Wysokosprawne, niskoemisyjne i zintegrowane układy wytwarzania, magazynowania, przesyłu i dystrybucji energii

A- A+

KIS 4. WYSOKOSPRAWNE, NISKOEMISYJNE I ZINTEGROWANE UKŁADY WYTWARZANIA, MAGAZYNOWANIA, PRZESYŁU I DYSTRYBUCJI ENERGII

i. WYTWARZANIE ENERGII

  1. Wytwarzanie skojarzone - kogeneracja, trigeneracja, poligeneracja
  • Technologie poprawiające o co najmniej 10% efektywność skojarzonego wytwarzania i nowe metody skojarzonej generacji energii.
  • Dostosowanie układów skojarzonych do wykorzystywania nowych paliw lub paliw o gorszych parametrach jakościowych przy zachowaniu dotychczasowej efektywności energetycznej i emisyjności tych układów.
  1. Czysty węgiel
  • Nowe lub udoskonalone technologie wytwarzania energii z węgla zwiększające efektywność o co najmniej 10 % i/lub minimalizujące emisję zanieczyszczeń o 10% oraz konieczność składowania ubocznych produktów spalania.
  1. Rozwiązania poprawiające żywotność maszyn i urządzeń energetycznych oraz redukujące hałas przewyższające o co najmniej 10% parametry dotychczasowych rozwiązań
  • Nowe rozwiązania techniczne poprawiające żywotność maszyn i urządzeń energetycznych.
  • Nowe lub ulepszone metody monitorowania, predykcyjne i analizy stanu technicznego maszyn i urządzeń energetycznych, w tym również z użyciem SHM (Structural Health Monitoring).
  • Ograniczenie hałasu i drgań towarzyszących procesom generacji energii.
  1. Poprawa efektywności konwersji energii
  • Nowe lub ulepszone metody podnoszenia sprawności lub poprawy elastyczności wytwarzania energii, z mierzalnym skutkiem energetycznym..
  • Wykorzystanie ciepła odpadowego, niskotemperaturowego i innych form energii rozpraszanej, w tym energetyczne wykorzystanie hałasu i drgań z mierzalnymi efektami.
  • Optymalizacja wytwarzania energii poprzez nowoczesne systemy sterowania i monitoringu – systemy zarządzania energią z mierzalną efektywnością.
  • Wykorzystanie nowych, innowacyjnych form lub metod konwersji energii (np. Energy Harvesting).
  1. Poprawa parametrów jakościowych paliw
  • Monitorowanie zmian parametrów jakościowych paliwa w czasie rzeczywistym.
  • Nowe metody pozwalające utrzymać założone parametry paliwa w czasie rzeczywistym
  • Nowe metody regeneracji paliw stałych i płynnych, niespełniających wymagań jakościowych..
  1. Ogniwa paliwowe
  • Nowe technologie wytwarzania energii elektrycznej (również w skojarzeniu) z użyciem ogniw paliwowych (do zastosowań mobilnych lub stacjonarnych).
  • Konstrukcja nowychukładów hybrydowych z wykorzystaniem ogniw paliwowych.
  • Nowe lub ulepszone ogniwa paliwowe.

 

 

II. SMART GRIDS / INTELIGENTNE SIECI ELEKTROENERGETYCZNE

Obszar obejmuje rozwiązania zwiększające efektywność, pewność zasilania i bezpieczeństwo pracy sieci elektroenergetycznych przesyłowych i rozdzielczych. Obejmuje problematykę prowadzenia ruchu sieci, ochrony poszczególnych elementów i całej sieci przed awariami, ze szczególnym uwzględnieniem blackoutów, zagadnienia efektywności energetycznej i redukcji strat, właściwej integracji źródeł rozproszonych w sieci i zarządzania nimi, jak również inne zadania związane z zarządzaniem popytem i wdrożeniem nowych metod wyrównywania obciążeń oraz regulacji napięcia i innych parametrów jakości energii elektrycznej. Osiągnięcie wysokiego poziomu inteligencji sieciowej możliwe jest przez wykorzystanie inteligentnych technik pomiarowych, metod sterowania, a także stosownych narzędzi informatycznych, w tym efektywnych i bezpiecznych rozwiązań oraz środków teleinformatycznych.

  1. Innowacyjne inteligentne rozwiązania w sieciach elektroenergetycznych o mierzalnych efektach eksploatacyjnych
  • Inteligentna automatyka zabezpieczeniowa i restytucyjna w systemach elektroenergetycznych
  • Inteligentne narzędzia wykorzystywane dla optymalizacji pracy i sterowania sieciami przesyłowymi i dystrybucyjnymi
  • Inteligentne systemy wsparcia decyzji operatorskich
  • Inteligentne i adaptacyjne układy pomiarowe i decyzyjne dla potrzeb Smart Grids
  • Systemy automatyzacji i zabezpieczeń rozległych sieci przesyłowych i rozdzielczych, w tym z wykorzystaniem układów WAMS, FACTS, HVDC itp.
  • Inteligentne systemy wydzielania pracy wyspowej oraz ponownej synchronizacji z systemem elektroenergetycznym
  • Elektrownie wirtualne (Virtual Power Plants) i ich wykorzystanie do regulacji pracy systemu elektroenergetycznego
  • Metody i algorytmy zarządzania popytem na energię elektryczną (Demand Side Response, Demand Side Managemant)
  • Systemy sterowania i zabezpieczeń małych autonomicznych systemów elektroenergetycznych, rozwiązania dla społeczności lokalnych i przedsiębiorstw
  • Interfejsy energetyczne wielu nośników energii, ich zasilanie i opomiarowanie
  • Zastosowanie elektrycznych środków transportu lądowego i wodnego dla wyrównywania profilu obciążenia sieci
  • Integracja rozproszonych źródeł energii oraz zasobników energii z systemem elektroenergetycznym
  • Inteligentne zarządzanie zasobami rozproszonymi
  • Rozproszone systemy monitorowania jakości energii elektrycznej
  • Metody i środki poprawy efektywności energetycznej oraz redukcji strat energii w sieciach przesyłowych i rozdzielczych, w tym produkty, usługi oraz narzędzia inżynierskie
  • Integracja sieci elektroenergetycznych, sieci telekomunikacyjnych oraz systemów informatycznych tworzących inteligentne sieci elektroenergetyczne
  • Rozwój metod i algorytmów predykcji nasłonecznienia oraz wietrzności na potrzeby integracji źródeł OZE w ramach inteligentnych sieci elektroenergetycznych
  • Rozwój technik magazynowania energii elektrycznej w układach inteligentnych sieci elektroenergetycznych
  1. Smart metering i teleinformatyka w energetyce
  • Cyfrowe systemy pomiarowe, w tym systemy zdalnego opomiarowania (Advanced Metering Infrastucture – AMI) – nowe konstrukcje elementów AMI, technologie komunikacji i inteligentne oprogramowania Systemów Centralnych AMI, interoperacyjność i wymienność elementów AMI
  • Rozwój nowych technik i technologii transmisji danych dla potrzeb elektroenergetyki
  • Rozwój nowych technik cyberbezpieczeństwa (Cybersecurity) – rozwój oprogramowania, urządzeń i usług bezpieczeństwa informatycznego w elektroenergetyce
  • Integracja systemów opomiarowania i odczytu wielu  mediów (prąd, woda, gaz, ciepło), w tym rozwiązania dla Smart Cities
  • Zastosowania układów PMU (Phasor Measurement Units) w sieciach przesyłowych i rozdzielczych

III. Magazynowanie Energii

  1. Metody magazynowania energii z wykorzystaniem różnych nośników
  • Wykorzystanie nadmiaru energii do produkcji nośników umożliwiających  magazynowanie paliw alternatywnych (w tym m.in. wodoru i metanu syntetycznego)
  • Nowe lub ulepszone technologie magazynowania energii
  • Nowe technologie poprawiające efektywność źródeł szczytowo-pompowych
  • Nowe lub ulepszone technologie magazynowania energii z wykorzystaniem powietrza
  • Magazynowanie energii z zastosowaniem materiałów zmiennofazowych
  • Innowacyjne technologie magazynowania energii z wykorzystaniem związków chemicznych, w tym akumulatory ciepła
  • Nowe rozwiązania w zakresie akumulatorów i baterii, w tym litowo-jonowych, kwasowych i przepływowych
  • Zarządzane automatyczne / zdalnie systemy umożliwiające płynną regulację podaży i popytu dla odnawialnych źródeł energii poprzez magazynowanie energii
  • Integracja magazynów energii z krajową siecią energetyczną na różnych poziomach napięć, w tym identyfikacja barier i koncepcji ich usuwania niezbędnych dla upowszechnienia technologii magazynowania energii
  • Integracja magazynów energii z instalacjami OZE
  • Mobilne magazyny energii w postaci ciepła wysokotemperaturowego - optymalizacja produkcji ciepła w stosunku do zapotrzebowania lokalnych układów kogeneracyjnych
  • Wykorzystanie zasobników energii w rozproszonych układach hybrydowych (w tym m.in. baterie, zasobniki kinetyczne – koło zamachowe, baterie akumulatorów z magazynowaniem wewnętrznym, elektrownie wodne pompowe)
  1. E-mobility
  • Baterie pojazdów elektrycznych jako zasobniki energii w optymalizacji pracy sieci inteligentnej z odnawialnymi źródłami energii
  • Zarządzanie ładowaniem pojazdów elektrycznych
  1. Technologie magazynowania energii nowej generacji
  • Superkondensatory – badania w kierunku opracowania nowego typu urządzeń w celu stworzenia możliwości ich zastosowania w energetyce
  • Poszukiwanie nowych rozwiązań pozwalających na skalowanie technologii różnych magazynów energii i metod zwiększających efektywność i żywotność magazynów
  • Badania i rozwój nowego typu materiałów lub technologii stosowanych w procesie magazynowania energii w celu zwiększenia jego bezpieczeństwa i efektywności

IV. OZE

Obszar ten dotyczy wykorzystania dostępnych lokalnie odnawialnych źródeł energii i paliw, w celu zwiększenia niezależności energetycznej określonego obszaru (w tym autonomiczne regiony energetyczne) oraz stosowania nowych, efektywnych technologii w zakresie produkcji i przetwarzania i magazynowania energii ze źródeł odnawialnych oraz otrzymywania paliw płynnych w celu zmniejszenia zapotrzebowania na energię ze źródeł konwencjonalnych. Energia może być wytwarzana niezależnie z każdego źródła, w oparciu o inteligentne synergiczne układy modułowe łączące kilka takich samych źródeł lub różnorodne źródła energii odnawialnej komponowane pod względem parametrów technicznych, w zależności od miejscowego potencjału i dostępności wybranych źródeł energii (w tym m.in. synergia OZE z budownictwem). Główny cel działań w niniejszym sektorze to poprawa efektywności generacji energii.

  1. Energia wiatrowa
  • Optymalizacja budowy lokalnych elektrowni wiatrowych w skali mikro i mini
  • Innowacyjne technologie wytwarzania energii elektrycznej z energii wiatru mające na celu zwiększanie sprawności procesu konwersji energii wiatru na energię elektryczną (m.in. turbiny wiatrowe z pionową osią obrotu)
  • Rozwój oraz doskonalenie narzędzi do prognozowania wytwarzania energii z elektrowni wiatrowych
  • Nowe lub ulepszone technologie z zakresu morskiej energetyki wiatrowej (offshore), przyczyniające się do zwiększenia sprawności konwersji energii wiatru do energii elektrycznej lub zmniejszenia kosztów inwestycyjnych.
  1.  Energia słoneczna
  • Innowacyjne technologie solarne umożliwiające wytwarzanie ciepła
  • Ogniwa fotowoltaiczne oparte na nowych materiałach oraz inne nowe technologie pozwalające na wytwarzanie energii ze źródeł solarnych
  • Nowe technologie umożliwiające poprawę sprawności wytwarzania energii oraz innych cech eksploatacyjnych w konwencjonalnych ogniwach fotowoltaicznych
  1. Energia wodna
  • Opracowanie nowych, wydajnych technologii umożliwiających wykorzystywanie wody jako surowca energetycznego z ograniczaniem ich negatywnego wpływu na zmiany środowiska naturalnego
  • Poprawa sprawności w układach konwersji energii wody na energię elektryczną o co najmniej 10 %.
  1. Energia i ciepło geotermalne
  • Wydajna i przyjazna dla środowiska innowacyjna produkcja energii  i ciepła w oparciu o wody geotermalne
  • Nowe technologie poszukiwania i eksploatacji wód geotermalnych, w tym technologie zagospodarowania zużytych wód
  • Nowe, innowacyjne lub ulepszone technologie wytwarzania energii elektrycznej, ciepła lub chłodu z wykorzystaniem wód geotermalnych
  • Nowe lub ulepszone technologie zagospodarowania ciepła geotermalnego, pozwalające na dostosowanie parametrów nośnika do wymagań lokalnych systemów ciepłowniczych
  1. Biomasa, biogaz, biopaliwa i inne nośniki energii pochodzące z przetwarzania biomasy odpadowej pochodzenia roślinnego i zwierzęcego oraz innego rodzaju biomasy roślinnej z wykluczeniem nadmiernej eksploatacji obszarów leśnych
  • Innowacyjne procesy i technologie dotyczące obróbki wstępnej biomasy  i pozyskania surowców biomasowych.
  • Nowe technologie poprawy jakości biomasy oraz nowe technologie pozwalające na efektywną obróbkę wstępną biomasy za pomocą metod fizycznych i/lub chemicznych umożliwiające intensyfikację procesów otrzymywania biopaliw ciekłych (płynnych i gazowych) oraz biopłynów do zastosowań stacjonarnych
  • Nowe lub ulepszone technologie produkcji biogazu (w tym m.in. rozwój i badania nad procesami oczyszczania biogazu do biometanu z jednoczesnym opracowaniem metod wykorzystania odpadowego CO2, produkcja bionawozów - rolnictwo energetyczne)
  • Nowe lub ulepszone technologie zgazowania biomasy do celów energetycznych (w tym m.in. innowacyjne technologie małoskalowe - do 5MW do spalania biomasy z wyłączeniem współspalania)
  • Innowacyjne procesy prowadzące do otrzymywania biopaliw ciekłych i biokomponentów, innych związków chemicznych z biomasy drugiej i dalszych generacji:
  • Innowacyjne technologie otrzymywania biopaliw i biopłynów, umożliwiające zmniejszenie ilości produktów odpadowych i ubocznych
  • Produkcja paliw, biopolimerów substancji chemicznych i nawozów w oparciu
    o wydzielanie i/lub syntezę wartościowych związków chemicznych w procesach biorafineryjnych
  • Opracowanie koncepcji budowy rafinerii biomasy (biorafinerii) w warunkach polskich
  1. Wytwarzanie energii elektrycznej z otaczających źródeł odnawialnych z zastosowaniem metod z zakresu   „energy harvesting”.

V. Energetyka prosumencka

Obszar ten obejmuje przyjazne w użytkowaniu technologie i systemy, których zastosowanie przyczyni się do zwiększenia efektywności energetycznej oraz poprawy jakości zasilania odbiorców w sieciach i instalacjach niskiego napięcia. Badania powinny zmierzać do stworzenia warunków rozwoju i upowszechnienia tych rozwiązań oraz aktywizacji grupy konsumenckiej do ich wprowadzania.

  1. Prosumenckie źródła energii
  • Innowacyjne, wysokosprawne urządzenia i systemy mikrogeneracyjne ciepła i/lub energii elektrycznej, zasilane z dowolnego źródła energii pierwotnej.
  • Zintegrowane układy do wytwarzania różnych nośników energii: elektrycznej, ciepła, chłodu, lub ewentualnie inne media.
  • Wysokosprawne systemy konwersji i użytkowania energii w małej skali, usytuowane w pobliżu lub bezpośrednio u użytkownika.
  • Nowe, innowacyjne źródła odnawialne małej mocy zintegrowane z zasobnikami energii, dla poprawy jakości zasilania i efektywności energetycznej.
  • Innowacyjne, efektywne energetycznie o zdefiniowanej i mierzalnej efektywności, prosumenckie (tanie i łatwe w obsłudze) systemy umożliwiające dostosowanie ilości energii wytwarzanej w mikroźródłach do zapotrzebowania odbiorcy.
  • Wykorzystanie innowacyjnych rozwiązań technologicznych w mikroźródłach: fotowoltaicznych (w tym nowe materiały do zastosowań w fotowoltaice), ogniwach paliwowych, biologicznych i mikrobiologicznych, wykorzystujących zjawiska termoelektryczne, piezoelektryczne i in. do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.
  • Nowe mobilne źródła energii elektrycznej (środki transportu lądowego i wodnego) w odniesieniu do magazynowania energii elektrycznej i zwiększenia niezawodności zasilania układów prosumenckich.
  • Nowe systemy umożliwiające wykorzystanie energii poprocesowej w skali mikro.
  • Innowacyjne systemy wykorzystujące cieki, prądy wodne itp. do produkcji energii elektrycznej na potrzeby odbiorcy i lokalnego systemu.

 

 

  1. Instalacje prosumenckie i sieci rozdzielcze niskiego napięcia z generacją rozproszoną
  • Integracja źródeł i zasobników energii elektrycznej i ciepła z siecią elektroenergetyczną niskiego napięcia.
  • Nowe systemy optymalnego zarządzania i sterowania pracą sieci niskiego napięcia ze źródłami i zasobnikami energii.
  • Wykorzystanie inteligentnych algorytmów prognostyczno-decyzyjnych do sterowania pracą mikrosystemów niskiego napięcia.
  • Nowe środki i rozwiązania do poprawy efektywności zasilania dla różnych nośników energii.
  • Wykorzystanie zasobników energii do wspomagania zarządzania energią oraz do realizacji usług pomocniczych związanych z poprawą jakości zasilania.
  • Rozwój nowych technologii zaspokajania dostaw nośników energetycznych w ARE (Autonomiczne Regiony Energetyczne).
  • Nowe technologie integrujące różne systemy zasilania i dostępu do nośników energetycznych w skali mikro.
  • Rozwój nowych usług (w tym narzędzi inżynierskich) do projektowania nowych technologii dla energetyki prosumenckiej.
  • Rozwój nowych technik magazynowania energii elektrycznej w układach prosumenckich.
  1. Technologie informatyczne w energetyce prosumenckiej
  • Nowe technologie informatyczne w określaniu warunków przyłączenia oraz prognozy pracy sieci elektroenergetycznych z udziałem energetyki prosumenckiej.
  • Nowe technologie GIS w sieciach niskiego napięcia.
  • Nowe systemy wspomagania energetyki prosumenckiej.
  • Inteligentne systemy obsługi prosumenta z udziałem domowych sieci komputerowych typu HAN.
  • Rozwój otwartych protokołów i standardów wymiany danych w sieciach i instalacjach energetycznych.

VI. energia z odpadów, paliw alternatywnych i ochrona środowiska

  1.  Zagospodarowanie odpadów przemysłowych i komunalnych
  • Rozwój technologii energetycznego zagospodarowania odpadów w procesach WtE (w tym w układzie skojarzonym).
  • Rozwój technologii oczyszczania gazów powstałych w procesie energetycznego zagospodarowania odpadów w zakresie optymalizacji kosztów wytworzenia i możliwości ich zagospodarowania.
  • Rozwój energooszczędnych instalacji do podsuszania i zagospodarowania frakcji biodegradowalnych dla ich dalszego wykorzystania jako surwoca.
  • Badania nad przygotowywaniem nowych mieszanek odpadów pozwalających na zwiększenie ich wartości opałowej, a przez to możliwość zastosowania w energetyce.
  • Rozwój, badania i wsparcie infrastruktury do kompostowania; wprowadzenie selekcji odpadów mokrych biodegradowalnych i wdrożenie technologii procesu otrzymywania pełnowartościowego kompostu.
  • Innowacyjne systemy do wytwarzania energii elektrycznej (także w skojarzeniu) z wykorzystaniem węglowodorów odpadowych (waste hydrocarbons) oraz wodoru będącego produktem ubocznym (byproduct hydrogen) w procesach technologicznych (np. produkcja kwasu solnego, nawozów, rafinerie).
  1. Zgazowanie paliwa
  • Rozwój technologii pirolizy i zgazowania w kierunku energetycznym jak również w kierunku pozyskiwania szeregu paliw otrzymywanych różnymi metodami.
  • Rozwój technologii oczyszczania gazu po procesie zgazowania pozwalającej na bezpośrednie zastosowanie jednostek wytwórczych (w tym ogniw paliwowych i turbin gazowych) do wytwarzania energii.
  • Rozwój technologii zgazowania pozwalającej na stosowanie w tym samym urządzeniu różnych paliw np. biomasy i odpadów (w tym m.in. zgazowanie ze złożem fluidalnym).
  • Innowacyjne układy wykorzystujące procesy biologicznej i termicznej gazyfikacji z zastosowaniem rozwiązań dotyczących oczyszczania i uszlachetniania wytwarzanego gazu.
  1. Redukowanie i zagospodarowanie związków szkodliwych z emisji i produktów ubocznych z procesu wytwarzania energii
  • Nowe technologie redukujące szkodliwe gazy w procesie wytwarzania energii wykorzystujące procesy chemiczne i fizyczne.
  • Nowe lub ulepszone technologie dotyczące minimalizacji wytwarzania oraz użytkowego zagospodarowania ubocznych produktów spalania (UPS).
  • Nowe lub ulepszone technologie redukcji/ zagospodarowania związków szkodliwych z emisji, w tym NOx (także metody redukcji poślizgu amoniaku), SOx, pył, metali ciężkich, dwutlenku węgla (CCU).
  1. Paliwa alternatywne
  • Nowe lub ulepszone procesy konwersji biomasy lub odpadów do paliw o parametrach umożliwiających bezpieczne zastosowanie w obecnie produkowanych jednostkach wytwórczych.
  • Nowe lub ulepszone procesy wytwarzania płynnych (ciekłych i gazowych, w tym biowodoru) paliw alternatywnych do celów energetycznych z wybranych odpadów (lub innych niezagospodarowanych materiałów) jako surowca – procesy WtL („waste to liquid”).