Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym
Elektrociepłownia OZE zapewni energię lokalnym odbiorcom, gdy jej najbardziej potrzeba.
Przyzwyczailiśmy się do myśli, że ciepłownia ma wytwarzać ciepło, a prąd niejako przy okazji. W nowym projekcie Narodowego Centrum Badań i Rozwoju to produkcja prądu, do tego w 100% z odnawialnych źródeł energii (OZE), wysuwa się na pierwszy plan. Dlaczego? Chodzi o stabilizację sieci energetycznej przyszłości, która nie będzie już bazować na paliwach kopalnych. Przedsięwzięcie „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym”, o którym tu mowa, to druga w ostatnim czasie inicjatywa NCBR w zakresie bezemisyjnego ciepłownictwa, realizowana ze wsparciem Funduszy Europejskich i inspirowana strategią Europejskiego Zielonego Ładu. Celem jest opracowanie rozwiązań, które umożliwią modernizację systemów ciepłowniczych lub elektrociepłowniczych. Fundamentalna zmiana polega na tym, że cały system będzie spinać układ kogeneracyjny wytwarzający jednocześnie energię i ciepło użytkowe ze zmagazynowanej energii OZE.
Elektrociepłownie oparte o OZE mogą stabilizować sieć energetyczną oraz zaspokajać lokalne zapotrzebowanie na ciepło i energię elektryczną. Dlatego NCBR wspiera rozwój innowacji w obszarze elektrociepłownictwa zasilanego systemami energetyki odnawialnej, jak np. farmy fotowoltaiczne, farmy wiatrowe, biogazownie, instalacje zielonego wodoru, pompy ciepła, magazyny ciepła i energii elektrycznej. Ważną funkcją nowatorskiej elektrociepłowni będzie równoważenie lokalnego rynku energii elektrycznej. Ekonomię przedsięwzięcia oraz bezpieczeństwo ciągłości świadczenia usług będzie poprawiać obecność w tym projekcie kogeneracji OZE (np. w oparciu o biogaz lub zielony wodór). Jej zasadniczą rolą jest produkcja i sprzedaż energii elektrycznej w czasie, gdy jej cena rynkowa jest najwyższa, czyli gdy jej najbardziej brakuje.
Elektrociepłownie, podobnie jak wszystkie instalacje wykorzystujące paliwa kopalne, borykają się z rosnącymi kosztami uprawnień do emisji dwutlenku węgla. W efekcie powoduje to spadek rentowności elektrociepłowni. Obecnie tona CO2 kosztuje już ponad 50 euro, co oznacza, że w ciągu roku cena ta wzrosła aż o 30 euro, a w okresie czterech lat – o 45 euro! Ten wzrost cen odczuwamy już zresztą w naszych portfelach.
Przestarzałe instalacje przysparzają też innych problemów – ich emisja negatywnie wpływa na nasze zdrowie i środowisko. Podczas spalania paliw stałych do atmosfery emitowany jest dwutlenek węgla, a wzrost jego stężenia wiązany jest z postępującymi zmianami klimatycznymi. To m.in. przez CO2 w atmosferze „zatrzymuje się” więcej promieniowania słonecznego, co powoduje globalne ocieplenie.
Przyjazna transformacja
Przebudowa gospodarki wynikająca z odchodzenia od paliw kopalnych to szansa dla polskich przedsiębiorstw, możliwość rozwoju nowych produktów i technologii, a w skali kraju – otwarte drzwi do budowy przemysłu opartego o zasady Europejskiego Zielonego Ładu. Mając to na uwadze, Narodowe Centrum Badań i Rozwoju rozpoczyna przedsięwzięcie „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym”, finansowane z Funduszy Europejskich w ramach Programu Inteligentny Rozwój. Nabór wniosków prowadzony będzie do 25 czerwca br.
Jest to już drugi projekt ciepłowniczy – po zainicjowanym w ubiegłym miesiącu przedsięwzięciu „Ciepłownia Przyszłości, czyli system ciepłowniczy z OZE” (tu termin naboru upływa 14 czerwca br., o godz. 12.00). W obydwu przypadkach ogłoszone postępowania odbywają się w trybie zamówień przedkomercyjnych (PCP). Formuła ta, polegająca na zamawianiu prac badawczo-rozwojowych, została dostosowana do pozyskiwania rozwiązań niedostępnych na rynku. Jednak o ile „Ciepłownia Przyszłości” skupia się na produkcji ciepła, o tyle istotnym elementem nowego przedsięwzięcia jest kogeneracja OZE.
– Elektrociepłownictwo bez wątpienia jest obszarem, w którym ogniskują się istotne potrzeby technologiczne, społeczne i klimatyczne naszego kraju, a jednocześnie potencjał badawczo-rozwojowy. Odchodząc od spalania paliw kopalnych w energetyce i ciepłownictwie, musimy zmodernizować wszystkie przestarzałe instalacje. Dlatego inicjujemy kolejne przedsięwzięcia, które przyczynią się do transformacji tego sektora w Polsce – mówi Wojciech Kamieniecki, dyrektor Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. – Jakie wyzwanie badawcze stawiamy tym razem? Chcemy, żeby wykonawcy stworzyli innowacyjny i uniwersalny model systemu elektrociepłowniczego, który z jednej strony umożliwi dostarczanie do naszych domów ciepła pozyskanego ze źródeł odnawialnych, a z drugiej – pozwoli na wykorzystanie elektrociepłowni jako elementu lokalnego systemu elektroenergetycznego, wpływającego stabilizująco na udział w nim jednostek produkujących energię z odnawialnych źródeł oraz pozwalającego na aktywne uczestniczenie elektrociepłowni w tym systemie. Wiąże się to również z korzyściami ekonomicznymi, co wynika chociażby z możliwości sprzedaży i kupna energii elektrycznej OZE – dodaje.
Jak zaznacza dyrektor Kamieniecki, unikalne jest też to, że wszystkie stworzone koncepcje elektrociepłowni wraz ze wszystkimi obliczeniami zostaną opublikowane dla całego rynku. Oznacza to, że każda ciepłownia w Polsce będzie mogła się zapoznać z wynikami badań i z nich skorzystać w procesie modernizacji swojej infrastruktury.
Warunki brzegowe nowych instalacji
Kim są adresaci przedsięwzięcia „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym”? NCBR nie określa tu katalogu zamkniętego. Ale z pewnością trzeba mieć pomysł, wymagany potencjał i wolę opracowania rozwiązania w postaci innowacyjnego i uniwersalnego modelu systemu elektrociepłowniczego.
Jego kluczowym elementem ma być układ kogeneracyjny wytwarzający energię ze zmagazynowanej energii OZE, w którym moc zainstalowana elektryczna jednostki kogeneracji wynosi co najmniej 450 kWe, przy równoczesnym pozyskiwaniu ciepła w kogeneratorze OZE. Pozyskane ciepło musi zostać zmagazynowanie i/lub dostarczone do odbiorców końcowych. Kogeneracja będzie realizowana w 100% OZE z wykorzystaniem np. biogazu lub wodoru z OZE.
Minimum 80%, a może nawet 100% energii zasilającej elektrociepłownię będzie pochodziło ze źródeł odnawialnych, tj. ze słońca, wiatru, płytkiej geotermii, aerotermii, substratów pochodzenia rolniczego wykorzystywanych do produkcji biogazu lub z zakupionej energii elektrycznej, również pochodzącej z OZE.
Dla NCBR ważne jest wspieranie rozwoju innowacji w obszarze elektrociepłownictwa zasilanego energią odnawialną w połączeniu z lokalnym bilansowaniem energii. Stąd np. przewiduje się, że w elektrociepłownia będzie mogła kupować energię niejako po sąsiedzku, tzn. od jednostek produkujących ją z odnawialnych źródeł i działających w promieniu 40 kilometrów.
Do tak wyznaczonych celów Wykonawcy będą dochodzić poprzez przeprowadzenie prac badawczo-rozwojowych, opracowanie innowacji procesowych i ewentualnie produktowych oraz usługowych, które będą ułatwiały stabilizację systemu ciepłowniczego i energetycznego. Muszą mieć przy tym cały czas na uwadze zwiększenie wykorzystania odnawialnych źródeł energii w tych elektrociepłowniach, gdzie obecnie energia elektryczna i ciepło użytkowe pozyskiwane są z przetwarzania paliw kopalnych.
Wykonawca w ramach projektu powinien opracować koncepcję modernizacji jak największej części wybranego przez siebie systemu elektrociepłowniczego. Efektem ubocznym produkcji prądu w instalacji będzie ciepło, które będzie oddawane do magazynu energii, a następnie trafi do klientów końcowych. NCBR zakłada, że konwencjonalne elektrociepłownie zostaną stopniowo zastąpione przez instalacje pozyskujące prąd z OZE: np. z wodoru lub biogazu. Proces modernizacji nie może jednak odbywać się kosztem mieszkańców. Stąd istotnym warunkiem stawianym Wykonawcom jest utrzymanie racjonalnych cen energii elektrycznej i ciepła dla odbiorcy końcowego.
Od pomysłu do przemysłu
Na nowy projekt Centrum przewidziano budżet w wysokości 41 mln zł – są to środki z Funduszy Europejskich, z Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój.
W toku ogłoszonego postępowania NCBR wyłoni nie więcej niż 10 Wykonawców. W pierwszym etapie, na który przeznaczono 5 mln zł, będą oni przygotowywać konkurencyjne rozwiązania i przedstawią je w postaci cyfrowych symulatorów systemu elektrociepłowniczego. W wyniku oceny dokonywanej przez zamawiającego na podstawie kryteriów merytorycznych zawartych w dokumentacji przedsięwzięcia liczba uczestników będzie stopniowo redukowana. Jednak nie oznacza to, że ich praca nie zostanie doceniona: Wykonawcy, którzy zakończą etap pierwszy, udostępnią swoje koncepcje modernizacyjne (wraz z wyliczeniami). Będzie to bardzo wartościowy materiał dla całego rynku, który będzie mógł z niego korzystać, bo pokaże mu różne ścieżki migracji.
Pełnoskalowy demonstrator w drugim etapie przedstawi Wykonawca, którego rozwiązanie zostanie uznane za najlepsze. Budżet zarezerwowany na ten cel to 36 mln zł. Następnie NCBR zweryfikuje, czy system ten osiągnął założone parametry efektywności i sprawdza się w perspektywie dwóch sezonów grzewczych. Będzie to też czas na ewentualne czynności optymalizacyjne i naprawcze. Zasadnicza, badawczo-rozwojowa, część przedsięwzięcia zakończy się za 2,5 roku.
Uniwersalność tworzonego modelu systemu elektrociepłowniczego polega na tym, że rozwiązanie w postaci demonstratora technologii będzie skalowalne i powtarzalne, czyli znajdzie zastosowanie również w innych uwarunkowaniach lokalnych.
Inspiracja unijną strategią Green Deal
Sukcesywne odchodzenie od spalania paliw kopalnych wpisuje się w unijną strategię „Europejskiego Zielonego Ładu”, która ma doprowadzić Unię do całkowitej neutralności klimatycznej w 2050 roku.
„Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” jest tylko jednym z dziewięciu nowych przedsięwzięć zainicjowanych przez NCBR, które mają na celu stworzenie nowych technologii dla polskiej gospodarki. W ramach projektów opracowane zostaną również m.in. nowoczesne oczyszczalnie ścieków, ciepłownia przyszłości, budynki efektywne procesowo i energetycznie, innowacyjne biogazownie, systemy wentylacji dla szkół i domów, technologie domowej retencji, magazyny energii elektrycznej oraz magazyny ciepła i chłodu. Wszystkie przedsięwzięcia zostały wybrane pod kątem ich potencjału do masowego wdrożenia i możliwości stania się polską specjalnością.
Szczegółowe informacje oraz dokumentacja przedsięwzięcia „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” znajdują się stronie internetowej Narodowego Centrum Badań i Rozwoju: https://www.gov.pl/web/ncbr
Przedsięwzięcie jest realizowane z Funduszy Europejskich w ramach projektu pozakonkursowego pn. Podniesienie poziomu innowacyjności gospodarki poprzez wdrożenie nowego modelu finansowania przełomowych projektów badawczych (Poddziałanie 4.1.3 Innowacyjne metody zarządzania badaniami Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014 - 2020, nr POIR 04.01.03-00-0001/16).
Projekt finansowany jest ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.