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

I WYTWARZANIE ENERGII

  1. Wytwarzanie skojarzone – kogeneracja, trigeneracja, poligeneracja

    • Technologie poprawiające efektywność i elastyczność pracy instalacji skojarzonego wytwarzania i nowe metody skojarzonej generacji energii .

    • Dostosowanie układów skojarzonych do wykorzystywania nowych paliw lub paliw o gorszych parametrach jakościowych

    • Nowe lub udoskonalone technologie wykorzystania ciepła odpadowego lub niskotemperaturowego powstałego w wyników procesów technologicznych lub technicznych

  2. Wysokotemperaturowe reaktory jądrowe.

    • Opracowanie i wdrożenie technologii wysokotemperaturowych reaktorów jądrowych do produkcji ciepła przemysłowego.

    • Wytwarzanie ciepła procesowego dla przemysłu i kogeneracji przy użyciu wysokotemperaturowych reaktorów jądrowych.

  3. Czysty węgiel

    • Nowe lub udoskonalone technologie wytwarzania energii elektrycznej z węgla zwiększające efektywność i/lub minimalizujące emisję zanieczyszczeń oraz konieczność składowania ubocznych produktów spalania, a także zastosowanie technologii zgazowania węgla na potrzeby produkcji chemicznej

    • Wykorzystanie technologii eksploatacji metanu pokładów węgla, w tym również na etapie przedeksploatacyjnym kopalni

  4. Rozwiązania poprawiające żywotność maszyn i urządzeń energetycznych oraz redukujące hałas

    • Nowe rozwiązania techniczne i materiałowe 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.

    • Nowe lub ulepszone metody i systemy monitorujące parametry wewnątrz kotłów energetycznych.

    • Nowe rozwiązania poprawiające możliwości techniczne sterowania pracą kotłów energetycznych.

    • Nowe rozwiązania poprawiające jakość energii elektrycznej.

  1. Poprawa efektywności konwersji energii

    • Nowe lub ulepszone metody podnoszenia sprawności lub poprawy elastyczności wytwarzania energii.

    • Wykorzystanie ciepła odpadowego, niskotemperaturowego i innych form energii rozpraszanej, w tym energetyczne wykorzystanie hałasu i drgań.

    • Optymalizacja wytwarzania i wykorzystania energii poprzez nowoczesne systemy sterowania i monitoringu – systemy zarządzania energią.

    • Wykorzystanie nowych, form lub metod konwersji energii (np. Energy Harvesting).

    • Zwiększenie wykorzystania napędów energooszczędnych (IE2, IE3, IE4) dla zmniejszenia energochłonności przemysłu

  2. Poprawa parametrów jakościowych paliw

    • Nowe lub ulepszone metody poprawienia wartości opałowej parametrów paliwa.

    • 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.

  3. Ogniwa paliwowe

    • Nowe technologie wytwarzania energii elektrycznej (również w skojarzeniu) z użyciem ogniw paliwowych (do zastosowań mobilnych lub stacjonarnych).

    • Konstrukcja nowych układów hybrydowych z wykorzystaniem ogniw paliwowych.

    • Nowe lub ulepszone ogniwa paliwowe.

  4. Zaawansowana diagnostyka bloków energetycznych

    • Nowe metody diagnostyczne urządzeń ciśnieniowych oraz wirujących.

    • Technologie badań nieniszczących.

    • Monitorowanie parametrów bloków energetycznych przy pomocy nowych metod pomiarowych.

  5. Systemy sterowania wytwarzaniem energii

    • Nowe urządzenia i systemy informatyczne służące do sterowania blokami energetycznymi.

    • Nowe lub ulepszone technologie i systemy wspierające projektowanie instalacji energetycznych.

    • Nowe lub ulepszone systemy wsparcia serwisu.

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, a także kwestie związane z zabezpieczeniem informatycznym sieci (cyberbezpieczeństwem). 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. Inteligentne rozwiązania w sieciach elektroenergetycznych

    • 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

    • Środki, metody i algorytmy zarządzania popytem na energię elektryczną (Demand Side Response, Demand Side Managment)

    • Interfejsy energetyczne wielu nośników energii, ich zasilanie i opomiarowanie

    • 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

  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 technik zabezpieczenia cyberbezpieczeństwa instalacji związanych z pomiarem i zarządzaniem sieciami Smart Grid.

    • 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. E-mobility

    • Wykorzystanie baterii pojazdów elektrycznych jako zasobników energii w optymalizacji pracy sieci elektroenergetycznych

  1. Metody i technologie 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 baterie, w tym litowo-jonowych, kwasowych i przepływowych, superkondensatory EDLC oraz LIC,

    • 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)

    • Wykorzystanie magazynów energii do świadczenia usług systemowych (kompensacja mocy biernej, harmonicznych, redukcja kołysania mocy oraz zmian napięcia, redukcja obciążeń szczytowych)

    • Zarządzanie ładowaniem pojazdów elektrycznych

    • Terminale szybkiego ładowania akumulatorów

    • Opracowanie sposobów rozwoju sektora elektromobilności w kontekście pracy sieci elektroenergetycznych

  2. 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

    • Technologie magazynów niklowo-cynkowe jako technologia sprzyjająca wykorzystaniu krajowych złóż ród cynku i niklu

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

  2. Energia wodna

    • Opracowanie nowych wydajnych technologii umożliwiających wykorzystywanie wody jako surowca energetycznego z ograniczaniem ich negatywnego wpływu na zmiany środowiska naturalnego

  1. Poprawa sprawności w układach konwersji energii wody na energię elektryczną Energia geotermalna

    • Wydajna i przyjazna dla środowiska, produkcja energii w oparciu o ciepło geotermalne

    • Nowe technologie poszukiwania i eksploatacji wód geotermalnych, w tym technologie zagospodarowania zużytych wód geotermalnych

  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:

  1. Biogazownie

    • Analizy wykorzystania bioodpadów na terenach gmin wiejskich

    • Analizy możliwości upraw roślin energetycznych na ziemiach niskiej klasy w kontekście wykorzystania ich w biogazowniach i badanie wpływu zwiększonej ilości upraw roślin

energetycznych na ceny żywności w kraju

    • Analizy wykorzystania bioodpadów miejskich w biogazowniach, (analiza możliwości segregacji odpadów biodegradalnych na terenach miejskich)

    • 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 dystrybucyjnych

niskiego napięcia, do których przyłączone są instalacje prosumenckie . 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, wykorzystujące dowolne źródła energii pierwotnej

    • Zintegrowane układy do wytwarzania różnych nośników energii: energii elektrycznej, ciepła, chłodu

    • 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

    • Innowacyjne efektywne energetycznie o zdefiniowanej i mierzalnej efektywności ,tanie i łatwe w obsłudze, prosumenckie mikrosystemy energetyczne

    • 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 zwiększania 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 systemów lokalnych

  1. Instalacje prosumenckie i sieci rozdzielcze niskiego napięcia z generacją rozproszoną

    • Nowe metody integracji źródeł i zasobników energii elektrycznej oraz ciepła w mikroinstalacjach, małych instalacjach oraz klastrach energii / autonomicznych regionach energetycznych Nowe systemy zarządzania i sterowania pracą sieci niskiego napięcia ze źródłami i zasobnikami energii

    • Wykorzystanie mikroźródeł na potrzeby regulacji napięcia w sieci.

    • Nowe środki i rozwiązania do poprawy efektywności zasilania dla różnych nośników energii, w tym regulacja napięcia i rozpływów mocy czynnej i biernej w sieciach z dużym udziałem mikroźródeł.

    • Wykorzystanie zasobników energii, w tym zasobników mobilnych, do wspomagania zarządzania energią oraz do realizacji usług pomocniczych związanych z poprawą jakości zasilania.

    • Rozwój nowych usług (w tym narzędzi inżynierskich) do projektowania nowych technologii dla energetyki prosumenckiej.

  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 powydobywczych, 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 wykorzystywania jako surowca.

    • 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).

    • Rozwój technologii energetycznego zagospodarowania odpadów powydobywczych – głównie mułów węglowych

    • Nowe i ulepszone technologie wykorzystania odpadów w postaci popiołów lotnych, żużli, mieszanki popiołowo-żużlowej i produktów poreakcyjnych z instalacji w budownictwie

    • Metody wykorzystania minerałów antropogenicznych w procesie rekultywacji terenów powydobywczych

  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, ditlenku węgla (CCU).

  2. 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”).

    • Nowe lub ulepszone technologie związane z wykorzystaniem sprężonego gazu ziemnego (CNG) i skroplonego gazu ziemnego (LNG)