Budownictwo SMART 3E - Departament Rozwoju Gospodarczego
Transkrypt
Budownictwo SMART 3E - Departament Rozwoju Gospodarczego
ISP 3 Technologie ekoefektywne w produkcji, przesyle, dystrybucji i zużyciu energii i paliw Budownictwo SMART 3E - efektywność, ekologia, energetyka to połączenie 5-ciu specjalizacji z I etapu Konkursu Budownictwo Smart E+ Energetyka prosumencka Mobilność elektryczna Projektowanie uniwersalne LIDER: Rada SMART 3E w składzie: Jan Kiciński Utylizacja plazmowa - BKEE Grażyna Filipczuk – Szester - FPE Józef Kisielewski - GKB Gdańsk, 29 kwietnia 2015r. Potencjał specjalizacji I. Podmioty • Bałtycki Klaster Ekoenergetyczny 176 podmiotów • Gdański Klaster Budowlany 70 podmiotów • Klaster Klimapomerania 12 podmiotów • Klaster Logistyczno-Transportowy Północ – Południe 34 podmioty • Pomorski Klaster Drzewny „Czarna Woda” • Pomorski Klaster Mieszkaniowy 59 spółdzielni mieszk. • Miasteckie Towarzystwo Gospodarcze • Uczelnie, Instytuty, samorządy i inne organizacje: 53 podmioty Ponad 170 firm z woj. pomorskiego: Partnerzy zamierzają przeznaczyć na realizację założeń przedsięwzięcia SMART 3E • zatrudnienie: około 60 000 osób od 2% swoich przychodów. Jest o kwota na poziomie ok. 40 mln zł rocznie. • sprzedaż: około 2 mld PLN Spółdzielnie mieszkaniowe przeznaczą część funduszu remontowego, który • eksport: około 0,4 mld PLN wynosi ok. 1,5 mld PLN II. Potencjał Badawczo-Rozwojowy • • • • • • Centrum Badawcze PAN w Jabłonnie – filia IMP PAN – najnowocześniejsze technologie dla budownictwa +energetycznego Centrum Projektowania Uniwersalnego WIT PG Laboratoria IMP PAN – największe w kraju laboratorium mikrosiłowni kogeneracyjnych PG – laboratorium OZE – LINTE^2, Laboratorium energetyki rozproszonej (Infracorr + PG) PG Wydział chemiczny – Technologie ochrony środowiska, chemia budowlana Ok. 80 projektów B+R zrealizowanych w konsorcjach naukowo-przemysłowych, w tym: • Koordynacja największych w kraju ekoenergetycznych projektów B+R: • strategicznego z zakresu ekoenergetyki: budżet 110 mln • kluczowego z zakresu kompleksów agroenergetycznych: budżet 40 mln • Budowa Autonomicznych Regionów Energetycznych ARE • Heat4u (Gazuno, Bosch, British Gas, Eon, Politechnika w Mediolanie, Instytut Fraunhofera) • Molanote (Energa, PSSE, PG, IMP PAN, partnerzy klastra BKEE) Produkty, usługi, technologie Budowa budynków energooszczędnych ( w tym m.in. niezależny i zdrowy budynek użyteczności publicznej jako innowacyjne rozwiązanie proekologiczne kształtujące świadomość prosumencką) Liderzy biznesowi [LB]: - GKB/Ekoinbud z budowaną obecnie fabryką domów drewnianych, FPE Badanie i rozwój [BiR]: PG – Wydziały: Architektury, Chemii, EiA; Instytut Maszyn Przepływowych PAN Modernizacja budynków i struktur miejskich LB: Europrojekt, Vetrex, Creon, Klimawent, Mercor, spółdz. mieszkaniowe, partnerskie samorządy (m.in. Miastko) BiR : PG Wydz. Architektury oraz Elektrotechniki i Automatyki, UG, WHSZ, AM, BKEE, PUMA Zaopatrzenie budynków w energię - efektywna energia odnawialna (w tym m.in.: OZE, kogeneracja, utylizacja odpadów, magazyny energii, systemy przesyłu i odzysku energii, systemy hybrydowe) LB: Infracorr, Gazuno, Flowair, Miasteckie TG, spółdzielnie mieszkaniowe, Solar Energy, Turbinus BiR: IMP PAN, Instytut Elektrotechniki, Akademia Morska, HydroBioLab Inteligentne domy (opomiarowanie domów i budynków, energia cieplna, energia elektryczna) LB: spółdzielnie mieszkaniowe, Infracorr, Solar Energy, Turbinus, Energy One, VR ONE, TRINEO BiR: PG Wydziały Architektury, Chemii, Energetyki i Automatyki, Akademia Morska, IMP PAN Kompleksowe przetwarzanie i wykorzystywanie odpadów przez zastosowanie synergii fermentacji metanowej i zgazowania termicznego dla aglomeracji miejskiej i w gospodarstwach rolnych LB: HERMES, Apo Energy, GRASO, CEMET, MEWOS, SM, partnerskie gminy i powiaty BiR: IMP PAN, PG – Wydział Chemii Wszelkie działania związane z produkcją, usługami i wdrażaniem nowych technologii prowadzone będą zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju w jego 3 aspektach: - społecznym , w tym zwłaszcza poprzez uwzględnianie osób z obniżoną funkcjonalnością (PG – Wydz. Architektury) - ekonomicznym, w tym zwłaszcza uwzględniając efektywne wykorzystywanie posiadanych i pozyskiwanych zasobów materialnych i kadrowych (UG – Wydział Zarządzania, liderzy biznesu, samorządowcy) - ekologicznym – w tym zwłaszcza poprzez kreowanie nowego stylu życia (PUMA) oraz idei czystego powietrza, w tym np. ograniczenia emisji szkodliwych substancji (KLIMAWENT; FPE) Realne działania -Uruchomienie nowoczesnej fabryki domów energooszczędnych w Gdańsku - Produkcja w stałej niezmiennej jakości, gwarantującej osiągnięcie wysokich parametrów izolacyjności cieplnej. -Modułowy sposób montażu zapewniający wykonywanie różnego rodzaju budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej. -Szerokie zastosowanie materiałów drewnianych i drewnopochodnych stwarza budynek zdrowy i przyjazny dla użytkowników. Budowa domów energoszczędnych -Zastososowanie najnowocześniejszych technologii izolacji ścian i okien - Wykorzystanie lokalnych OZE do domów zaopatrzenia w enegię Modernizacja budynków i struktur miejskich -CELE MODERNIZACJI: -Poprawa komfortu użytkowania budynków, Zniesienie barier dla osób starszych i niepełnosprawnych, -Poprawa efektywności energetycznej budynków prowadząca do zmniejszenia kosztów eksploatacji - Zmiana sposobu wentylacji prowadząca do zwiększenia wymiany powietrza w mieszkaniach bez strat ciepła (rekuperacja) - Nowa aranżacja wnętrz mieszkań poprzez wyburzenie ścian i zwiększenie powierzchni pomieszczeń oraz łączenie małych mieszkań w większe. - Poprawa estetyki budynków - Zastosowanie w budynkach przemysłowych tynków pochłaniających hałas -Montaż energooszczędnych wind zewnętrznych -Wykonanie podjazdów dla wózków inwalidzkich -Podgrzewane chodniki i ulice zasilane ze źródeł OZE - Zastosowanie OZE do zaopatrzenia budynków w energię. - Wykorzystanie istniejącej infrastruktury do stworzenia magazynów ciepła Spółdzielnia Mieszkaniowa wytypowała 3 budynki jako demonstratory szeroko pojętej modernizacji. Biuro projektów rozpoczęło proces analizy potrzeb Poprawa efektywności energetycznej budynków: bezwzględny wymóg UE PROJEKTOWANIE UNIWERSALNE w specjalizacji Budownictwo Smart 3E WYMAGANIA PRAWNE: Wdrażanie koncepcji projektowania uniwersalnego jest wymogiem stawianym przez Komisję Europejską jako element realizacji tzw. warunkowości ogólnej ex-ante, dotyczącej zasad horyzontalnych m. in.: zasady równości szans i niedyskryminacji, w tym dostępności dla osób z niepełnosprawnościami ,zgodnie z zapisami Konwencji ONZ o prawach osób niepełnosprawnych ratyfikowanej przez Polskę i Unię Europejską WYZWANIE NASZYCH CZASÓW: Wprowadzenie koncepcji projektowania uniwersalnego przy modernizacji istniejącej i budowy nowej infrastruktury jest odpowiedzią na zmiany demograficzne. Wskazuje na konieczność przygotowania infrastruktury do zmieniających się potrzeb użytkowników, w zakresie ich ograniczeń w mobilności i percepcji. KORZYŚCI SPOŁECZNE I GOSPODARCZE W SPECJALIZACJI: - Wzrost inkluzji społecznej poprzez poprawę funkcjonalności budynków i struktur miejskich, obniżenie kosztów społecznych - Poprawa bezpieczeństwa osób z obniżoną funkcjonalnością, poprzez zarządzanie budynkami i informacją w przestrzeni zurbanizowanej (budownictwo inteligentne), - Ograniczenie ubóstwa i wykluczenia ekonomicznego osób starszych i z niepełnosprawnością poprzez połączenie budownictwa dostępnego z obniżeniem kosztów eksploatacji budynków, poprawa jakości budownictwa społecznego. - Podniesienie jakości życia poprzez wdrażanie rozwiązań proekologicznych. - Wzrost konkurencyjności poprzez rozszerzenie funkcjonalności obiektów, struktur miejskich i produktów - rozszerzenie grupy użytkowników. POTENCJAŁ REGIONALNY: - Centrum Projektowania Uniwersalnego przy Wężle Innowacyjnych Technologii Politechniki Gdańskiej jest pierwszą w Polsce jednostką naukowo-badawczą nastawiona na wdrażanie rozwiązań zgodnych z zasadami projektowania uniwersalnego. - Ponad dziesięcioletnie doświadczenie w realizacji programów edukacyjnych w zakresie projektowania przestrzeni, usług i produktów dostępnych dla użytkowników z ograniczoną funkcjonalnością – najszerszy program edukacyjny w Polsce. POWIĄZANIA Z INNYMI SPECJALIZACJAMI POMORZA: - Wpływ na rozwój dostępnej dla wszystkich turystyki i transportu w ramach IS SMART PORT & CITY, - Rozwój systemów interaktywnych uwzględniających różnorodną percepcję użytkowników w ramach IS Inteligentne Systemy Interaktywne, - Rozwój technologii kompensacyjnych wspierających aktywność osób starszych i z niepełnosprawnościami w ramach IS Long Healthy Life, Dom Plus – energetyczny Dom Inteligentny Proponowane rozwiązania Konkretne projekty, zadeklarowany udział przemysłu Magazynowanie energii Sieci Smart Grid Źródła poligeneracyjne Superkondensatory Obniżenie emisji Optymalizacja energetyczna produkcji drewna 7 - Wykorzystanie odpadów 8 - Fotowoltaika 9 - Domowa Siłownia Kogeneracyjna 1 2 3 4 5 6 - Dla wsi 10 - Biogazownie utylizacyjne Magazynowanie energii cieplnej jako ważny element budownictwa plus energetycznego Temat: Opracowanie wysokotemperaturowego (>100 oC) magazynu energii cieplnej wykorzystującego zjawisko przemiany fazowej/materiały PCM do buforowania pracy sieci ciepłowniczej w węźle cieplnym w sektorze budownictwa Problem/wyzwanie: nadmiar produkcji ciepła (w skojarzeniu) w stosunku do zapotrzebowania w sieci ciepłowniczej z uwagi na dobowe/weekendowe /sezonowe spadki mocy elektrociepłowni w aspekcie produkcji energii elektrycznej Proponowane rozwiązanie: opracowanie systemu magazynowania energii cieplnej, umożliwiającego po pierwsze - magazynowanie ciepła, a po drugie - sprawny odbiór ciepła w wybranym przez użytkownika/operatora czasie oraz temperaturze Potencjalne korzyści: zwiększenie ogólnej sprawności układu kogeneracyjnego poprzez zwiększenie wykorzystania ciepła Fot. 1 Stanowisko do badania magazynów ciepła z przemianą fazową (materiałami PCM) w Laboratorium Wymiany Ciepła IMP PAN w Gdańsku Fot. 2 Różne koncepcje magazynów ciepła z przemianą fazową (materiałami PCM) dla różnych materiałów PCM Fot. 3 Przykładowy węzeł cieplny w systemie ciepłowniczym domu wielorodzinnego lub osiedla Lokalny smart grid - Energetyka Obywatelska Współpraca z partnerstwem: Inteligentne Technologie Energetyczno-Paliwowe 1. monitorowanie lokalnej sieci typu smart grid 2. tworzenie różengo rodzaju scenariuszy pracy dla konkretnych rozwiązań rzeczywistych bądź wirtualnych. 3. rozszerzony system BMS (Building System Menager) w pełni zintegorwany z labaroatriami Centrum 4. opraocowywanych algorytmów zarządzających sieciami smart grid. Temat: Poligeneracyjne układy ORC do produkcji energii elektrycznej, ciepła i chłodu o mocy 30-100 kWe Problem/wyzwanie: zagospodarowanie ciepła odpadowego, m.in. z kotłowni osiedlowych czy też gminnych, spalających biomasę, jak i również ciepła odpadowego z silników kogeneracyjnych Proponowane rozwiązanie: opracowanie układu poligeneracyjnego umożliwiającego produkcję ciepła, prądu i chłodu w skojarzeniu z wykorzystaniem czynników niskowrzących, opracowanie oryginalnej konstrukcji turbiny, nowoczesnych układów wymiennikowych z aktywną intensyfikacją wymiany ciepła, Potencjalne korzyści: zwiększenie produkcji energii elektrycznej i chłodu bez zwiększania emisji, rozwój rozproszonych źródeł energii elektrycznej wpływających na rozwój regionów – nowe miejsca pracy, realizacja celu UE określonych w Strategii 3x20 (poprawa efektywności energetycznej o 20%, zwiększenie udziału energii odnawialnej do 20% i redukcja emisji CO2 o 20% w łącznym bilansie UE do 2020 r., w odniesieniu do roku 1990). Turbina 30 kW (SES36) Nadbudowa silnika spalinowego o mocy 300 kW – 1 MW układem ORC z produkcją chłodu Układ ORC (SES36) Temat: Superkondensatory poprawa jakości energii elektrycznej – stabilizacja i bezpieczeństwo Łagodzenie charakterystyki mocy wyjściowej turbiny wiatrowej NIWELACJA stabilizacja jakości energii elektrycznej ogniwa fotowolitaczne turbiny wiatrowe WSPARCE ZAPOTRZEBOWANIA SZCZYTOWEGO/AWARYJNEGO kompensacja spadku napięcia zawór odcięcia awaryjnego GROMADZENIE ENERGII pojazdy elektryczne oświetlenie LED/PV satelity okołoziemskie Łagodzenie mikro i krótkoczasowych zapadów napięcia, tzw. ‚problem 2 s’ Temat: Obniżenie emisji poprzez poprawę sprawności urządzeń chłodniczych, klimatyzacyjnych i pomp ciepła wykorzystywanych w budownictwie Problem/wyzwanie: dostosowanie do rozporządzenia UE 517/2014 w sprawie ograniczenia emisji fluorowanych gazów cieplarnianych GWP <2500, zmniejszenie energochłonności budynków Zagrożenia: przy braku działań - drastyczne ograniczenie powszechnie stosowanych czynników chłodniczych, brak realnych zamienników, brak opracowanych technologii dla czynników naturalnych w zakresie średnich mocy chłodniczych Potencjalne korzyści: zwiększenie ogólnej sprawności układów chłodniczych i klimatyzacyjnych, opracowanie i wdrożenie nowych czynników chłodniczych zgodnych z rozporządzeniem UE 517/2014 w sprawie ograniczenia emisji fluorowanych gazów cieplarnianych GWP <2500 Temat: Optymalizacja energetyczna procesów obróbki drewna wykorzystywanego w budownictwie Problem/wyzwanie: przemysł obróbki drewna jest znaczącym elementem krajobrazu gospodarczego naszego województwa (szczególnie obszaru Kaszub), jego produkty stanowią jedną z podstawę budownictwa, jest to jednocześnie przemysł energochłonny, dlatego prace nad optymalizacją zużycia energii elektrycznej mogą znacząco wpłynąć na konkurencyjność pomorskich wytwórców. Proponowane rozwiązanie: zastosowanie zawansowanych metod adaptacyjnych łączących obliczenia numeryczne, algorytmy predykcyjne, dane z systemów pomiarowych zamontowanych na optymalizowanym obiekcie. Potencjalne korzyści: optymalizacja procesu obróbki drewna, zmniejszenie zużycia energii elektrycznej czyli pośrednio zmniejszenie poziomu emisji, wzrost konkurencyjności rodzimego przemysłu drzewnego jakże ważnego w budownictwie. fz h f en j ex D/2 G-vc vc Temat: Źródła kogeneracyjne wykorzystujące odpady Problem/wyzwanie: rozwój cywilizacji powoduje wzrost ilości generowanych odpadów, w szczególności w obszarach miejskich, koszty ich przewozu, składowania i utylizacji w systemach scentralizownaych są znaczące, wyzwaniem jest opracowanie taniego i dostępnego systemu utylizacji odpadów działającego w rozproszeniu, Proponowane rozwiązanie: zastosowanie oryginalnie opracowanej metody utylizacji odpadów z jednoczesna produkcją prądu, ciepła i opcjonalnie chłodu wykorzystującej pirolizę i zgazowanie Potencjalne korzyści: utylizacja odpadów blisko miejsca ich wytworzenia (osiedle, gmina), produkcja energii elektrycznej i ciepła oraz opcjonalnie chłodu, RDF Oczyszczony gaz syntezowy do spalania np. w silniku, turbinie gazowej Wartość opałowa: 22 – 25 MJ/kg Przepustowość instalacji (kg/h) - dowolna Produkcja energii el.: zależne od zastosowanej technologii (silnik czy turbina) Instalacja do zgazowania odpadów Hybrydowy moduł do fotowoltaicznej i fototermicznej konwersji energii promieniowania słonecznego TERMOPV. Celem projektu jest wykonanie hybrydowego modułu termo-fotowoltaicznego, dokonanie analizy jego funkcjonowania oraz przygotowanie do wprowadzenia na rynek. Cechą charakterystyczną urządzenia powinien być - oprócz wysokiej sprawności energetycznej - niski koszt wykonania, gwarantujący jego konkurencyjność z typowymi modułami PV i kolektorami słonecznymi. W toku realizacji badań zostaną zbadane możliwości współpracy modułu z innymi odnawialnymi źródłami energii (np. pompą ciepła). W tym celu zostanie zaprojektowany i wykonany układ elektroniczny, zawierający inwerter fotowoltaiczny oraz system sterowania obiegiem ciepła. Lider: Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny Partnerzy Projektu: Solar-Energy S.A. Masters, Sp. z o.o. ZZ Technology Domowe Siłownie Kogeneracyjne Nagroda Energy Globe Award 2015 Mikrosiłownia podczas badań Mikroturbogenerator Konstrukcja przystosowana do efektywnego spalania szerokiej gamy paliw odnawialnych, w tym zrębek o dużej zawartości wilgoci. Temat: Biogazownie utylizacyjne - zrównoważony system utylizacji odpadów umożliwiający wypełnienie wymagań UE Problem/wyzwanie: Dyrektywa 2008/98/EC wraz dokumentami interpretacyjnymi wymusza rozwój technologii wykorzystania mokrych odpadów biodegradowalnych (miejskich, rolniczych i przemysłowych) w sposób umożliwiający wykorzystanie pofermentu jako ulepszacza gleby, ze względu na rosnące problemy z produkcją nawozów fosforowych; tylko takie technologie można zaliczyć do 50% progu recyklingu; Zagrożenia: przy braku działań – brak spełnienia warunku 50% recyklingu; możliwość kar; Cel i efekty: opracowanie efektywnych, pomorskich technologii utylizacji odpadów biodegradowalnych, w tym - układy fermentacji beztlenowej uwzględniające charakterystyki bioodpadów zmieszanych (FOOK); usuwanie zanieczyszczeń nieorganicznych, tworzyw sztucznych i szkła; - układy ograniczające ilość pofermentu z fermentacji FOOK - trudno zbywalnego jako polepszacz gleby; - układy kontroli i usuwania metali ciężkich z pofermentu; - metody redukcji związków inhibitujących fermentację, w tym azotowych w ważnych regionalnie odpadach typu pomiot kurzy i inne; wykorzystanie układu mikrobiogazowni w Lubaniu – poniżej Potencjalne korzyści: ograniczenie zanieczyszczenia środowiska i produkcja energii mikrobiogazownia w PODR Lubań z kogeneracją laboratorium układ sterowania i zdalnego nadzoru Nowatorstwo planowanych prac badawczo-rozwojowych i wdrożeń • Opracowanie i wdrożenie technologii z zakresu mikrogeneracji: domowa siłownia kogeneracyjna, przydomowe siłownie wiatrowe, pikoturbiny wodne •Innowacyjne rozwiązania dla magazynowania energii – nowe czynniki i technologie • Wykorzystanie infrastruktury miast do produkcji i magazynowania energii • Budowa gminnych wysp energetycznych ( ARE ) bazujących na lokalnych zasobach OZE • Innowacyjne technologie dla odzysku ciepła z powietrza – rekuperacja • Optymalizacja przepływów powietrza i ograniczanie jego strat w budynkach indywidualnych i użyteczności publicznej • Wykorzystanie niskotemperaturowych źródeł ciepła technologicznego Badania eksploatacyjne paneli fotowoltaicznych na farmach słonecznych • Przeprowadzanie analiz dotyczących strat energii cieplnych w budynkach mieszkalnych i obiektach przemysłowych • Analizy termiczne instalacji ciepłowniczych zarówno naziemnych jak i podziemnych • Prowadzenie prac doświadczalnych oraz dokonywanie symulacji większych układów spiętych w sieci smart grid • Opracowanie technologii modernizacji starych budynków, w tym zgodnych z koncepcją projektowania uniwersalnego • Opracowanie i wdrożenie nowoczesnych metod kogeneracji bazujących na ogniwach paliwowych i ogniwach PV, Hybrydowy układ fotowoltaniczno-termiczny • Wdrożenie technologii parametrycznych w projektowaniu nowych budynków i struktur miejskich • Wdrożenie multisensorycznych systemów informacji w zarządzaniu bezpieczeństwem w budynkach i strukturach miejskich Ponadregionalny wymiar specjalizacji Nauka Centrum Badawcze PAN w Jabłonnie (filia IMP PAN w Gdańsku): • nowe technologie jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła • kogeneracja energii pozyskiwanej z różnych odnawialnych źródeł • metody magazynowania ciepła i zagospodarowania ciepła odpadowego • wprowadzanie systemów typu smart-grid dla inteligentnych domów i osiedli Biznes Firmy wentylacyjne – 80 % produkcji krajowej jest na Pomorzu, 20% eksport na rynki zagraniczne Firmy p. poż. (sprzęt i technologie) liderzy na rynku polskim i Europy Fabryka domów energooszczędnych (w budowie) – jedna z trzech w Polsce ) Inteligentny system zarządzania energią w budynkach – jedna z pierwszych instalacji w Polsce Gazowa pompa ciepła – pierwsza instalacja w Polsce (Osowa) i jedna z pięciu w Europie Centrum Projektowania Uniwersalnego WIT PG (pierwsze w Polsce) • Badania i wdrożenia technologii kompensacyjnych • Standaryzacja rozwiązań technologicznych i przestrzennych Współpraca przemysłowa (podpisane porozumienia) Tanie, hybrydowe Mini-Siłownie Poligeneracyjne Nowe rozwiązania dla magazynowania Energii (ciepło, prąd, chłód) Lokalny Smart Grid Aplikacje do przetwarzania w „chmurze” mT+E Międzynarodowy wymiar specjalizacji Członkostwo w międzynarodowej organizacji ESEIA zrzeszającej partnerów do współpracy w dziedzinie zrównoważonej energetyki Pierwszy w Polsce demonstrator - termomodernizacja z wykorzystaniem magazynów energii budynku poszpitalnego w Słupsku - przykład współpracy z Urzędem Marszałkowskim w ramach projektu H2020-EeB-2015 CONtoDEM Współpraca z największym w Europie Centrum Doskonałości BIOENERGY 2020+ z zakresu zrównoważonej, niskoemisyjnej energetyki i inteligentnych technologii plus-energetycznych dla budownictwa Wymiana doświadczeń: Instalacja w Gussing Zgazowarka na zrębki + układ kogeneracyjny Z silnikiem spalinowym 2 MWe Gussing - Część Centrum bioenergy2020+ Dziękuję za uwagę