB PAN w Jabłonnej
Jak to zrobić?
Oferta Centrum
Badawczego
Badania i rozwój
Badania komercyjne
(Badania eksploatacyjne)
Edukacja i promocja
Prosumencki obrót energią
Pokazy, targi, konferencje
L1L2
L3
L4
L5 mT+E
Akcent „gdański” - bursztynowe podświetlenie
Podstawowe parametry Powierzchnia użytkowa
Centrum składa się:4 obiekty dwukondygnacyjne - Budynek 1: Laboratorium Mikrosiłowni Kogeneracyjnych L2 1095 m2 - Budynek 1/1: Magazyn Biomasy L2 118 m2 - Budynek 2: Laboratorium Technik Słonecznych, Energetyki Wiatrowej i Inżynierii Bezpieczeństwa L1, L3, L4 966 m2 - Budynek 2/1: Tunel Aerodynamiczny L3 145 m2
1 obiekt trzykondygnacyjny: Zintegrowane Laboratorium Plus Energetyczne L5 1287 m2 ---------------------------------------------------------------------------------------- Razem 3788 m2
Magazyn energii z basenem 392 m2Stacja eksperymentalnych małych siłowni wiatrowychScieżka edukacyjna OZEBaseny wodne i fontanny 415 m2Parking niezamarzający na 106 miejscPrzestrzeń integracyjna
Parter: Budynek 1 i 1/1Budynek 2 i 2/1
L5
Zestaw demonstracyjnych mikroukładów kogeneracyjnych, BMS, Smart Grid
Techniki słoneczne i wiatrowe
Centralna ciepłownia,Siłownie ORC,
technologie biomasowe
I Piętro
Dyrekcja, pomieszczenia biurowe, techniczne
(serwerownie), socjalne
II Piętro
Sala konferencyjna, pomieszczenia
hotelowe
CB JabłonnaUrządzenia i
instalacje energetyczne
Bilans energetyczny
Możliwe są alternatywne rozwiązania I, II lub III (media zewnętrzne : gaz, biomasa) (zainstalowane będą wszystkie)
I. Nowoczesny agregat kogeneracyjny (turbina gazowa)Moc cieplna: ok.165 kWMoc elektryczna: ok.100 kWLokalizacja: parter Budynku B1 (Laboratorium L5/2)Tryb pracy: uruchomienie uzależnione od zapotrzebowania na ciepło lub od zapotrzebowania na energię elektryczną w Centrum
II. Kocioł na biomasę:Moc cieplna: ok.2x105 kWLokalizacja: parter Budynku B1 (Laboratorium L5/2)Tryb pracy: uruchomienie uzależnione od zapotrzebowania na ciepło w Centrum
III. Alternatywnie: kocioł gazowy 2x108 kW ( Bezpieczniejsze rozwiązanie)
A. System Podstawowy (zimowy)
( Na ogrzanie Centrum zimą wystarczy moc ok. 200 kW )
II. Pompy ciepła
Całkowita moc cieplna:2x100kW, czynnik roboczy CO2
Lokalizacja: odwierty na terenie działki 10x50mb, pompy ciepła w Lab 5/1 Tryb pracy: ciągły (przerywany) na potrzeby pokrycia szczytowego zapotrzebowania na ciepło (ewentualny nadmiar ciepła gromadzony w magazynie ciepła PCM)
Kolektory słoneczne próżniowe Moc cieplna około: 30kWLokalizacja: dach budynku B1/2Tryb pracy: ciągły (ewentualny nadmiar ciepła gromadzony w magazynie ciepła PCM)
Ogniwa fotowoltaiczne Moc elektryczna:220 kWpLokalizacja: dach budynku L5, L3/4, oraz na magazynie PCMTryb pracy: ciągły – nadmiar energii oddawany do sieci
Turbiny wiatrowe Moc elektryczna 6kWLokalizacja: dach Budynku L5Tryb pracy: ciągły – nadmiar energii oddawany do sieci
Do celu produkcji chłodu na potrzeby klimatyzacji poddano analizie:• dolne źródło pompy ciepła• obieg absorpcyjny
Dla celu magazynowania energii cieplnej poddano analizie• magazyn ciepła PCM, BTES, TTES, oraz zasobnik C.W.U. i C.O.
B. System „Plus Energetyczny”laboratoryjno – demonstracyjny (wiosna, lato, jesień)
W konfiguracji + energetycznej w okresie letnim, jesiennym i wiosennym przy dostatecznym nasłonecznieniu załączane
będą:Ogniwa fotowoltaiczne
Pompa ciepła i układ absorpcyjnyKolektory słoneczne
Ogniwa PV wyprodukują około 200 kW mocy elektrycznejPompy ciepła wykorzystają 55 kW energii elektrycznej
Uzyskamy w efekcie 155 kW chłodu, oraz 160kW ciepła --------------------------------------------------------------------------------
a pozostała energia elektryczna - 145 kW może być wykorzystana na potrzeby własne lub do sieci zewnętrznej
Energia z Natury - Bilans Plus Energetyczny
Gaz
PC Sondy pionowe
Pelety
Ogniwa PV
Kolektory
Odzysk z klimatyzacji
Kocioł gazowy
Turbina gazowa
Gazowe urządzenia absorbcyjne
MikrogeneracjaKocioł biomasowy
Sieć elektr. wewnętrzna
Pompy ciepła
Pompy ciepła
Zasobniki CWU
Układ absorbcyjnychłodniczy
Magazynyciepła
Zasobnikiwody lodowej
Ogr
zew
anie
Stra
ty
Sieć elektr. zewnętrzna
Klim
atyz
acja
Źródła Urządzenia ProduktyDo ogrzania Centrum zimą wystarczy ok. 200 kW energii cieplnej
Do celów klimatyzacji przewidziano urządzenia o mocy sumarycznej ok. 170 kW
Bilans energetyczny w CB Jabłonna
Podsumowanie
CB Jabłonna - Co ważne i nowe
Magazyny Energii – - rozwiązania własne i komercyjne - poligon doświadczalny (hybrydy, efekt synergii)
Nowa koncepcja zarządzania energią i informacją - poszerzony BMS - laboratoria: automatyczny zapis i zdalna obróbka wyników
Magazyny ciepła i chłodu
Zasobniki ciepłej wody użytkowej oraz wody lodowej
Zasobnik wody ciepłej i wody lodowej o objętości 5m3.Warunki eksploatacji w zakresie od 40 do 90oC, lub 7-15oC dla wody lodowej.Dostarczany strumień ciepła (szczytowy) wynosi 5kW.Pozyskiwanie użytecznego ciepła odbywa się przez około 1,9 dnia.
Magazyn w postaci zbiorników wodnych
Magazyn w postaci zbiorników 100m3.Parametry eksploatacyjne od 50oC do 90oC. Dostarczany strumień ciepła wynosi około 50kW.Magazyn „zbiornikowy” pozwala zmagazynować ciepło w ilości 50kW w czasie 4 dni pracy ciągłej i przyroście temperatury 40oC.
Magazyn w postaci basenu wodnego
Magazyn „basenowy” pozwala zmagazynować ciepło w ilości 50kW w czasie 3 dni pracy ciągłej i przyroście temperatury 10oC.
Magazyny Energii CB jako poligon doświadczalny
Magazyny ciepła i chłodu
Magazyn ciepła PCM
Magazyn PCM 5m3 pozwala zmagazynować ciepło w ilości 5kW w czasie 4 dni pracy ciągłej i przyroście temperatury 40oC
Magazyn ciepła BTES – sondy pionowe w gruncie
Założenia główne do doboru magazynu:zmiana temperatury o 10 oC , przechowujemy 100kW przez miesiąc przy pacy ciągłej, Ilość sond gruntowych 50, odległość między nimi 2 metry, głębokość odwiertu 80 metrów
Schemat systemu monitorowania oraz zarządzania budynkiem (kolorem żółtym zaznaczono dedykowane specjalnie dla projektu Centrum w Jabłonnej elementy systemu BMS).
Zarządzanie Energią i Informacją
Laboratoria
Budynki
Nowa koncepcja BMS
Kierunek: Jezioro Zegrzyńskie
Kierunek: Centrum Warszawy
Ulica Akademijna
Centrum Badawcze: doskonała lokalizacja
Park technologiczny
„ZIELONA ENERGIA”
INKUBATOR
małych i średnich
przedsiębiorstw
PAWILON
WYSTAWOWY
(producentów OZE)
Centrum Badawcze
Jabłonna dzisiaj
Ulica Akademijna
mT+E
Jabłonna: Zakres Prac
L5 badania eksploatacyjne różnych technologii kogeneracyjnych w zakresie mocy od 1 do 30kW mocy elektrycznej – poligon doświadczalny innowacyjnych urządzeń
prace badawcze i demonstracja obiektów energetycznych w postaci zintegrowanych układów ogniw fotowoltaicznych i pompy ciepła (PV/PC), fotowoltaiki i kolektora słonecznego (PVT), oraz hybrydowych układów z ogniwem fotowoltaicznym, kolektorem słonecznym i pompą ciepła PVT/PC oraz magazynów energii
trigeneracja – jednoczesna produkcja ciepła, energii elektrycznej i chłodu współpraca urządzeń w ramach sieci „smart-grid”
analiza pracy przy różnych scenariuszach zapotrzebowania na ciepło i energię elektryczną symulacja pracy urządzeń kogeneracyjnych w warunkach rzeczywistych obiektów
analizy porównawcze różnych technologii kogeneracji: silnik spalinowy, silnik spalania zewnętrznego, ORC, współpraca z magazynami energii cieplnej i elektrycznej
współpraca z niestabilnymi źródłami energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych: małą elektrownią wiatrową, fotowoltaiką – stabilizacja produkcji energii
Zintegrowane laboratorium Plus –Energetyczne (1)Mini – siłownie poligeneracyjne
prace badawcze z zastosowań rozwiązań informatycznych i systemowych w energetyce;
monitorowanie przepływów w lokalnej sieci energetycznej i jej ewentualna modyfikacja pod kątem lepszego zarządzania energią (np. wprowadzenie zasobników energii);
analizy urządzeń do inteligentnego pomiaru energii „smart metering”
opracowanie systemu informatycznego do zarządzania energią
o modułu planowania zadań ze zwiększonym poborem energii, związanego z możliwością jej generacji
o modułu równoważenia na bieżąco generacji i poboru energiio modułu analizy technologii wytwarzania energii pod kątem ich oddziaływania na środowisko
L5 Zintegrowane laboratorium Plus –Energetyczne (2)Lokalny Smart Grid, BMS
• Certyfikacja urządzeń OZE• Dążenie do akredytacji modułów, tzn. jednostka akredytująca np. Polskie
Centrum Akredytacji uznaje kompetencje danego laboratorium• Wystawianie rekomendacji Centrum PAN Jabłonna• Badana eksploatacyjne, półkomercyjne produkty zgromadzone w jednym
miejscu (field test)• Standaryzacja metod pomiarowych w energetyce rozproszonej• Integracja technik energetyki rozproszonej
Badania komercyjne
(Badania eksploatacyjne)
Edukacja
• Edukacja podmiotów samorządowych• Lobbing OZE i energetyki rozproszonej• Edukacja podmiotów gospodarczych• Międzynarodowe kursy OZE (jak np. w VKI Bruksela)• Integracja środowiska akademickiego• Praktyki studenckie• Kursy podyplomowe itp.
L1 - LABORATORIUM TECHNIK SŁONECZNYCH
L.p.Nazwa aparatury naukowo -
badawczej
1Symulator słoneczny wraz z
oprzyrządowaniem
2Symulator PV impulsowy wraz z
oprzyrządowaniemdo badania charakterystyk
3
Stanowisko do ciągłego monitorowania efektywności energetycznej modułów PVT
(fotowoltaiczno-termicznych), współpracujących z kolektorami
słonecznymi, układem pompy ciepła oraz magazynem ciepła z przemianą fazową w
warunkach eksploatacyjnych
4Stanowisko do badania parametrów
eksploatacyjnych sprężarkowej pompy ciepła z systemem regulacji
PLANOWANE NAKŁADY
RAZEM:5 250 000 PLN
L2 - LABORATORIUM MIKROSIŁOWNI KOGENERACYJNYCH I KOTŁOW EKOLOGICZNYCH
L.p. Nazwa aparatury naukowo - badawczej
1Stanowisko do badania materiałów zmiennofazowych
oraz badań magazynów ciepła z PCM
2Stanowisko demonstracyjno badawcze prototypowych
mikrosiłowni (ORC,..)
3Mobilne laboratorium diagnostyki i analizy
środowiskowejobiektów rzeczywistych
4Zespół stanowisk badawczych mikro-wirników i łożysk
dla mikrosiłowni domowych
5Stanowisko termicznego przetwarzania biomasy i
biopaliw drugiej generacji
PLANOWANE NAKŁADY
RAZEM:7 910 000 PLN
Wyposażenie laboratoriów Otrzymane środki z MNISW
L3 - LABORATORIUM ENERGETYKI WIATROWEJ
L.p. Nazwa aparatury naukowo - badawczej
1
Tunel aerodynamiczny (o wymiarach przekroju poprzecznego przestrzeni pomiarowej 2m x 2m, do 30 m/s) o obiegu otwartym, przeznaczony do
badania turbin wiatrowych wraz z systemem pomiaru obciążeń (sił i momentów) na
elementach wirnika oraz systemem pomiaru podstawowych parametrów pracy tunelu
2
System wyznaczania pola prędkości przepływającego powietrza (Particle Image Velocimetry) do badania charakteru opływu
turbin wiatrowych
PLANOWANE NAKŁADY
RAZEM:2 600 000 PLN
L4 - LABORATORIUM INŻYNIERII BEZPIECZEŃSTWA DLA ENERGETYKI
L.p. Nazwa aparatury naukowo - badawczej
1 Wyposażenie warsztatu szybkiego prototypowania: system obróbki elektoroerozyjnej
2
Stanowisko do badań nieniszczących z wykorzystaniem Terahertzowych fal
elektromagnetycznych(w skład stanowiska wchodzi stół optyczny)
3Laboratorium materiałów funkcjonalnych
(spektrofotometr UV-VIS-NIR, mikroskop optyczny, drukarka do cienkich warstw, profilometr)
PLANOWANE NAKŁADY
RAZEM:4 750 000 PLN
L5 - ZINTEGROWANE LABORATORIUM PLUS - ENERGETYCZNE
L.p. Nazwa aparatury naukowo - badawczej
1Demonstracyjny kompletny układ (instalacja) PVT (ogniw fotowoltaicznych z
produkcją ciepła)/PC(pompy ciepła)/PCM (opcjonalnego układu magazynowania ciepła) - projekt, dostawa, montaż i uruchomienie systemu
2Demonstracyjno użytkowy układ kogeneracyjny/trigeneracyjny (z produkcją chłodu) wykorzystujący technologię ORC z kotłem na biomasę/gazowym lub
silnik gazowy)
3 Demonstracyjno-użytkowy zespół turbin wiatrowych małej mocy
4Stanowisko demonstracyjno badawcze mikrokogeneracji „elementy smart grid”
-poligon doświadczalny kilku obiektów o mocy ok.1-30kW (różne techologie, np.: silnik spalania wewnętrznego i zewnętrznego, ORC, ogniwo paliwowe)
5
System monitorowania i zarządzania energią w budynku (Building Management System). Stanowisko zdalnego i inteligentnego sterowania pracą mikrobloków
kogeneracyjnych – „micro smart grid” (wyposażenie central, Jablonna i Gdańsk, oprogramowanie, sprzęt komputerowy).Stanowisko sterowania procesami w
tym budowa, rozbudowa i bieżące utrzymanie pracysieci teleinformatycznych, serwerowni, obsługi ruchu internetowego
wychodzącegoi wchodzącego, centrali telefonicznej, centrum monitoringu.
Prace badawcze w zakresie zastosowania rozwiązań informatycznych i systemowych w energetyce
PLANOWANE NAKŁADY RAZEM: 13 490 000 PLN
SUMA CAŁOŚCI: 34 000 000 PLN
Współpraca naukowa
• Instytut Maszyn Przepływowych PAN • Politechnika Warszawska • Uniwersytet Warmińsko – Mazurski w Olsztynie• Szkoła Głowna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie• Politechnika Gdańska • Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN • Instytut Badań Systemowych PAN w Warszawie• Instytut Inżynierii Chemicznej PAN w Gliwicach
Główni partnerzy naukowi
• LOTOS• ENERGA SA,
• TAURON Polska Energia SA,
• KGHM Polska Miedź SA.
• Siemens AG.
Współpraca przemysłowa
• Roboty budowlane - 45,1 mln zł• Wyposażenie – 35,3 mln zł• Budowa sieci komputerowych – 1,6 mln zł• Nabycie wartości niematerialno prawnej - 100 tyś zł• Pozostałe – 7,6 mln zł
BUDŻET PROJEKTU
39,4%50,3%
8,4%
1,8%
0,1%
za nami…
Rozstrzygnięcie przetargu na Inżyniera Kontraktu: grudzień 2012 r.-IK reprezentuje Zamawiającego-jego obowiązkiem jest nadzór nad inwestycją- monitoring zgodności realizacji z przyjętym harmonogramem rzeczowo-finansowym - odbiory częściowe robót, instalacji
przed nami…Rozstrzygnięcie przetargu na Głównego Wykonawcę Inwestycji - III. 2013Zatwierdzenie projektu budowlanego, uzyskanie pozwoleń na budowę - X. 2013
Uruchomienie przetargu na zakup aparatury badawczej - VI. 2013
Rozpoczęcie budowy - XI. 2013
Rozpoczęcie instalacji aparatury badawczej i sieci komputerowej - IX. 2014
Zakończenie budowy - XII. 2014
ZAKOŃCZENIE INWESTYCJI
Odbiór i uruchomienie Centrum Badawczego - XII. 2014
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ