Narodowe Centrum Badań
i Rozwoju

Projektowana instalacja już w przyszłym roku stanie się aktywnym elementem lokalnego systemu elektroenergetycznego. Elektrociepłownia będzie produkować i sprzedawać energię elektryczną, gdy jej cena rynkowa jest najwyższa, czyli wtedy gdy energii najbardziej brakuje. Swobodne dysponowanie energią elektryczną będzie możliwe m.in. dzięki magazynowaniu wytwarzanego biogazu. W ten sposób wreszcie przełamane zostaną bariery skutecznego zastosowania źródeł odnawialnych w ciepłownictwie i energetyce. Nowatorski system będzie pracował z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii na poziomie bliskim 100% i dostarczał ciepło mieszkańcom w cenie porównywalnej do tradycyjnych systemów wykorzystujących paliwa kopalne. W procesie nie zastosowano spalania biomasy ze względu na obciążenie środowiskowe.

Projekt „Bezpieczna i Czysta Energia dla Sokołowa” znalazł się na szczycie listy rankingowej pierwszego etapu przedsięwzięcia „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym”, realizowanego przez NCBR w ramach Programu Inteligentny Rozwój, ze środków Funduszy Europejskich.

Poziom rywalizacji był wysoki. Pozytywną ocenę uzyskało łącznie 10 zgłoszonych projektów:

• „Bezpieczna i Czysta Energia dla Sokołowa” – autorstwa konsorcjum: ECN Spółka Akcyjna, ENERGOTECHNIKA sp. z o.o., Instytut Certyfikacji Emisji Budynków sp. z o.o., Biogas East sp. z o.o., Przedsiębiorstwo Usług Inżynieryjno-Komunalnych Spółka z o.o.;
• „Elektrociepłownia Przyszłości – PEC w Końskich” – autorstwa konsorcjum: Atende Industries sp. z o.o., Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Końskich, Biuro Studiów, Projektów i Realizacji ,,ENERGOPROJEKT-KATOWICE” S.A.;
• „Słoneczno-Wodorowa Lokalna Elektrociepłownia Krajowa” – autorstwa konsorcjum: PGNiG Termika Energetyka Rozproszona sp. z o.o., Politechnika Wrocławska, PGNiG TERMIKA S.A.;
• „Elektrociepłownia Biogazowa Euros Energy EHC Plant” – autorstwa Euros Energy sp. z o.o.;
• „Elektrociepłownia z ogniwami SOFC zasilana wodorem” – autorstwa konsorcjum: Centrum Badawczo-Rozwojowe im. M. Faradaya sp. z o.o., Instytut Energetyki – Instytut Badawczy, ENERGA Ciepło Ostrołęka sp. z o.o.;
• „Zielony Kogenerator Miejski” – autorstwa konsorcjum: Rafako Innovation sp. z o.o., EC BREC Instytut Energetyki Odnawialnej sp. z o.o.;
• „Kogeneracyjny układ wodorowy wspomagany magazynem ciepła” – autorstwa konsorcjum Enea Ciepło sp. z o.o., Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki „ENERGOPOMIAR” sp. z o.o.;
• „Elektrociepłownia w lokalnym klastrze energetycznym – Euros Energy EHC Plant” – autorstwa Euros Energy sp. z o.o.;
• „Zielone Elektrociepłownie” – autorstwa konsorcjum: Kancelaria Doradztwa Rynku Energii Daniel Raczkiewicz, Agrikomp Polska sp. z o.o., Zielona Energia Michałowo sp. z o.o., Zielone Elektrociepłownie sp. z o.o.;
• „Innowacyjny zeroemisyjny system elektrociepłowni bazującej na odnawialnych źródłach energii i technologiach wodorowych” – autorstwa konsorcjum: Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki; Instytut Badań Stosowanych Politechniki Warszawskiej sp. z o.o., F.H.U. Urządzenia Chłodnicze Marek Czamara.

– Poprzez przedsięwzięcie „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” udowadniamy, że można w polskich realiach wdrożyć system elektrociepłowniczy, który będzie dostarczał odbiorcom ciepło i energię elektryczną, pozyskane co najmniej w 80% ze źródeł odnawialnych. Już pierwsze wyniki prac badawczych, które otrzymaliśmy, pokazują, że udział OZE może wynosić blisko 100%. Wierzę, że to będzie złoty standard dla średniej wielkości systemów ciepłowniczych w naszym kraju – mówi dr Remigiusz Kopoczek, p.o. dyrektor Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Rezultaty przeprowadzonych przez wykonawców prac badawczo-rozwojowych przesądziły o tym, że prototypowa nowatorska elektrociepłownia zasilana OZE powstanie w Sokołowie Podlaskim. To miasto nad Cetynią, położone we wschodniej części województwa mazowieckiego, liczy około 20 tys. mieszkańców, z czego połowę stanowią odbiorcy ciepła systemowego. I właśnie naprzeciw ich potrzebom wychodzi projekt „Bezpieczna i Czysta Energia dla Sokołowa”, opracowany w ramach przedsięwzięcia „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym”. Zbudowany w jego efekcie inteligentny system elektrociepłowniczy, bazujący na modelu gospodarki obiegu zamkniętego, już w pierwszej fazie eksploatacji będzie obejmował aż 40% ciepła systemowego (ogrzewanie mieszkań i innych powierzchni użytkowych w mieście oraz dostarczanie ciepłej wody użytkowej), a docelowo – całość tego systemu w Sokołowie Podlaskim.

– Liczymy na to, że wyłoniona koncepcja przyczyni się do podniesienia bezpieczeństwa energetycznego lokalnej społeczności, ograniczy wpływ nienotowanych od lat podwyżek cen nośników energii na koszty usług komunalnych, wzmocni komfort życia mieszkańców i przysłuży się środowisku. Ale widzimy także szansę na to, że projektowana elektrociepłownia stworzy praktyczną, realną alternatywę dla małej i średniej wielkości systemów ciepłowniczych (do 50 MW) eksploatowanych w setkach polskich miast i przedsiębiorstw. Nie zdziwiłbym się, gdyby z uwagi na innowacyjność technologiczną zastosowanych rozwiązań, projekt zyskał zainteresowanie także za granicą i stał się naszym ambasadorem Europejskiego Zielonego Ładu – zauważa dyrektor Remigiusz Kopoczek.

Silniki kogeneracyjne, pompy ciepła i kocioł biogazowy

Sokołowska elektrociepłownia, zgodnie z założeniami przedsięwzięcia, stanie się aktywnym elementem lokalnego systemu elektroenergetycznego, stabilizując pracę jednostek, które produkują energię z odnawialnych źródeł i borykają się z dobowym oraz sezonowym niedopasowaniem podaży i popytu.

Wydzielona miejska sieć ciepłownicza będzie zasilana energią wytworzoną w układzie silników kogeneracyjnych (CHP), pomp ciepła i kotła biogazowego, gdzie paliwem będzie biometan pochodzenia rolniczego, a w przyszłości również wytwarzany z odpadów przemysłowych i komunalnych. Miejska sieć ciepłownicza będzie dostarczać ciepło o parametrach na poziomie 80/60 stopni Celsjusza, natomiast w przyszłości parametry można będzie obniżyć do poziomu 70/50 stopni Celsjusza, co przyczyni się do zmniejszenia strat w sieci ciepłowniczej.

Układ kogeneracyjny, zasilany biometanem, będzie wytwarzał energię elektryczną i ciepło ze zmagazynowanej „zielonej” energii. Harmonogram jego pracy zależał będzie nie tylko od bieżących potrzeb elektrociepłowni, ale również od rynkowego zapotrzebowania na energię elektryczną, tzn. od  bieżącej ceny sprzedaży/zakupu. Zarządzanie pracą modułu kogeneracyjnego będzie możliwe dzięki magazynowaniu wytwarzanego biogazu, inteligentnemu sterowaniu pracą pomp ciepła typu powietrze/woda.

Opracowany system będzie przygotowany do zasilania wodorem i do wytwarzania sprężonego biometanu (bioCNG), którym będzie można zasilać miejskie autobusy oraz maszyny rolnicze. Docelowo lokalny system energetyczny będzie integrował infrastrukturę elektryczną o łącznej mocy około 10 megawatów, w tym: elektrownie wiatrowe, farmy fotowoltaiczne i zasilane biometanem kogeneratory.

Nasze małe „smart city”

Sokołowski projekt bierze swoje początki ze współpracy grupy partnerów pod przewodnictwem samorządu miejskiego. W 2017 roku z inicjatywy władz miasta został utworzony Lokalny Klaster Energii „Bezpieczna i Czysta Energia dla Sokołowa”. W trakcie jego działalności zawiązał się zespół ekspertów, a następnie konsorcjum, którego liderem jest ECN S.A. – integrator inteligentnych systemów energetycznych. W skład konsorcjum, które zgłosiło projekt do Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, wchodzą także: ENERGOTECHNIKA sp. z o.o. – przedsiębiorstwo specjalizujące się w projektowaniu i budowie centrów energetycznych zakładów przemysłowych oraz układów ciepłowniczych i kogeneracyjnych; Przedsiębiorstwo Usług Inżynieryjno-Komunalnych Sp. z o.o. w Sokołowie Podlaskim – komunalne przedsiębiorstwo ciepłownicze, prowadzące jednocześnie gospodarkę wodno-ściekową i odpadami komunalnymi na terenie miasta; Biogas East sp. z o.o. – biogazownia rolnicza oraz Instytut Certyfikacji Emisji Budynków sp. z o.o. – firma specjalizująca się w opracowaniu koncepcji multisystemów energetycznych, dynamicznych obliczeniach symulacyjnych oraz ocenie sposobów ogrzewania budynków w kontekście walki ze smogiem i globalnym ociepleniem, w oparciu o własny niezależny system oceny, certyfikacji i znakowania.

– Udział w przedsięwzięciu ogłoszonym przez NCBR to naturalna konsekwencja wynikająca zarówno ze strategii Lokalnego Klastra Energii „Bezpieczna i Czysta Energia dla Sokołowa”, jak i celów przyświecających konsorcjum powołanemu przez członków klastra. Chcemy nie tylko rozwiązywać lokalne problemy oraz wspierać przedsiębiorców i samorządy powiatu sokołowskiego w zaplanowaniu i przeprowadzeniu sprawiedliwej transformacji energetycznej, ale także tworzyć rozwiązania referencyjne inteligentnych systemów energetycznych dla miast średniej wielkości – mówi Maciej Wąż, prezes zarządu ECN S.A. – Uważamy, że idea „smart city” nie jest zarezerwowana wyłącznie dla dużych miast, a wspierająca strategię rozwoju energetyki koncepcja 3D (digitalizacja, dekarbonizacja, decentralizacja) powinna być realizowana przede wszystkim w miastach powiatowych małej i średniej wielkości. Działanie NCBR mające na celu opracowanie wzorcowej instalacji elektrociepłowni, która sprawdzi się w konkretnym lokalnym systemie energetycznym, stanowi naturalny fundament dla naszej wspólnej strategii – dodaje.

Blisko 100% OZE i integracja systemów

Twórcy nowatorskiej koncepcji mają ambicję, aby przygotowywane rozwiązania służyły poprawie bezpieczeństwa i autonomii energetycznej miasta oraz powiatu Sokołów Podlaski, przy zagwarantowaniu społecznie akceptowalnych cen usług komunalnych.

– Dzięki budowie nowej infrastruktury, wdrożeniu technologii do produkcji i magazynowaniu energii w postaci biogazu, a następnie jego uzdatnianiu do formy czystego biometanu i przesłaniu do prototypowej elektrociepłowni, nasz projekt będzie gwarantem bezpieczeństwa, gwarantem stabilnej produkcji ciepła i energii elektrycznej zakwalifikowanych do OZE – uważa prezes Maciej Wąż.

Jak tłumaczy, w połączeniu z inteligentnym zarządzaniem pracą systemu generatora, kotła z palnikiem biometanowym oraz pomp ciepła, możliwe jest uzyskaniu miksu wytwarzanej energii z blisko 100% udziałem OZE, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej sprawności wytwarzania, magazynowania, przetwarzania i transportu energii.

Na tle innych koncepcji, projekt dla Sokołowa Podlaskiego w szczególny sposób wyróżnia bazująca na pracy sztucznej inteligencji integracja wielu geograficznie rozproszonych elementów technologii OZE, a zwłaszcza budowa pełnej ścieżki technologii biometanowej, obejmującej wytwarzanie biogazu, jego magazynowanie, uszlachetnianie oraz transport z terenów rolniczych do miasta, w którym jest wykorzystywany do produkcji ciepła i energii elektrycznej (a być może w przyszłości także do produkcji chłodu i paliwa dla ekologicznego transportu publicznego).

Jednocześnie podjęta inicjatywa wpisuje się w szerszą strategię klastra, która zakłada dążenie do budowy samobilansującego się obszaru energetycznego, osiągnięcie przez miejscowy zakład energetyki ciepłowniczej statusu przedsiębiorstwa efektywnego energetycznie, a także wdrożenie nowoczesnych usług energetycznych dla gospodarstw domowych i przedsiębiorstw. Te usługi to np. uruchomienie ekologicznego transportu publicznego, wsparcie rozwoju elektromobilności indywidualnej, prosumentów indywidualnych i instytucjonalnych, budowa systemowego ciepła hybrydowego, czy rozwój inteligentnego opomiarowania. Wszystko to współgra ze wzmacnianiem nowoczesnych kompetencji energetycznych.

Rozbudzić entuzjazm dla zielonych rozwiązań

Członkowie konsorcjum są przekonani, że to, co najtrudniejsze w projekcie, właściwie już zrobili. Prace przygotowawcze, trwające od kilku lat, koncentrowały się na scalaniu lokalnej społeczności energetycznej posiadającej wspólną wizję działania, oraz budowie zespołu wykonawczego, który cechują śmiałe plany i zdolność do ich realizacji. – Pozyskaliśmy dla naszej inicjatywy wielu partnerów, którzy bezpośrednio lub pośrednio będą zaangażowani w projekt. Należą do nich nie tylko trzy samorządy: Miasto Sokołów Podlaski, Gmina Sokołów Podlaski i Starostwo Powiatowe w Sokołowie Podlaskim, ale także lokalni przedsiębiorcy, instytucje i osoby prywatne dzielące i wspierające naszą wizję – wylicza prezes Wąż.

Ważnym wydarzeniem symbolicznym dla zespołu projektowego i lokalnej społeczności będzie uroczyste wmurowanie kamienia węgielnego pod budowę elektrociepłowni. Zanim to nastąpi, trzeba m.in. zakończyć fazę procedur formalnych i opracować dokumentację projektową. Wtedy prace budowlane będą mogły ruszyć pełną parą.

Elektrociepłownia, która powstanie w Sokołowie Podlaskim, będzie nie tylko ekologicznym, bezpiecznym i racjonalnym ekonomicznie rozwiązaniem energetycznym, bazującym m.in. na biometanie i pompach ciepła, likwidującym niską emisję zanieczyszczeń do powietrza oraz emisję gazów cieplarnianych. To także wzorcowe przedsięwzięcie wpisujące się w model gospodarki obiegu zamkniętego.

– W naszej ocenie właśnie te elementy są wyznacznikami, które w przyszłości definiować będą elektrociepłownie, i to nie tylko w Polsce, ale też w innych państwach centralnej Europy. Będziemy dążyć do tego, aby we współpracy z NCBR nasza koncepcja – łącząca możliwości, potrzeby i interesy lokalnych przedsiębiorców, samorządów, konsumentów i prosumentów – była szeroko promowana – zapowiada prezes Maciej Wąż.

W tym celu konsorcjanci zamierzają m.in. wspierać lokalne władze samorządowe w powiecie Sokołów Podlaski w uruchomieniu centrum edukacyjnego. Będzie ono szkoliło „elektrociepłowników przyszłości” i stanie się narzędziem dla transferu opracowanej koncepcji do innych lokalizacji.

– Niezależnie od tego planujemy dalszy rozwój naszej koncepcji, zarówno w obszarze ciepła, elektryczności, jak i transportu. Postępami naszych prac będziemy się dzielić z innymi zainteresowanymi rozwojem tej koncepcji. Uważamy, że nasza inicjatywa może stać się swoistym „open source” dla powiatowego ciepłownictwa, w którym kolejni partnerzy z jednej strony czerpią z istniejących już zasobów, rozwiązań i koncepcji, a z drugiej strony wnoszą nowe idee i rozwiązania, tworząc coraz większą wartość przedsięwzięcia – puentuje prezes ECN S.A.

Inspiracja strategią Europejskiego Zielonego Ładu

Przedsięwzięcie „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” jest tylko jedną z inicjatyw Narodowego Centrum Badań i Rozwoju wspierających realizację strategii Europejskiego Zielonego Ładu (European Green Deal). W ramach tej transformacji, dzięki zaangażowaniu środków z Funduszy Europejskich, w ramach Programu Inteligentny Rozwój, Centrum realizuje również przedsięwzięcia: „Ciepłownia Przyszłości, czyli system ciepłowniczy z OZE”, „Budownictwo efektywne energetycznie i procesowo”, „Oczyszczalnia przyszłości”, „Innowacyjna biogazownia”, „Magazynowanie energii elektrycznej”, „Magazynowanie Ciepła i Chłodu”, „Wentylacja dla szkół i domów” oraz „Technologie domowej retencji”. Projekty, nad którymi pracują wykonawcy, to szansa dla Polski na czystsze środowisko, zdrowsze społeczeństwo i nowoczesną, konkurencyjną gospodarkę.

Szczegółowe informacje na temat przedsięwzięcia „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” znajdziesz TUTAJ.

Chcesz wiedzieć więcej? Obejrzyj 8 krótkich filmów o przedsięwzięciach NCBR wpisujących się w strategię Green Deal: Zielone technologie? To lubię! - Narodowe Centrum Badań i Rozwoju - Portal Gov.pl (www.gov.pl).

---

Przedsięwzięcie „Elektrociepłownia w lokalnym systemie energetycznym” jest współfinansowane ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach poddziałania 4.1.3 Innowacyjne metody zarządzania badaniami Programu Inteligentny Rozwój 2014-2020, w ramach projektu pn. Podniesienie poziomu innowacyjności gospodarki poprzez wdrożenie nowego modelu finansowania przełomowych projektów badawczych.