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.

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.

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.

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 r.

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.

Sukcesywne odchodzenie od spalania paliw kopalnych wpisuje się w unijną strategię „Europejskiego Zielonego Ładu”, która ma doprowadzić Unię do całkowitej neutralności klimatycznej w 2050 r.

„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 na stronie internetowej Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

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.

Źródło: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju