Odnawialne Źródła Energii w budynkach wielorodzinnych

Inż. Piotr Nowakowski Dr Inż. Ryszard Wnuk Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A.

„Eko-lokator – edukacja ekologiczna i współpraca grup zawodowych związanych

z zarządzaniem budynkami” – projekt dofinansowany ze środków Programu Operacyjnego

Infrastruktura i Środowisko 2014–2020

9 lutego 2018

Lp. Rodzaj budynku EP na potrzeby ogrzewania

i przygotowania ciepłej wody użytkowej,

[kWh/(m2· rok)]

Od stycznia

2014

Od stycznia

2017

Od stycznia

2021

1. Budynki rodzinne

a) Domy jednorodzinne

b) Domy wielorodzinne

120

105

95

85

70

65

2. Bloki mieszkalne 95 85 75

3. Budynki użyteczności

publicznej

a) Opieki zdrowotnej

b) Inne

390

65

290

60

190

45

4. Obiekty przemysłowe,

magazynowe, itp.

110

90

70

Stymulacja wykorzystania OŹE w budynkach - Warunki Techniczne…

3

• energii promieniowania słonecznego:

• w pasywnych i aktywnych systemach grzewczych,

• w instalacjach elektrycznych z ogniwami fotowoltaicznymi (PV),

• w rozwiązaniach związanych z oświetleniem światłem dziennym;

• energii odpadowej: poprzez odzysk ciepła z układów wentylacyjnych, ścieków i innych;

• energii otoczenia budynku (np. wód gruntowych lub powierzchniowych, gruntu, powietrza): poprzez zastosowanie pomp ciepła;

• energii biomasy: w instalacjach z nowoczesnymi kotłami spalającymi zrębki drewniane lub pelety;

• energii wiatru: za pomocą turbin wiatrowych; • ogniw paliwowych;

• w układach hybrydowych

Celowość akumulacji energii:

• zmienność w czasie zapotrzebowania,

• okresowość dostarczania z OŹE,

Korzyści: zmniejszanie obciążeń szczytowych

Rodzaje magazynów energii:

krótko- i długoterminowe

Możliwość zastosowania technologii odnawialnych źródeł energii w budynkach:

Energia słoneczna Wykorzystanie energii

promieniowania słonecznego

Planowanie, projektowanie, urządzenia i budowa, funkcjonowanie (monitorowanie)

Bariery: • Koherentność –

magazynowanie? • Jakość urządzeń; • Niewłaściwe wymiarowanie.

Słoneczne instalacje przygotowania ciepłej wody użytkowej

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Qkonw

Qsł

• brak danych.

TBS w Zgierzu 4 budynki 3 x 80,32 m2 (1 x 56,24 m2) kolektorów słonecznych Zasobniki 3 x 2000 dm3 Uzysk energetyczny instalacji: 255 kWh/m2 kolektora Zużycie c.w.u. 27 dm3/dobę/osobę

Poddębice 1287 m2 (23 bloki mieszkalne) Uzysk energetyczny instalacji słonecznej 380 kWh/m2

Łomża Uzysk energetyczny instalacji słonecznej: 400 kWh/m2

Przykłady słonecznych instalacji przygotowania ciepłej wody użytkowej

w budynkach wielorodzinnych

Radogoszcz Zachód 7470 m2

3500 kolektorów

0 200 400 600 800 1000100 300 500 700 900

Powierzchnia kolektorów [m2]

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.05

0.15

0.25

0.35

0.45

0.55

Ud

ział e

ne

rgii

sło

ne

czn

ej w

całk

ow

itych

roczn

ych

po

trze

ba

ch

cie

pln

ych

400

800

1200

1600

2000

600

1000

1400

1800

MJ/(

m2a

)R

oczn

e z

yski z 1

m2 p

ow

ierz

ch

ni ko

lekto

ra

200

300

400

500

150

250

350

450

550

kW

h/(

m2a

)

Wymiarowanie słonecznej instalacji c.w.u. – zasada ogólna

Gwarancja jakości urządzeń – niezbędna

(referencje)

Wady techniczne (po 1 roku)

9

Projektowanie – konieczne nowoczesne, ale sprawdzone rozwiązania przykładowy obiekt

0

10

20

30

40

50

60

70

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Sto

pie

n p

okr

ycia

zap

otr

zeb

oan

ia n

a e

ne

rgię

do

c.

w.u

. - r

zecz

ywis

te i

teo

rety

czn

e, [

%]

udział w pokryciu potrzeb c.w.u. udział w pokryciu potrzeb c.w.u. - teoria

wartość średnia wartość średnia - teoria

Ilość kolektorów 162 sztuk Powierzchnia absorbera kolektora 2,32 m2

Uzysk rzeczywisty 354 kWh/m2 powierzchni absorbera Uzysk teoretyczny (przy proponowanym rozwiązaniu) 463 kWh/m2 powierzchni absorbera

proponowany

10

Ilość kolektorów 79 sztuk

Powierzchnia absorbera 2,65 m2

Uzysk rzeczywisty ~45% teoretycznego (na skutek błędów wykonawczych) Uzysk teoretyczny 404 kWh/m2 0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ene

rgia

sło

ne

czn

a (w

g f-

char

t) i

no

nw

en

cjo

nal

na

do

po

dgr

zan

ia c

wu

, [M

J]

Qkonw MJ/miesiąc Qsł MJ/miesiąc

Przykładowy obiekt – błędy wykonawcze i projektowe

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ene

rgia

sło

ne

czn

a (w

g f-

char

t) i

no

nw

en

cjo

nal

na

do

po

dgr

zan

ia c

wu

, [M

J]

Qkonw MJ/miesiąc Qsł MJ/miesiąc

ale z uwzględnieniem strat przesyłu

bez uwzględnienia strat przesyłu

Uśredniony koszt LCoHC Teoretyczny 90 zł/GJ

Satysfakcjonujący efekt możliwy, ale po wyeliminowaniu nieprawidłowości jak:

• Brak danych do opracowania założeń.

• Brak prawidłowych koncepcji ujmujących istotne uwarunkowania i specyfikę instalacji.

• Brak wiarygodnych obliczeń zysków energetycznych instalacji.

• Projektowanie – błędy w sztuce, nieznajomość specyfiki tematu, brak doświadczenia i nieuwzględnianie nowoczesnych technologii i rozwiązań.

• Niedopracowane SIWZy, brak umów z gwarantowanym zyskiem (rekomendowane).

• Nawet niezgodne z projektem wykonanie.

• Wybór przez wykonawców najtańszych (byle jakich) rozwiązań.

• Na ogół brak monitoringu (nawet najprostszego).

• Duże dofinansowanie nie skłania do troski o prawidłowe funkcjonowanie i efekty.

Koszt uśredniony: silnie zmienny (LCOE od 60 zł/GJ i znacznie powyżej (ze względu na różne błędy) w kilku ocenianych instalacjach)

11

Słoneczne systemy ciepłej wody użytkowej

Wykorzystanie biomasy

• Zrębki drzewne; • brykiet - kształt cylindryczny

lub prostopadłościenny i rozmiary przekraczające 25 mm, wytwarzane przez sprasowanie rozdrobnionego drewna energetycznego;

• pelety – wytwarzane podobnie jak brykiety przez sprasowanie dokładnie rozdrobnionego materiału. Mają zwykle kształt cylindryczny i średnice mniejsze niż 25 mm.

Opłacalność

100 kW

Mikroinstalacja w ustawie o OZE:

Instalacja odnawialnego źródła energii:

Łączna moc zainstalowana elektryczna: ≤ 40 kW

Napięcie znamionowe sieci: < 110 kV

Moc osiągalna cieplna w skojarzeniu: ≤ 120 kW

Definicja prosumenta: Prosument – odbiorca końcowy:

• dokonujący zakupu energii elektrycznej na podstawie umowy kompleksowej;

• wytwarzający energię elektryczną wyłącznie z odnawialnych źródeł energii w mikroinstalacji;

• w celu jej zużycia na potrzeby własne, niezwiązane z wykonywaną działalnością gospodarczą.

Ustawa OŹE

Wprowadzenie systemu opustów (dla mikroinstalacji <= 40 kW):

Sprzedawca dokonuje rozliczenia ilości energii elektrycznej wprowadzonej przez prosumenta do sieci elektroenergetycznej wobec ilości energii elektrycznej pobranej z tej sieci w stosunku ilościowym:

• 1 do 0,8: instalacje do 10 kW włącznie;

• 1 do 0,7: instalacja > 10 kW

Nadwyżką ilości energii elektrycznej wprowadzonej przez prosumenta do sieci wobec ilości energii pobranej dysponuje sprzedawca, w celu pokrycia kosztów rozliczenia. Nie stanowi ona przychodu w rozumieniu CIT.

Ustawa OŹE

• Wykorzystanie energii do zasilania infrastruktury części wspólnych budynków

• 35 instalacji fotowoltaicznych na budynkach wielorodzinnych o łącznej mocy 739 kWp

• Zastosowano polikrystaliczne moduły o mocy 275 Wp

• Całkowity koszt inwestycji – 4,2 mln zł, ok. 5700 zł/kWp

• Prognozowany uzysk energii to ok. 700 MWh/rok

• Szacowane oszczędności: 337 000 zł/rok

• Prosty Okres Zwrotu Nakładów (bez dofinansowania)

S𝑃𝐵𝑇 =𝑘𝑜𝑠𝑧𝑡 𝑖𝑛𝑤𝑒𝑠𝑡𝑦𝑐𝑦𝑗𝑛𝑦

𝑟𝑜𝑐𝑧𝑛𝑒 𝑜𝑠𝑧𝑐𝑧ę𝑑𝑛𝑜ś𝑐𝑖=

4 200 000

337 000 12,5 𝑙𝑎𝑡

Rozproszona elektrownia fotowoltaiczna (PV) we Wrocławiu

Rozproszona elektrownia fotowoltaiczna we Wrocławiu

• Pierwsza instalacja o mocy 39,78 kWp została

zrealizowana w 2016 roku • Koszty energii dla części wspólnych budynku –

około 16,5 tys. zł/rok • Roczne koszty en. elekt. po zainstalowaniu

systemu PV – 1,08 tys. • Stopień autokonsumpcji – 26%

• S𝑃𝐵𝑇 =134 574

15 420 14,7 𝑙𝑎𝑡

• Budynek o powierzchni 2150 m2 (1917 m2 to powierzchnia mieszkalna, resztę stanowią części wspólne, piwnice i klatki schodowe).

• Dwie gruntowe pompy ciepła o łącznej mocy 120 kW.

• 24 odwierty o głębokości 99 m każdy. • Instalacja fotowoltaiczna o mocy 39,7 kWp.

Instalacja hybrydowa (PV + PC) w Szczytnie

Pompa ciepła (PC)

• Całkowity koszt inwestycji 625 tys. zł (500 tys. zł – pożyczka, środki własne – 125 tys. zł)

• Kotłownia gazowa - średni roczny koszt ciepła: około 85 tys. zł

• Obecny system: koszt zakupu energii elektrycznej – około 22 tys. zł rocznie

• Oszczędności roczne: około 63 tys. zł

• S𝑃𝐵𝑇 =𝑘𝑜𝑠𝑧𝑡 𝑖𝑛𝑤𝑒𝑠𝑡𝑦𝑐𝑦𝑗𝑛𝑦

𝑟𝑜𝑐𝑧𝑛𝑒 𝑜𝑠𝑧𝑐𝑧ę𝑑𝑛𝑜ś𝑐𝑖=

625 000

63 000 10 𝑙𝑎𝑡

Instalacja hybrydowa (PV + PC) w Szczytnie

Fundacja Instytut na rzecz Ekorozwoju

ul. L. Nabielaka 15 lok.1

00-743 Warszawa „Eko-lokator – edukacja ekologiczna i współpraca grup zawodowych związanych z zarządzaniem budynkami”

– projekt dofinansowany ze środków Programu Operacyjnego Infrastruktura i Środowisko 2014–2020

Wartość projektu: 935 045,42 PLN netto (1 009 581,00 PLN brutto). Dofinansowanie z UE z Funduszu Spójności: 794 788,61 PLN

Dziękujemy za uwagę Inż. Piotr Nowakowski pnowakowski@kape.gov.pl

Dr inż. Ryszard Wnuk rwnuk@kape.gov.pl

Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. www.kape.gov.pl