GMINNE / LOKALNE CENTRA ENERGETYCZNE

GMINNE / LOKALNE CENTRA ENERGETYCZNE Jan Kiciński Przy współpracy: J. Mikielewicz, E. Ihnatowicz, D. Butrymowicz, P. Lampart, S. Bykuć, G. Żywica

REWOLUCJA ENERGETYCZNA NA ŚWIECIE – TRZY FILARY: • STANOWISKO USA – MNIEJ DROGIEJ ROPY OD NIEDEMOKRATYCZNCH KRAJÓW NAFTOWYCH • NOWA POLITYKA ENERGETYCZNA UE – SŁYNNE 3X20, EMISJA CO2 KRYTYCZNA • ŚWIATOWY WYBUCH INNOWACYJNYCH TECHNOLOGII ENERGETYCZNYCH NOWY TREND: ROZPROSZONA ENERGETYKA ODNAWIALNA PRODUKCJA EKOLOGICZNEJ ENERGII W SKOJARZENIU: POLIGENERACJA ŹRÓDŁA ŚWIATOWE: NAJBARDZIEJ EFEKTYWNA TECHNOLOGIA TO ZGAZOWANIE FERMENTACYJNE ROŚLIN ENERGETYCZNYCH I KONWERSJA BIOMETANU W SKOJARZENIU (AGREGATY KOGENERACYJNE: SPRAWNOŚĆ KONWERSJI ENERGII PIERWOTNEJ NA ENERGIĘ KOŃCOWĄ (CIEPŁO, PRĄD): 85%

Zielony Duch Kapitalizmu – Zielona rewolucja Proces przemian ilustruje np.: transformacja koncernu General Electric (USA) Prezes Jeff Immelt: „Ostra polityka klimatyczna nie tylko nie grozi amerykańskiej gospodarce, lecz wręcz jest warunkiem jej rozwoju” Raport McKinsey: Konsekwencje redukcji CO2 w USA: nakłady antyemisyjne będą zrównoważone z naddatkiem przez zmniejszenie zużycia energii, wpływy ze sprzedaży nowych technologii i uniezależnienia się od importu surowców. Jeff Immelt: „Potrzebne jest silne polityczne przywództwo, a mniej wiary w wolny rynek”. Rada dla Polski: Dziś waszych argumentów już nikt nie przyjmie. Spóźniliście się, a więc weźcie się do roboty i nie walczcie z UE o emisje. Źródło: Polityka, wyd.16, październik 2008, Niezbędnik Inteligenta, Edwin Bendyk, Zielony duch kapitalizmu

TENDENCJE: ENERGETYKA ROZPROSZONA oparta na odnawialnych źródłach energii – atrakcyjne rozwiązanie 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 CFHP: Poligeneracja rozproszona: duża liczba małych jednostek wytwórczych produkujących ciepło, prąd i paliwa (gazowe lub ciekłe) o małych mocach: „Wirtualne przedsiębiorstwa” (virtual utility) „Energetyka domowa” (home power system) CFHP - Small-scale Combined Fuel, Heat and Power

Przyszłość – kooperacja: Jest taki kraj - Dania Scentralizowana produkcja w połowie lat 80 Zdecentralizowana produkcja dzisiaj Źródło: J. Buzek, referat na Bałtyckim Forum Ekoenergetycznym

Nieefektywny System Zcentralizowany produkcji energii elektrycznej 35% energiizużytej w domu 5% Strat transmisji 60% Strat wytwarzanie en. elektrycznej Konwencjonalnepaliwo lub biomasa 90% energiizużytej w domu Kogeneracja rozproszona: Efektywna produkcja energii elektrycznejw Mini-i Mikrosiłowniach 10% Strat Wytwarzania ENERGETYKA ROZPROSZONA - ZALETY

Energia odnawialna - obecne wyobrazenia: biomasa wykorzystana we współspalaniu, hydroenergetyka przepływowa i energetyka wiatrowa. Czyli na rynku końcowym reprezentowana jest obecnie tylko w postaci energii elektrycznej. Według tych wyobrażeń nie wypełnimy celów pakietu 3x20. Konieczne są nowe technologie. ceny uprawnień do emisjiCO2 Najgorsze: bloki węglowe Najlepsze: technologie biomasowe 10 euro/tonę 40 euro/tonę Najlepsze: Biometanowe źródło kogeneracyjne Najgorsze: bloki na wegiel kamienny i brunatny 1. – blok jądrowy, sieć przesyłowa, 2 – blok na węgiel brunatny, sieć przesyłowa, 3 – blok na węgiel kamienny, sieć przesyłowa, 4 – kogeneracyjne źródło gazowe, sieć 110 kV, 5 – kogeneracyjne źródło gazowe, sieć ŚN, 6 – kogeneracyjne źródło gazowe, sieć nN, 7 – zintegrowana technologia wiatrowo-gazowa, sieć 110 kV, 8 – biometanowe źródło kogeneracyjne, sieć ŚN, 9 – mała elektrownia wodna, sieć ŚN, 10 – ogniwo paliwowe. Źródło: J. Popczyk – Program IERE, H. Kocot.

Opłacalność produkcji Źródło: J. Buzek, referat na Bałtyckim Forum Ekoenergetycznym

A u nas? • Podstawowe aktualne dokumenty: • Polityka Energetyczna Polski – Strategia do 2030 roku. • Projekt Ministerstwa Gospodarki • Program IERE (Innowacyjna Energetyka. Rolnictwo Energetyczne) • Projekt Ministerstwa Gospodarki/Rolnictwa • Program Rozwoju Biogazowni Rolniczych • Projekt Ministerstwa Gospodarki/Rolnictwa Bezpieczeństwo energetyczne - energia z własnych zasobów - energetyka odnawialna Generacja rozproszona - Lokalne wykorzystanie zasobów Produkcja energii w skojarzeniu: kogeneracja i poligeneracja w małej skali Gminne Centra Energetyczne, Domowe Mikrosiłownie Kogeneracyjne

UE: CELE NA ROK 2020 20% redukcja emisji gazów cieplarnianych 20% ograniczenie zużycia energii 20% udział odnawialnych Pakiet klimatyczno-energetyczny wymusi zupełnie nowe spojrzenie i nowe kalkulacje w polskiej energetyce Obecne wyobrażenia o energetyce odnawialnej to: biomasa wykorzystana we współspalaniu, hydroenergetyka przepływowa i energetyka wiatrowa. To spojrzenie musi się zmienić. Wzrośnie rola rolnictwa energetycznego i technologii biomasowych Koszty zakupu uprawnień do emisji CO2 wszystko zmienią Energetyka odnawialna jest dotowana ( certyfikaty „zielone”, „czerwone” i „żółte” kosztują) ale energetyka węglowa będzie też droga - koszt koniecznego zakupu uprawnień do emisji CO2.

STRUKTURA I PERSPEKTYWY ROZWOJU ENERGETYKI ODNAWIALNEJ W POLSCE 2000 źródło: Energia elektryczna ze źródeł niekonwencjonalnych i odnawialnych w zakupach zakładów energetycznych, Biuletyn URE 5/2001, Kamieński Z. (M.G.)Stan obecny i perspektywy rozwoju wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych w PolsceECO-€URO-ENERGIA 2007 2006 2.5-3 % Udział OZE w produkcji energii elektrycznej 2010 7.5 % Rosnący udział biomasy!!!

ROLNICTWO ENERGETYCZNE - PROGRAM IERE Podsumowanie: podstawowe założenia i przesłanki - rok 2020: Użytki rolne: 18.6 mln ha Użytki rolne niezbędne do pokrycia potrzeb żywnościowych 7.4 mln ha Dostępne zasoby dla rolnictwa energetycznego 11.2 mln ha Do 2020 r. wykorzystamy 25% użytków rolnych czyli 4.65 mln ha = ok.. 2 mln ha ekwiwalentnych 2 mln ha ekw. =160 TWh na rynku energii pierwotnej z rolnictwa energetycznego Ponadto: 20 TWh z energii wiatrowej 6 TWh z energii wodnej ---------------------------------------------------------------- Razem: 166 TWh zenergii odnawialnej Ile to będzie ? Szacowany Rynek energii końcowej w Polsce w 2020: Energia elektryczna: 190 TWh Energia cieplna: 240 TWh Paliwa transportowe: 210 TWh ------------------------------------------------------------------ Razem 640 TWh Oznacza to, że udział energii odnawialnej może wynieść 166/640 = ok.. 26% w 2020r !!! Polska w 2020 ma mieć wg założeń pakietu 3x20 15% udziału energii odnawialnych w całym polskim rynku energii końcowej obejmującej energię elektryczną, cieplną i paliwa transportowe, czyli wystarczy ok.. 100 TWh. A zatem: Polska może z nadwyżką wypełnić nasze zobowiązania względem UE wynikające z pakietu 3x20 Źródło: J. Popczyk, Program IERE

Redukcja emisji CO2 (gazów cieplarnianych) Roczna emisja całkowita CO2 wynikająca ze spalania węgla kamiennego i brunatnego - 254 mln ton Przydział na 2008 przyanany przez KE - 208.5 mln ton Brakuje: 45.5 mln ton uprawnień CO2, Przyjmując koszt brakujących uprawnień ok.. 140zł/t CO2 daje to sumę 6.37 mld zł Tymczasem tylko 1 mln ha ekw. obniża emisję CO2 o 56 mln ton! (w wyniku substytucji spalania węgla kamiennego i brunatnego).Ten 1 mln ha ekw. jest realny już w 2013r. Ile Centrów Energetycznych ? Skala wyzwań Zakładamy, że Gminne Centrum Energetyczne może składać się z modułów kogeneracyjnych CHP-ORC o mocy elektrycznej 1 MWe i cieplnej 4MWc(moc całkowita modułu kogeneracyjnego ok.. 5.5 MW uwzględniając straty przy sprawności 90%). Załóżmy,że Centrum pracuje w okresie 0.75 roku przy sprzedaży również chłodu (reszta to okres postoju ) Czyli 5.5 MWx0.75x12 miesięcyx30 dnix 24 h = 36 GWT Do roku 2020: Aby przerobić 160 TWh z rolnictwa energetycznego wg programu IERE (2 mln ha ekw. 2020 rok) Potrzeba 160 TWh / 36 GWh = 4440 = ok.. 5000 Gminnych Centrów Energetycznych!!! (biogazowni skojarzonych z modułami kogeneracyjnymi ) o łącznej mocy elektrycznej 5000 MW. W Polsce mamy 2489 gmin, czyli wypada ok.. 2 biogazownie w każdej Gminie Do roku 2013: powinniśmy wybudować zakładając wykorzystanie 1 mln ha ekw. (wg programu IERE) 65 TWh / 36 GWh = 1800 Gminnych Centrów Energetycznych

OZE w Polsce: Scenariusze do 2020: • I. Do 2013 – zagospodarujemy 1 mln ha ekw, wybudujemy potrzebną ilość biogazowni i urządzeń kogeneracyjnych, • a także wybudujemy inne źródła odnawialne (siłownie wiatrowe, wodne) i wypełniamy z nadwyżką zobowiązania Polski • wynikajace z pakietu 3x20. • W efekcie możemy zgodzić się na pełny system aukcyjny w handlu przydziałami emisji CO2 w sektorze energetycznym, • tak jak planuje to Komisja Europejska. Oznacza to, że od 2013 r. producenci energii będą musieli nabywać na aukcjach • 100 % potrzebnych uprawnień do emisji CO2 (tzw. pełny aukcjoning). • Przy dalszej rozbudowie potencjału rolnictwa energetycznego do 2020 (zagospodarowanie 2 mln ha ekw) • możemy czerpać korzyści z handlu przydziałami uprawnień do emisji CO2. • Nie zdołamy wypełnić powyższego scenariusza. Takie obawy ma polski rząd i wielu ekspertów. Polska proponuje • rozwiązanie alternatywne, czyli aukcjoning częściowy: 2013 zakup tylko 20% uprawnień-reszta za darmo, w 2020 100% • zakupu na aukcji. Pomiędzy tymi latami stopniowy wzrost kwoty aukcyjnej. • Polska propozycja ma poparcie kilku krajów. Rząd polski uważa, ze czysta Europa tak, ale nie za wszelką cenę i nie • poprzez wyeliminowanie węgla z jej terytorium. Takie działania obniżą konkurencyjność unijnej gospodarki i zwiększą • globalną emisję CO2. • Bariery. Czy je pokonamy? • Brak na terenach Gmin infrastruktury sieci elektroenergetycznych umożliwiających pełny odbiór wyprodukowanej energii • Niestabilność rozwiązań prawnych np.: nagłe zmiany akcyzy. Polskie regulacje prawne i narodowy system wspierania • OZE muszą ulec zmianie. Propozycja: jednolity system certyfikacji zielonej energii elektrycznej, zielonego ciepła, • zielonego gazu i zielonej benzyny [J. Popczyk]. • Długofalowa i spójna strategia rozwoju sektora OZE - priorytet rządu • Brak czytelnego rynku biomasy. Trzeba przełamać niechęć dużych przedsiębiorstw energetycznych do tworzenia grup • producenckich skupiających małych i średnich producentów biomasy. • - Brak krajowych wymagań co do jakości biogazu, nierównomierne rozmieszczenie gazowej sieci dystrybucyjnej. • A zatem: Jaki scenariusz? • Plany Ministerstwa Gospodarki: • „Program rozwoju biogazowni rolniczych” luty 2008. Do 2020 w każdej Gminie przynajmniej jedna • biogazownia rolnicza. Łączna moc el. 2-3 tys. MW. • 2. Program IERE ?

Gminne / Lokalne Centra Energetyczne na bazie upraw energetycznych Biogazownie / biorafinerie skojarzone z urządzeniem poligeneracyjnym Prąd Biogazownia rolnicza fermentacyjna Urządzenie Poligeneracyjne CHP-ORC Kukurydza Ciepło Dedykowane uprawy roślin energetycznych Biogaz (biometan) Chłód Transport drogowy CNG i LNG. Zatłaczanie do istniejacych sieci gazowych na gaz ziemny Biomasa wodna Paliwa II generacji Biorafinera Uprawy roślin lignocelulozowych Biometanol Wierzba

Biogazownie zintegrowane z modułami kogeneracyjnymi CHP. Klasyfikacja Domowe Siłownie Kogeneracyjne mikroCHP-ORC 1-5 KWe Obiekty użyteczności publicznej mikroCHP-ORC do 50 KWe Mikrobiogazownie Biogazownie rolnicze Gminne Centra Energetyczne miniCHP-ORC 0.1 – 1.5 MWe Biogazownie komunalne / utylizacyjne Biogazownie Energetyczne Gminne Centra Energetyczne CHP-ORC 0.5 – 2 MWe

Biogazownie / Biorafinerie Biomasa Roślinna. Uprawy dedykowane np.: kukurydza Zaczyn fermentacyjny np.: gnojowica szczepionki Odpady komunalne, ścieki Biomasa lignolelulozowa np.: wierzba Biomasa roślinna Biogazownia Rolnicza Fermentacyjna (technologie rozwojowe) Biogazownia Komunalna Utylizacyjna (technologie najbardziej opanowane) Biorafineria (technologie rozwojowe) Biometanol Biogaz / Biometan

Szacowany koszt instalacji GCE Według obliczeń szacunkowych w Polsce potrzeba ok. 5000 GCE o mocy elektrycznej 1 MW (5000 MW mocy elektrycznej) 5000 x 29 mln zł = 145 mld zł gdyby zastosować tylko biogazownię + ORC 5000 X 23 mln zł = 115 mld zł Źródło: W. Miąskowski ,K. Nalepa UWM Olsztyn

Korzyści z tworzenia GCE produkcjaenergetycznado 4 mln ha produkcjażywności 2,3 mln ha odłogów i ugorów Zagospodarowanie odpadów produkcyjnych i komunalnych zmiana struktury produkcji rolniczej i aktywizacja niewykorzystanych obszarów stworzenie miejsc pracy100-150 tyś wytworzenie 125TWhenergii z OZE (22% udziału w polskim rynku energii) zmniejszenie emisji CO2o 55 mln ton rocznie Źródło: W. Miąskowski, K. Nalepa UWM Olsztyn

Co proponujemy? Tam gdzie już istnieje zapotrzebowanie na ciepło (w gminach lub u odbiorców indywidualnych) zamiast tradycyjnej modernizacji przestarzałych kotłowni ( modernizacji na biomasę lub biogaz ) i w dalszym ciągu wytwarzania tylko ciepła proponujemy modernizację połączoną z wytwarzaniem ciepła i prądu a więc z wyposażeniem kotła w generator prądu. Proponujemy wytwarzanie „zielonego prądu” w kogeneracji w małej i rozproszonej skali bazujące na lokalnych zasobach biomasy, czyli właśnie mCHP W efekcie otrzymujemy znacznie wyższą „sprawność ekonomiczną”, ponieważ rynkowa cena prądu jest znacznie wyższa niż ciepła. Wskaźniki ekonomiczne wypadają jeszcze lepiej w przypadku poligeneracji, czyli produkcji dodatkowo chłodu (cena chłodu jest najwyższa ) W przypadku małych mocy kalkulacja musi być inna: kocioł i tak musimy mieć. W mCHP dodatkowo otrzymujemy prąd. Prąd elektryczny jest tu jako „byproduct” ok.. 10-20% mocy – to czysty zysk.

Możliwe rozwiązania techniczne Technologia ORC (Organic Rankine Cycle) na czynniki niskowrzące dla obiegów parowych Mini – i Mikroturbin w kogeneracji Wg naszej opinii jest to najbardziej obiecująca technologia o krótkim horyzoncie czasowymrealizacji Miniturbiny (Gminne Centra Energetyczne) Moc Cieplna: kilkaset KW do 5 MW Moc elektr. Kilkadziesiąt KW do 1 MW Mikroturbiny (Domowe Mikrosiłownie Kogeneracyjne) Moc Cieplna: kilkadziesiąt KW Moc elektr. Kilka do kilkanaście KW mCHP-ORC DWA ODRĘBNE OBIEGI: CZYNNIK NISKOWRZĄCY I WODA CZYNNIK NISKOWRZĄCY W POSTACI CIECZY WODA GORĄCA CZYNNIK NISKOWRZĄCY W POSTACI PARY

Dlaczego ORC ? (na czynnik niskowrzący) Cechy układów ORC w skali mini i mikro: oferują (jako jedyne) wysoką elastyczność kogeneracji, w tym zapewniają w łatwy sposób możliwości poligeneracji możliwe rozwiązania modułowe: dostosowanie do istniejącej infrastruktury, obniżenie kosztów, wymagane niskie kwalifikacje personelu do montażu, obsługi i serwisowania zapewniają elastyczność współpracy z różnymi źródłami energii (także ciepło odpadowe) występują tu niższe temperatury do ok.. 200 stop.C, podczas gdy w turbinie parowej ok.. 400 C, a wiec tańszemateriały Nasze założenia w mCHP energia elektryczna będzie produkowana jako produkt uboczny –dodatkowy, przy zapewnieniu normalnej produkcji ciepła, tym samym wykorzystując lepiej dostarczaną energiędo domu zmniejszając globalnie emisje szkodliwą dla środowiska towarzyszącą produkcji ciepła i energii elektrycznej. mCHP może produkować ciepło i energię elektryczną z energii odnawialnych i tradycyjnych. w najbliższych trzech latach mCHP będzie na rynku i spotka się z oczekiwaniami wielu przyszłych użytkowników. Okres spłaty mCHP wynosi ok. 4-5 lat.

FILOZOFIA POLIGENERACJI Stan obecny: modernizacja kotłowni ciepło użytkowe węgiel biomasa Wady: przestarzała infrastruktura kotłowni - częściowo modernizowana w oparciu o tradycyjne technologie, bardzo duża konkurencja na rynku; niska atrakcyjność w porównaniu z indywidualnymi systemami grzewczymi Przyszłość: poligeneracja mCHP ORC energia elektryczna biomasa ciepło użytkowe biogazownia klimatyzacja Na bazie ciepła uzyskiwanego z biomasy lub biogazu – produkcja ciepła użytkowego, energii elektrycznej i chłodu w innowacyjnej modułowej technologii z mikroturbiną ORC

Zastosowanie kogeneracji pozwala na pełne wykorzystanie egzergii ciepła (potencjału temperaturowego) 985oC 85oC 80 kW ciepła Tyle trzeba paliwa bez kogeneracji by uzyskać ciepło i prąd 20 kW en. elektr. z elektrowni zaw. (33% sprawności) 80 kW ciepła + 20 kW energii elektrycznej z mikrosiłowni (20 % sprawności) – 100 kW ciepła napędowego) Tyle mniej potrzeba paliwa w kogeneracji by uzyskać tą samą ilość ciepła i prądu Oprac. D. Butrymowicz, J. Kiciński, P. Lampart

Minisiłownia mCHP ORC – Sprawność energetyczna i ekonomiczna energia elektryczna 20% Sprawność energetyczna obu układów (z kogeneracją lub bez ) jest podobna Założenie: max: 20% udział en. elektr. biomasa ciepło 80% biogaz Zupełnie inaczej przedstawia się „sprawność ekonomiczna” 53% KOGENERACJA(CIEPŁO I PRĄD) 47% BEZ KOGENERACJI (TYLKO CIEPŁO) Łącznie 70% więcej w kogeneracji Oprac. D. Butrymowicz, J. Kiciński, P. Lampart

Trójgeneracja poprzez zastosowanie mikrosiłowni ORC + klimatyzacja (sezon letni) Ciepło do produkcji wody lodowej (klimatyzacja) 60% biomasa Energia elektryczna 15% biogaz ciepło 25% 52% TRÓJGENERACJA 40% Łącznie 130 % więcej w odniesieniu do produkcji ciepła 8% TYLKO CIEPŁO Oprac. D. Butrymowicz, J. Kiciński, P. Lampart

Poprawa efektywności mCHP poprzez zastosowanie turbiny gazowej w układzie kombinowanym z miniturbiną ORC lub silnikiem spalinowym Oprac. D. Butrymowicz, J. Kiciński, P. Lampart

Kogeneracja „kombinowana”poprzez zastosowanie mikrosiłowni ORC + turbina gazowa energia elektryczna 38% (Tu można przyjąć większy udział niż w ORC) biomasa ciepło 62% biogaz 75% Sprawność „ekonomiczna” KOGENERACJA KOMBINOWANA 25% Łącznie 140 % więcej w odniesieniu do produkcji ciepła TYLKO CIEPŁO Oprac. D. Butrymowicz, J. Kiciński, P. Lampart

MINISIŁOWNIABIOMASOWA mCHP ORC Biogazownia fermentacyjna biometanol woda lodowa czysty wodór Mikroturbina ORC Odbiorniki energii elektrycznej 90°C Generator Opcjonalnie: Biorafineria lignocelulozowa (zgazowarka + rafineria) biometanol biometan olej bioetanol Odbiorniki energii cieplnej woda gaz syntezowy Czynnik niskowrzący olej drewno, pelety Kocioł wielopaliwowy 50°C węgiel Moc elektryczna: od kilkudziesięciu kW do 1 MW

Propozycja rozwiązania modułowego układu ORC minisiłowni biomasowej Specjalne procesy technologiczne (klimatyzacja) Wielokrotny układN x ORC z generatorem 90°C Odbiorniki energii elektrycznej olej Odbiorniki energii cieplnej Obiegi z naturalnym czynnikiem niskowrzącym Kocioł wielopaliwowy 50°C

BIOGAZOWNIA FERMENTACYJNA 0.5 MW NOWOŚĆ: BIOMETAN Z ROŚLIN ZIELNYCH I WODNYCH !!! ( Nie ma takiej instalacji w kraju ) BIOMETAN - UNIWERSALNE ŹRÓDŁO ENERGII Kiszonki Rośliny energetyczne zielne: ślazowiec, kukurydza i wodne Rozdrabniacz i mikser Biogaz (Biometan) Zbiorniki fermentacyjne Uszlachetnianie biogazu Pozostałości z produkcji biopaliw i przemysłu spożywczego Produkt pofermentacyjny

Dlaczego biogaz (biometan) z fermentacji ?  Biogaz otrzymywany w procesie beztlenowej fermentacji metanowej rokuje na przyszłość jako substytut gazu naturalnego i uniwersalne źródło taniej energii wykorzystywanej lokalnie;  Produkcja biometanu jest czysta dla środowiska,  Biometan charakteryzuje się wyższym wskaźnikiem EROEI niż oleje roślinne. Innowacyjność biogazowni  Nowe technologie produkcji roślin energetycznych oraz modele „taśm” produkcji i konserwacji roślin dla ciągłej podaży biomasy energetycznej wraz z niezbędnym zabezpieczeniem logistycznym; • Nowatorskie zasady prowadzenia procesu fermentacyjnego ze względu na kompozycję mikrobiologiczną flory fermentacyjnej w zależności od parametrów wsadu biomasy do fermentacji; • Optymalizacja procesów biochemicznych bioreaktora w zależności od rodzaju biomasy roślinnej, • Wykorzystaniem biogazu w ogniwie paliwowym,

Biogazownie – kierunki rozwoju na przykładzie własnych rozwiązań Krzemieniewski M., Dębowski M., Zieliński M., Jędzrzejewska – Cicińska M. Stacja pilotująca reaktora beztlenowego w Zakładzie Mleczarskim w Łaszczowie

ZINTEGROWANA BIORAFINERIA(0.5 MW 1000 l. etanolu dziennie) NOWOŚĆ: WYTWARZANIE BIOETANOLU Z LIGNOCELULOZY!!! BIOPALIWA II GENERACJI • Procesy chemiczne • hydroliza enzymatyczna • fermentacja cukrów Bioetanol (spirytus) • Surowiec roślinny • uprawy energetyczne • pozostałości roślinne • „otoczenie” • Produkty • paliwa/produkty chemiczne • ciepło/energia elektryczna • Procesy termochemiczne • piroliza (olej pirolityczny) • gazyfikacja (gaz synteowy) Gaz syntezowy (drzewny)

Innowacyjność biorafinerii • Biokonwersja lignocelulozy do cukrów prostych i fermentacja do etanolu, • Wyhodowanie nowych odmian roślin energetycznych o wysokiej wydajności biomasy, • Utylizacja pozostałości poprodukcyjnych i ścieków w uprawach energetycznych, • Współspalanie biomasy lignocelulozowej, • Budowa funkcjonalnych modeli demonstracyjno-eksperymentalnych technologii konwersji roślin lignocelulozowych z upraw energetycznych, BIOETANOL (SPIRYTUS) C2H5OH

MIKROSIŁOWNIE mCHP-ORC W ZAKRESIE MOCY OD KILKUNASTU DO KILKUDZIESIĘCIU KW mCHP-ORC Cechy tego segmentu rynku - Olbrzymi, potencjalny rynek, masowy indywidualny odbiorca - Opłacalność ekonomiczna: prąd elektryczny jako „byproduct” ok.. 10-15% mocy – to czysty zysk. Kocioł i tak musimy mieć, - - Łatwa możliwość trójgeneracji, czyli produkcji również chłodu, a więc wykorzystanie cały rok

Domowa Mikrosiłownia Kogeneracyjna Mikro-siłownia zastępuje kocioł w układzie centralnego ogrzewania • Zapotrzebowanie rynku w UK ocenia sie na kilka millionow • Energia pierwotna wykorzystywana jest w ok. 90% • Jednostki do 50 kWel

Domowa Mikrosiłownia Kogeneracyjna Rozwiązania stosowane

Mikroturbina Kogeneracyjna ORC Nowy projekt IMP PAN N = 3 kW n = 98000 rev/min Turbina jednostopniowa typu radialnego Widok izometryczny Model MES

Mikroturbina Kogeneracyjna ORC Nowy projekt IMP PAN Łożyska Foliowe specjalnego typu smarowane czynnikiem roboczym Widok izometryczny Model MES

PROJEKT IMP PAN Mikroturbina jednostopniowa typu radialnego Ne = 3 kW n = 98000 rev/min

PROJEKT IMP PAN Kocioł 25 KWc - Biomasa /pelety

O2 TECHNOLOGIE STUDYJNE Koncepcja systemu magazynowania energii Odbiorniki energii elektrycznej Układy PV (fotowoltaika) Prąd przemienny Klimatyzacja solarna Sterowanie elektrownia wiatrowa Ogniwa paliwowe Moc elektr. 8 KW Moc cieplna 3 KW WIATR Prąd przemienny Magazyn energii: sprężone powietrze Prąd stały 8KW ultra-niskospadowa elektrownia wodna wodór tlen Produkcja H2 Prąd przemienny

Wiatraki o osi poziomej Wiatraki o osi pionowej Mikrosiłownia Wiatrowa Tani wiatrak dla gospodarstw indywidualnych Dlaczego turbiny wiatrowe ? • Najlepsze warunki dla rozwoju energetyki wiatrowej • Wielu potencjalnych użytkowników turbin wiatrowych • Przewidywana niska cena przy masowej produkcji Innowacyjność • Nowe rozwiązania wirników poziomych i pionowych • Zaprojektowanie tanich, lekkich i łatwo rozbieralnych wież • Opracowanie systemów produkcji i wykorzystania energii elektrycznej • Wykorzystanie nowoczesnych, lekkich materiałów na wirniki i wieże Jakie turbiny wiatrowe ? • Spodziewane główne zainteresowanie w mocach 3 kW -sprzedaż w supermarketach • Nasza propozycja musi iść także w większe jednostki 10 – 15 kW dostępne na zamówienie • Należy rozważyć również wielkość przyciągającą uwagę - ~ 500W zachęcającą do pierwszego zakupu

Siłownie wiatrowe małej mocy – Koncepcja magazynu energii WIATR Generator Turbina 1:wiatr do 4 m/s – ładowanie zbiornika powietrzawiatr od 4 m/s – napęd generatora prądu Sprężone powietrze (magazyn energii) Sprzęgło Odbiorniki energii elektrycznej Turbina 2:napęd generatora przy wykorzystaniu sprężonego powietrza

Mikrosiłownie Wodne: Typoszereg turbin niskospadowych dla proekologicznych małych elektrowni wodnych Dlaczego powinniśmy zabiegać o rozwój małej energetyki wodnej w makroregionie północnej Polski? • W naszym makroregionie przeważają rzeki nizinne, o relatywnie niewielkich spadach, poniżej 4 m słupa wody oraz dużym i stałym na przestrzeni roku natężeniu przepływu. • Stopień energetycznego wykorzystania piętrzeń niskospadowych tych rzek jest znikomy. Udział energetyczny obiektów piętrzących w Polsce – około 50% stanowią obiekty niskospadowe, wykorzystane w niewielkim stopniu • KORZYŚCI • Zwiększenie produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych • Poprawa bezpieczeństwa energetycznego w regionie • Zwiększenie ochrony środowiska, głównie poprzez poprawę stosunków wodnych - podniesienie poziomu wód gruntowych • Rozwój infrastruktury turystycznej i rekreacyjnej • Zmniejszenie bezrobocia w regionie

Idealne rozwiązanie - niskospadowe elektrownie wodne z turbinami specjalnej konstrukcji. • parametry typoszeregu turbin niskospadowych : • Spad : H = (1.5 – 4 ) m sł. wody • Przepływ: Q = (0.3 – 12) m3/s • Generowana moc: Pe = (10 – 350) kW • Przewidywana sprawność: h = (75 – 85)% • Wyróżnik szybkobieżności: nSQ = (250-280) Innowacyjność • nowy układ łopatkowy turbiny wodnej rurowej o wysokim wyróżniku szybkobieżności zaprojektowany z wykorzystaniem nowoczesnych metod obliczeniowych i badawczych, • układ sterowania pracą turbiny z uwzględnieniem zmiany szybkości obrotowej jej wirnika, • nowoczesna metoda projektowania turbin wysokobieżnych zweryfikowaną na podstawie badań doświadczalnych modelu, • metoda optymalizacji wykorzystania zasobów wodnych z uwzględnieniem aspektów środowiskowych i • nowąmetodę określania jednostkowej energii hydraulicznej turbiny wodnej na niskie spady.

Gminne Centra Energetyczne w Makroregionie Polski Północnej - jakie szanse? Gmina Kępice Zaplecze Badawcze – Finansowanie Projektów Badawczo-Rozwojowych: Projekt „kluczowy” z listy indykatywnej „Kompleksy agroenergetyczne…” POIG Projekt „klastrowy” BKEE „Ekosiłownie Poligeneracyjne” POIG Zaangażowanie firm i koncernów: Grupa Kapitałowa ENERGA SA (Nowe Podmioty:CBR, RNT) Nowa strategia w zakresie odnawialnej energetyki rozproszonej Zaangażowanie Gmin i Powiatów Kisielice Gniewino Kwidzyń Zaangażowanie Pomorskiego Urzędu Marszałkowskiego

Klastery Innowacyjne Regiony Wiedzy i Innowacji • Koordynacja klastrów poprzez • POLSKIE PLATFORMY • TECHNOLOGICZNE lub • WSPÓLNE INICJATYWY • TECHNOLOGICZNE Źródło: J. Buzek, referat na Bałtyckim Forum Ekoenergetycznym

GMINNE / LOKALNE CENTRA ENERGETYCZNE