Ogrzewasz dom, nie zatruwasz środowiska, a jeszcze masz własny prąd

Problem smogu znika, Polska staje się potęgą branży energetycznej, mieszkańcy miast nie wdychają już przykrych zapachów z okolicznych zakładów utylizacyjnych, a przeciętny Kowalski ma w domu takie nadwyżki prądu, że zarabia na ich odsprzedaży do sieci energetycznej. A wszystko to dzięki… jednemu urządzeniu. Brzmi nieprawdopodobnie? Tylko z pozoru.

Realizacja takiego scenariusza to nie science-fiction. W jednym z laboratoriów Instytutu Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku powstaje mikrosiłownia kogeneracyjna ORC – urządzenie, które może stać się nie tylko hitem eksportowym polskiego przemysłu, ale zrewolucjonizować całą branżę energetyczną.

– Mikrosiłownia ma służyć do jednoczesnego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej na potrzeby indywidualnych odbiorców – tłumaczy dr Grzegorz Żywica, współtwórca projektu. – Obecnie ciepło i prąd zamawiamy do domu najczęściej poprzez elektrociepłownie i elektrownie, a w tym przypadku moglibyśmy je produkować sami, znacznie obniżając tym samym koszty utrzymania domu.

Upraszczając: to tak, jakby dużą elektrociepłownię, która produkuje ciepło i prąd dla całego miasta i której kominy widać z odległości kilkudziesięciu kilometrów, rozproszyć na tysiące mniejszych, zamontowanych w piwnicach naszych domów. Taka mikro-elektrociepłownia (czy też właśnie mikrosiłowia) nie zajmie więcej miejsca od lodówki, a może kosztować niewiele więcej niż tradycyjny, domowy piec.

– Mikrosiłownia spełni podwójną rolę: z jednej strony umożliwi ogrzanie domu, a z drugiej wyprodukuje prąd, który będzie czymś w rodzaju „gratisu” do kosztów ogrzewania – tłumaczy dr Żywica. – Do jej działania można by wykorzystywać tradycyjne paliwa, np. gaz, węgiel, biomasę. A dzięki wmontowanym i opracowanym na jej potrzeby elektrofiltrom [urządzeniom filtrującym zanieczyszczenia – red.] mikrosiłownia nie emituje też niemal żadnych zanieczyszczeń. Efektem może być znaczna poprawa jakości powietrza w Polsce, a w dalszej perspektywie nawet wyeliminowanie smogu z naszych miast.

Z projektu tego alternatywnego źródła energii cieplnej i elektrycznej, nad którym pracują dziś gdańscy naukowcy, mogliby skorzystać nie tylko właściciele domów, ale też wspólnoty mieszkaniowe (w blokach), duże i małe przedsiębiorstwa, a nawet całe gminy.

Jak żyć ze smogiem? Opowiada aktywistka, ekolożka, mama z warszawskiego Wawra

Jak to działa i ile kosztuje
Co trzeba zrobić, żeby polska rewolucja w energetyce stała się faktem?

Energetyka jest jednym z najwolniej rozwijających się sektorów polskiej gospodarki, a stosowane obecnie rozwiązania niewiele różnią się od tych będących w użyciu jeszcze przed zmianami ustrojowymi. Dotyczy to zresztą nie tylko Polski. Produkcja energii elektrycznej nawet w krajach rozwiniętych przez dziesiątki lat opierała się na wielkich elektrowniach – blokach węglowych i gazowych, czy reaktorach nuklearnych. Budowa nowych bloków ciągnie za sobą gigantyczne koszty, trwa latami, a zainteresowane takimi inwestycjami są zazwyczaj tylko największe holdingi energetyczne oraz rządy poszczególnych państw.

Pierwsze widoczne zmiany na rynku energetyki pojawiły się dopiero dzięki wprowadzeniu technologii wiatrowych i fotowoltaicznych. Działanie elektrowni takiego typu zależy jednak od warunków pogodowych. Strukturalnie energetyczny świat stoi w miejscu, ponieważ operatorami dużych farm wiatrowych i fotowoltaicznych nadal są głównie bogate firmy, dla których Kowalski produkujący ciepło i prąd w piwnicy, a przy tym nie zatruwający okolicy, mógłby stać się znaczącą konkurencją.

– Zagrożeniem dla wielkich, ale i szansą dla małych, przyszłych prosumentów – zauważa Tomasz Zych, współwłaściciel firmy SARK z Gdyni, która jako pierwsza zauważyła potencjał wynalazku gdańskich naukowców i obecnie wspiera ich finansowo przy kolejnych etapach tworzenia prototypu mikrosiłowni ORC (do tej pory oprócz finansowania projektu z własnych środków firma SARK pozyskała dotacje z UE w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014 – 2020). To urządzenie umożliwi wytwarzanie energii cieplnej i elektrycznej w małej skali, z lokalnych i odnawialnych zasobów, a pozyskana w ten sposób energia może w znacznym stopniu pokryć zapotrzebowanie energetyczne gospodarstw domowych.

Policzmy. Do ogrzania 150-metrowego domu (przy siedmiomiesięcznym okresie grzewczym), zamieszkałego przez czteroosobową rodzinę, potrzeba kotła o mocy ok. 26 kW. Zakup nowoczesnego kotła znanej, niemieckiej firmy (wielopaliwowy, z montażem) to nawet kilkanaście tysięcy złotych. Piec będzie w ciągu jednego roku w użyciu przez ok. 5 tys. godzin. Dodatkowo właściciel domu opłaci rachunki za prąd, przy takim metrażu i zapotrzebowaniu to, uśredniając, ok. 200 zł miesięcznie (2,5 tys. zł rocznie).

I tutaj, dzięki wynalazkowi z Gdańska, zaczynają się jego oszczędności.

– Koszt zakupu naszej mikrosiłowni prawdopodobnie będzie tylko nieco wyższy od nowoczesnego pieca CO, ale dzięki zastosowanej w nim technologii wyprodukuje on przy tych samych parametrach około 3-4 kilowatów dodatkowej energii – tłumaczy Zych. – Zapotrzebowanie w przypadku takiego domu to około dwa kilowaty, które właściciel będzie miał niemal za darmo, co da mu oszczędność rzędu około 2,5 tys. zł w skali roku, a prąd uzyska jako efekt uboczny ogrzania domu. Nadwyżkę może z kolei sprzedać do sieci, przy obecnych stawkach uzyska dzięki temu nawet 2-3 tys. zł rocznie.

Przy założeniu, że mikrosiłownia działałaby przez wspomniane siedem miesięcy (poza okresem grzewczym jej włączanie jest bezzasadne, stąd właściciel musi w tym czasie opłacać rachunki za prąd metodą tradycyjną), daje to oszczędności rzędu 5-6 tys. zł, z czego połowa to wartość energii, którą wyprodukuje mikrosiłownia, a połowa – zysk z nadwyżek oddawanych do sieci. Inwestycja w mikrosiłownię zwróci się więc w ciągu 4-5 lat, a następnie będzie przynosiła już tylko zyski.

Polska na czele wyścigu
Pomysł na mikrosiłownię ORC (Organic Rankine Cycle) nie jest nowy, prace nad nią rozpoczęły się już w 2009 roku, właśnie w IMP PAN w Gdańsku. Instytut otrzymał wówczas dofinansowanie unijne w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka i mógł rozpocząć badania nad prototypem (przy cząstkowym udziale naukowców także i z innych uczelni: Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, Instytutu Energetyki w Warszawie oraz Politechniki Wrocławskiej).

– Ten etap projektu, jak i dofinansowanie, skończyło się w 2014 roku – mówi dr Żywica. – Mieliśmy informacje, że równolegle nad podobną technologią pracują naukowcy z innych krajów, m.in. z Niemiec, Danii czy Francji. Gdy kończyły się nam pieniądze z dofinansowania, wiedzieliśmy jednak, że jesteśmy najbliżej skonstruowania urządzenia, zaczęliśmy więc szukać partnerów zewnętrznych.

To wtedy, w połowie 2015 roku, pomocną dłoń wyciągnęła wspomniana firma SARK z Gdyni. Firma zajmuje się na co dzień pozyskiwaniem i dostawą biomasy dla dużych podmiotów branży energetycznej, ale chciała wejść na rynek gospodarki odpadami organicznymi i… zbudować pływającą spalarnię odpadów.

– W Polsce nie ma zbyt wielu spalarni śmieci komunalnych, a budowa nowych to koszt nawet kilkuset milionów złotych – tłumaczy Robert Górczyński, który wraz z Tomaszem Zychem założył firmę w 2010 roku. – Chcieliśmy zaproponować tańsze i mniej problematyczne rozwiązanie, czyli pływające spalarnie odpadów, na statkach. Dlaczego to lepsze rozwiązanie od lądowych spalarni? Przede wszystkim taka spalarnia byłaby mobilna, a ulokowanie jej na wodzie umożliwiłoby rozwiązanie problemu przykrych zapachów z zakładów utylizacyjnych, na które mieszkańcy skarżą się chociażby w gdańskich Szadółkach i kilku innych dzielnicach w pobliżu.

Zych: – Od początku myśleliśmy więc o mikrosiłowni, z zastosowaniem silników spalinowych. No i oczywiście na większą skalę niż na użytek domowy. Mikrosiłownia miałaby nam umożliwić produkcję syngazu, czyli energii odnawialnej uzyskiwanej poprzez zgazowanie biomasy, a następnie spalania go dzięki silnikom spalinowym i produkowania w ten sposób energii.

Obaj biznesmeni rozglądali się więc za rozwiązaniami, które umożliwiłyby rozwój ich firmy. I choć szukali ich pod wieloma adresami (nie tylko polskimi), znaleźli je za miedzą, w Gdańsku.

– Gdy zobaczyliśmy wstępne efekty pracy zespołu doktora Żywicy, dosłownie oniemieliśmy – wspomina Górczyński. – To, czego szukaliśmy, okazało się archaizmem. A to, co nam pokazano, całkowitą innowacją i absolutnie technologią przyszłości.

Dr Żywica: – Inne firmy, które były wstępnie zainteresowane naszym projektem, myślały tylko o jak najszybszym opracowaniu wersji komercyjnej mikrosiłowni, nawet z niedociągnięciami, a następnie o szybkim zarobku. Tylko SARK spojrzał na naszą pracę szerzej i długofalowo.

Jak zlikwidować smog
Obecnie realizowany projekt zakłada, że po dwóch latach współpracy z SARK, gdański zespół naukowców na bazie dotychczasowych doświadczeń opracuje pierwszą komercyjną wersję mikrosiłowni ORC (prawdopodobnie jedyną na świecie, w pełni już działającą przy tak niewielkich, „domowych” rozmiarach). Zespół pracuje teraz nad jej udoskonaleniem, tak, żeby finalny model mógł trafić do produkcji na przełomie 2018 i 2019 roku. Właściciele SARK-u czynią z kolei starania, by produkcja ruszyła wówczas na masową skalę, prowadzone są rozmowy z czołowymi producentami kotłów CO.

– Burza wokół smogu w polskich miastach, która przetoczyła się przez nasz kraj minionej zimy, może nam tylko pomóc – mówi Górczyński. – Polacy stali się bardziej świadomi zagrożenia, jakie niesie ze sobą smog i będą chcieli twardych rozwiązań od władz, by takim sytuacjom zapobiec w przyszłości. Jeśli więc zaoferujemy im produkt, który będzie nie tylko ekologiczny, ale też przyniesie im namacalny zysk, powinniśmy wzbudzić spore zainteresowanie.

Firmie i naukowcom w promocji mikrosiłowni pomogą też dyrektywy unijne dotyczące emisji spalin z domowych pieców. Począwszy od przyszłego roku z rynku muszą zniknąć wszystkie starsze kotły, a ich miejsce zastąpią kotły tzw. „piątej generacji”, które są niskoemisyjne. Innymi słowy – od 1 stycznia 2018 roku zakup innego pieca niż ekologiczny będzie po prostu niemożliwy. Dodatkowo w 2020 roku w życie wejdą obowiązkowe normy emisji spalin, których mają przestrzegać wszystkie kraje unijne. Polska, gdzie powietrze należy do najbardziej zanieczyszczonych w Europie, musi więc mocno zainwestować w rozwiązania, które tę emisję ograniczą. I wiele wskazuje na to, że rząd znajdzie rozwiązania na własnym podwórku.

– W Polsce jest dziś nawet 6 mln domowych instalacji grzewczych, z czego blisko połowa nadaje się do wymiany i – co więcej – będzie musiała być sukcesywnie wymieniana – zauważa Zych. – Firma SARK chce do tego czasu zbudować taki produkt, który z jednej strony spełni normy emisji zanieczyszczeń, a dodatkowo będzie produkować prąd.

Norwegowie już zainteresowani
Rozwiązania zastosowane w gdańskiej mikrosiłowni są już chronione patentem, wiele wskazuje więc na to, że Polska może zyskać produkt o światowym zasięgu i stać się liderem nowej branży: kogeneracji rozproszonej i opartej na lokalnych i odnawialnych źródłach energii.

– Paliwem mikrosiłowni ORC może być wszystko, co podlega spaleniu i co stosuje się przy konwencjonalnych piecach, a więc węgiel, gaz, a przede wszystkim biomasa – tłumaczy Górczyński. – Dodając moduł odpowiedzialny za produkcję prądu mamy szansę na stworzenie urządzenia, które zrewolucjonizuje rynek.

Zasilanie mikrosiłowni umożliwia przy tym szersze wykorzystanie produktu, którego Polska ma aż w nadmiarze, czyli właśnie biomasy – biodegradowalnych odpadów i pozostałości z produkcji rolnej, których spalenie pozwala na produkcję ciepła.

– Samej słomy produkujemy w ciągu roku nawet kilkanaście milionów ton, a wykorzystywanych jest 8-10 milionów – mówi Zych. – Łącznie roczne zasoby biomasy pochodzenia rolniczego i leśnego w Polsce to nawet kilkadziesiąt milionów ton, w znacznej mierze nie są obecnie wykorzystywane. A to właśnie również ona mogłaby być paliwem dla tysięcy mikrosiłowni w polskich domach.

Co więcej, takie mikrosiłownie mogą być instalowane przez gminy i samorządy, które otrzymają produkt o większej mocy wytwórczej i uzyskają z niego nie tylko prąd do zasilenia chociażby oświetlenia ulicznego, ale też pozbędą się odpadów, które teraz najczęściej zalegają pod miastami, uprzykrzając życie mieszkańców.

– Duże elektrownie i elektrociepłownie oczywiście nie znikną z rynku, ponieważ zapotrzebowanie na ciepło i energię cały czas rośnie – dodaje dr Żywica.

Na razie projektem „domowych” elektrociepłowni firmy SARK zainteresowały się fundusze norweskie, które mogłyby pomóc w finansowaniu produkcji na globalną skalę.

– Oczywiście wolelibyśmy, żeby produkt pozostał w 100 proc. polski – mówi Zych. – Technologia kogeneracji rozproszonej jest już od dawna znana Ministerstwu Rozwoju, więc liczymy, że zainteresowanie ze strony rządu będzie już tylko rosnąć.

Wstępne szacunki biznesmenów z Gdyni i naukowców z Gdańska wskazują, że komercjalizacja urządzenia kosztowałaby nawet kilkaset milionów złotych. W dalszej perspektywie może jednak dać Polsce miliardowe oszczędności.

Źródło: http://wyborcza.pl/7,155068,21803527,ogrzewasz-dom-nie-zatruwasz-srodowiska-a-jeszcze-masz-wlasny.html

Skategoryzowane w:Bez kategorii

Ten post został napisany przez developer

Możliwość komentowania jest wyłączona.