Projekt Kluczowy
nr POIG.01.01.02-00-016/08
Tematyka projektu
Projekt obejmuje szerokie spektrum zadań niezbędnych do opracowania modelowych kompleksów agroenergetycznych, wykorzystujących najnowocześniejsze technologie otrzymywania biogazów i urządzeń do kogeneracyjnego wytwarzania ciepła i prądu w małej i rozproszonej skali. Jak wykazały przeprowadzane analizy ekonomiczne w kraju i na świecie, kompleksy agroenergetyczne stanowią najbardziej opłacalną formę pozyskiwania ekologicznej energii ze źródeł odnawialnych.
Badania nad rozwojem i możliwością zastosowania odnawialnych źródeł energii są priorytetem w Europie i na świecie, a ograniczenie emisji CO2 jest np.: dla UE kwestią krytyczną. Szczególnym wyzwaniem jest tu nowa polityka energetyczna Unii Europejskiej (słynne 3x20) zakładająca 20% udział energii odnawialnych w bilansie energetycznym krajów UE. Dla Polski są to wyzwania szczególnie trudne i wymagające konsolidacji działań na wielu obszarach. Jak wynika z oficjalnych dokumentów rządowych w tym np.: programu rozwoju biogazowi rolniczych opracowanego w Ministerstwie Gospodarki z dnia 7 lutego 2008, biomasa jest i będzie podstawowym zasobem energii odnawialnych a przyszłościowy kierunek to biogazownie rolnicze wykorzystywane lokalnie. Realizacja tego programu stanowić ma przełom w energetycznym wykorzystaniu biomasy w Polsce [źródło: Z. Kamieński, Ministerstwo Gospodarki, Czysta Energia, marzec 2008].
Projekt doskonale wpisuje się w te tendencje poprzez opracowanie nowych technologii pozyskiwania i przeróbki specjalnej, wysokowydajnej biomasy energetycznej nadającej się do wykorzystania w bezemisyjnych biogazowniach rolniczych nowego typu oraz poprzez opracowanie wysokosprawnych technologii konwersji nośników bioenergii. Tym samym projekt realizuje zasadę kogeneracji rozproszonej w małej skali, tak bardzo preferowanej w polityce energetycznej UE..
Projekt pod względem merytorycznym składa się z dwóch zasadniczych grup tematycznych: technologie pozyskiwania i przygotowania nośników bioenergii oraz technologie konwersji nośników bioenergii do użytecznej energii cieplnej i elektrycznej. W ramach tych grup realizowanych będzie 5 tematów (zawierających 32 zadania), nakierowanych na otrzymywanie biomasy i biogazu z procesów fermentacji, z odpadów rolniczych, hodowlanych i odchodów oraz ze zgazowania BiOB (3 tematy) a także nakierowanych na przetwarzanie biogazu i biomasy za pomocą ogniw paliwowych i przede wszystkim mikrosiłowni kogeneracyjnych ORC małej mocy (2 tematy).
W wyniku realizacji tych prac zakłada się uzyskanie efektów zarówno naukowych (podstawy teoretyczne procesów, symulacje komputerowe, algorytmy i procedury, stanowiska badawcze i weryfikacja eksperymentalna, publikacje) jak i utylitarnych nakierowanych na przyszłe wdrożenia w jednostkach samorządu terytorialnego i u odbiorców indywidualnych. Z efektów utylitarnych najistotniejsze elementy stanowią: nowe plantacje demonstracyjne upraw energetycznych, nowe technologie produkcji biomasy wodnej, konstrukcja i prototypy bioreaktorów nowego typu, modelowa biogazownia rolnicza, pilotowe instalacje gazogeneratora o mocy 800 KW oraz 30 KW, prototyp palnika do spalania gazu o niskiej jakości, projekt układu procesowego ogniwa paliwowego SOFC o mocy 2.5 do 10 KW i jego sprzężenie z układem zgazowania biomasy, projekty i prototypy kilku wariantów mikroturbin ORC i kotła wielopaliwowego małej mocy (ok. 10-40 KW) czy wreszcie prototypy przydomowych, małych siłowni wiatrowych i pikoturbin niskospadowych. Opracowany też zostanie wielowarstwowy informatyczny model kompleksu agroenergetycznego umożliwiający przeprowadzenie szybkich analiz opłacalności przyszłych wdrożeń i doboru odpowiednich technologii.
Absolutną nowością projektu są biogazownie fermentacyjne na rośliny wodne, całkowicie bezemisyjne. Nie ma podobnych instalacji w kraju. Oryginalnym pomysłem jest także wykorzystanie małych, wielopaliwowych kotłów do kogeneracyjnej produkcji ciepła i prądu poprzez ich integrację z mikroturbiną ORC na czynniki niskowrzące. Dzięki temu sprawność całkowita urządzenia może przekraczać 90%. Mała moc tych urządzeń (od kilku do kilkudziesięciu KW) pozwala na ich przyszłą masową implementację nawet w indywidualnych gospodarstwach domowych. Podobne kierunki badań są prowadzone w USA i niektórych krajach UE (np.: w Wielkiej Brytanii) i według ocen wielu zagranicznych specjalistów potencjalny rynek zbytu na tego typu urządzenia liczy się w milionach nabywców.
Instytut Maszyn Przepływowych PAN
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Instytut Energetyki
Politechnika Wrocławska