Bydgoszcz

BADANIE ZASTOSOWANIA LOKALNYCH OBSZARÓW BILANSOWANIA ENERGII DLA OPTYMALIZACJI I ROZWOJU SIECI ROZPROSZONYCH, O AKRONIMIE eNEURON

Wstęp


Towarzyszący 11. Światowemu Forum Miejskiemu „Plan Działań dla Miast. Modelowa lokalność” (PDM) to program unikatowy w skali europejskiej. Łączy ponad sto polskich miast, które w różnorodny sposób odpowiadają na lokalne wyzwania zgodne z celami zrównoważonego rozwoju określonymi w Agendzie 2030. Jego celem jest włączenie polskich miast w światową dyskusję na temat trendów zrównoważonej urbanizacji oraz popularyzacja ich wdrażania w ramach zadań własnych miast.


Kryterium kwalifikacji do programu stanowiły dotychczasowe osiągnięcia miast w wybranym celu zrównoważonego rozwoju Agendy 2030. O unikatowym charakterze „Planu Działań dla Miast” przesądza przedstawienie w jednej inicjatywie bogactwa różnorodnych doświadczeń, którymi polskie miasta mogą dzielić się z innymi. Program PDM prowadzony był równolegle do prac nad nową Krajową Polityką Miejską 2030 i stanowi jeden z projektów strategicznych ujętych w KPM 2030. Pokazuje dobre praktyki wypracowane już przez polskie miasta w ostatnich latach, aby mierzyć się z wyzwaniami w 17 celach, w tym ubóstwem mieszkańców, nierównościami społecznymi, barierami w rozwoju gospodarczym czy zmianami klimatu. Jednocześnie jak w soczewce dokument skupia się na 2022 roku i ukazuje bogactwo projektów zaplanowanych w miastach na ten rok. Chociaż Światowe Forum Miejskie trwa kilka dni, poprzez te działania jest obecne w ponad 100 polskich miastach przez cały okres realizacji „Planu Działań dla Miast”.


Bydgoszcz bierze udział w Programie „Plan Działań dla Miast. Modelowa lokalność” z projektem „Badanie zastosowania lokalnych obszarów bilansowania energii dla optymalizacji i rozwoju sieci rozproszonych o akronimie eNeuron”, co przyczyni się do pozostawienia trwałego wkładu w wypracowanie wspólnej wizji zrównoważonego rozwoju polskich miast dzięki wymianie doświadczeń. Włączając się w światowy trend zrównoważonej przemiany przestrzeni miejskich oraz realizując projekt w ramach „Planu Działań dla Miast”, Bydgoszcz uczestniczy w dyskusji na temat rozwoju terenów zurbanizowanych oraz tworzenie platformy dla systematycznego udoskonalania i wdrażania dobrych wzorców w lokalnych politykach miejskich. PDM ma na celu upowszechnienie dobrych praktyk zaczerpniętych ze zrealizowanych przedsięwzięć wypełniających Cele Zrównoważonego Rozwoju ONZ oraz promocję osiągnięć poszczególnych miast w ich wypełnianiu, istotnych z perspektywy miast oraz szukania odpowiedzi na lokalnie występujące problemy, niezależnie od skali projektów lub działań.


Działania Bydgoszczy realizowane w ramach „Planu Działań dla Miast” w projekcie „Badanie zastosowania lokalnych obszarów bilansowania energii dla optymalizacji i rozwoju sieci rozproszonych o akronimie eNeuron” odwołują się do 7. Celu Zrównoważonego Rozwoju, tj. Czysta i dostępna energia. Realizacja tego projektu wpisuje się w rozstrzygnięcia strategiczne w dokumentach strategicznych Bydgoszczy wymienionych w raporcie. Zapraszamy do lektury raportu i zapoznania się z wyzwaniami i osiągnięciami Bydgoszczy.


Rozdział 1. Przyczyny podjęcia przez miasto Bydgoszcz działań w Celu 7. Czysta i dostępna energia


Bydgoszcz jest miastem na prawach powiatu położonym w województwie kujawsko-pomorskim. Wraz z powiatem bydgoskim i otaczającymi gminami tworzy aglomerację Bydgoskiego Obszaru Funkcjonalnego zamieszkałego przez około 600 000 osób. Tutaj krzyżują się ważne szlaki drogowe, kolejowe, a także wodne. Miasto jest malowniczo położone nad Brdą, Wisłą oraz Kanałem Bydgoskim – z tego powodu powstał Bydgoski Węzeł Wodny i międzynarodowa droga wodna E70. Z uwagi na dogodne warunki naturalne i szkoleniowe (tor regatowy, infrastruktura wodna, Bydgostia i inne kluby) miasto uchodzi za stolicę polskiego wioślarstwa. Oprócz walorów związanych z wodami miasto jest atrakcyjne położone względem kompleksów leśnych. Od południa otacza je Puszcza Bydgoska, od północy Bory Tucholskie. W Bydgoszczy znajduje się największy w Polsce Leśny Park Kultury i Wypoczynku „Myślęcinek”.


Bydgoszcz jest miastem królewskim lokowanym w 1346 roku przez króla Kazimierza III Wielkiego. Historyczne centrum miasta, Stary Rynek, znajduje się dokładnie na 18. południku długości geograficznej wschodniej.


Bydgoszcz posiada wiele zabytków: katedrę św. Marcina i Mikołaja zbudowaną w latach 1466-1502, a także spichrze nad Brdą z lat 1772-1800 – pamiątkę ważnego szlaku lądowego i wodnego związaną również z budową Kanału Bydgoskiego do Noteci i Odry i przekształceniem Wyspy Menniczej w Wyspę Młyńską, na której powstał na niej kompleks młynów i spichrzy. Ponadto w zakolu Brdy zbudowano ogromne Spichrze Królewskie, z których część zachowało się do dnia dzisiejszego. Interesująca jest także śluza miejska wybudowana podczas przebudowy Kanału Bydgoskiego w latach 1908-1915. Najcenniejszym zabytkiem sakralnym jest kościół Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny, jednonawowa gotycko-renesansowa świątynia wzniesiona w latach 1582-1618. Obecny bydgoski ratusz liczy sobie 400 lat.


Dużą atrakcją jest Kanał Bydgoski, wielka budowla hydrotechniczna, której idea pochodzi z czasów Rzeczpospolitej Obojga Narodów, a która została zrealizowana po I rozbiorze Polski w latach 1773-1774, za panowania w Prusach Fryderyka II. Kanał ma długość 26,77 km. Łączył Bydgoszcz z Nakłem, ale przede wszystkim scalił dorzecza Wisły i Odry. Tym samym powstała planowana od XVI wieku droga wodna o wielkim znaczeniu gospodarczym.


Na koniec 2020 roku Bydgoszcz zamieszkiwało 344 091 mieszkańców. W wieku produkcyjnym było 57,7% mieszkańców, w wieku przedprodukcyjnym – 16%, a w wieku poprodukcyjnym – 26,5%. Na 100 osób w wieku produkcyjnym przypadały więc 74 osoby w wieku nieprodukcyjnym. Zarówno przyrost naturalny, jak i saldo migracji przyjmują wartości ujemne.


Obecnie Bydgoszcz jest jednym z głównych krajowych ośrodków branży informatycznej i usług dla biznesu. W Bydgoskim Parku Przemysłowo-Technologicznym działa Pomorska Specjalna Strefa Ekonomiczna. Jest to również duży ośrodek przemysłu, handlu, kultury i szkolnictwa wyższego. Znajduje się tu 15 szkół wyższych.


Bydgoszcz 2030. Strategia rozwoju realizuje zadania Celu 7. w obszarze IV: Zdrowe i bezpieczne środowisko, pod dwoma celami strategicznymi: IV.1.2. Czyste powietrze oraz IV.1.3. Ochrona klimatu i adaptacja do zmian klimatu.


Dążąc do osiągnięcia celu Czyste powietrze, Bydgoszcz do 2030 roku planuje osiągnąć klasę B jakości powietrza, zredukować liczbę dni w roku z przekroczeniem dopuszczalnego poziomu stężeń dobowych pyłu zawieszonego PM10 z powyżej 80 na poniżej 35 dni. W myśl osiągnięcia celu Ochrona klimatu i adaptacja do zmian klimatu – w kontekście Celu 7. –  Bydgoszcz do 2030 roku planuje zmniejszyć roczną emisję CO2 z terenu całego miasta (z obecnych 2 518 907 Mg CO2). Działaniami, które Bydgoszcz chce rozwijać, jest promowanie budownictwa energooszczędnego i wdrażanie rozwiązań dla zapewnienia termicznego komfortu mieszkańców i ograniczenia miejskiej wyspy ciepła.


Rozdział 2. Charakterystyka Celu 7. Czysta i dostępna energia z punktu widzenia Bydgoszczy


Dowodem troski samorządu o czystą i dostępną energię jest powołanie w urzędzie miasta Zespołu ds. Zarządzania Energią (ZZE). Ma on na celu m.in. podejmowanie działań zmierzających do oszczędności energii elektrycznej, cieplnej i gazowej w sektorze publicznym, zwiększenie udziału energii pochodzących z odnawialnych źródeł energii (OZE) w bilansie energetycznym miasta oraz aplikowanie o środki krajowe i międzynarodowe związane z przedsięwzięciami na rzecz poprawy efektywności energetycznej oraz ochrony klimatu.


Świadectwem dbałości miasta Bydgoszcz o jakość energii cieplnej, od danych technicznych przez politykę kadrowo-szkoleniową, współpracę z lokalnymi społecznościami po wspieranie inicjatyw z zakresu CSR, jest przyznanie Komunalnemu Przedsiębiorstwu Energetyki Cieplnej Sp. z o.o. w Bydgoszczy III miejsca w Ogólnopolskim Rankingu Przedsiębiorstw Energetyki Cieplnej 2022.


Bydgoszcz jest partnerem projektu „Bydgoski Włącznik Antysmogowy” realizowanego w latach 2021-2023, którego głównym celem jest promowanie ekologicznych źródeł ogrzewania i poprawa jakości powietrza. W ramach projektu odbywają się cykliczne spotkania wszystkich grup społecznych zainteresowanych sprawami związanymi z energetyką w mieście.


Rozdział 3. Droga Bydgoszczy do doskonałości w realizacji Celu 7. Czysta i dostępna energia


3.1. Działania miasta w drodze do realizacji Celu 7. Czysta i dostępna energia


Działaniem, które przyczynia się do realizacji Celu 7., jest posiadanie przez miasto Bydgoszcz 43 instalacji fotowoltaicznych oraz dwóch instalacji należących do spółek miejskich: na biurowcu budynku IDEA w BPPT i należącą do KPEC. Łączna wybudowana moc wszystkich tych instalacji wynosi 796,94 kW. Prognozowana roczna produkcja to koło 670 116 kWh, co pozwoliło w 2021 roku na oszczędności w zakupie energii elektrycznej w wysokości ponad 420 000 zł. Miasto Bydgoszcz w ciągu ostatnich 5 lat pozyskało blisko 1,6 mln zł dofinansowania, co stanowiło łącznie 45% udziału źródeł finansowania inwestycji, pozostałe 55% stanowił wkład własny. Głównym źródłem dofinansowania były środki w ramach RPO W-KP na lata 2014-2020. Od 2022 roku planowana jest instalacja fotowoltaiczna na miejskich budynkach: obiektach sportowych, żłobkach i szkołach. Przy obecnych cenach prądu szacuje się milion złotych oszczędności rocznie na wszystkich miejskich instalacjach.


W Bydgoszczy jednym z elementów walki z tzw. niską emisją jest rozbudowa sieci ciepłowniczej. Ruszył także nabór wniosków w miejskim programie wymiany pieców, w ramach którego można uzyskać 5000 zł finansowego wsparcia. Komunalne Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Bydgoszczy sukcesywnie rozwija miejską sieć ciepłowniczą. W zeszłym roku do sieci podłączono 60 budynków, głównie budynki mieszkalne wielorodzinne. W dziesięciu z nich stosowano ogrzewanie węglowe. W 2022 roku planowane jest przyłączenie do sieci kolejnych 58 budynków, z czego w pięciu zlikwidowane zostaną kotły i piece. Od kilku lat miejska dotacja obejmuje także dofinansowanie do zakupu nowoczesnej pompy ciepła. Pozostałe możliwości to przyłączenie do miejskiej sieci c.o., zakup kotła gazowego lub na prąd. Dodatkowo przy przeprowadzeniu inwestycji kompleksowych w budynkach wielorodzinnych dotacja może wynieść do 8000 zł.


Rycina 1. Krajobraz okolic Bydgoszczy (źródło: UM Bydgoszczy)


3.3. Opis projektu wybranego do realizacji w ramach ,,Planu Działań dla Miast. Modelowa lokalność’’


3.3.1. Krótka charakterystyka projektu


Międzynarodowy projekt „Badanie zastosowania lokalnych obszarów bilansowania energii dla optymalizacji i rozwoju sieci rozproszonych o akronimie eNeuron” umożliwia zastosowanie zestawu pionierskich narzędzi do optymalnego projektowania i obsługi systemów energetycznych wykorzystujących wiele nośników energii.


W tym celu zostanie opracowana mapa regulacyjnych i technicznych wąskich gardeł w istniejących LEC (Local Energy Community), a następnie zostaną zmapowane nowe przypadki użycia oraz modele biznesowe do wykorzystania w różnych skalach i warunkach. Będą one oparte na najnowszych rozwiązaniach programowych i sprzętowych, w tym na platformie zarządzania opartej na chmurze, służącej do dynamicznego równoważenia podaży i popytu ze strony nośników energii. Po dopracowaniu, ramy eNeuron LEC zostaną przetestowane w czterech pilotażowych projektach na terenach: miasta i jego głównych węzłów energetycznych (Bydgoszcz), stadionu piłkarskiego i w jego okolicach (Skagerak, Norwegia), okręgu marynarki wojennej z własną siecią dystrybucyjną (Lizbona, Portugalia) i kampusu uniwersyteckiego obejmującego kilka lokalizacji (Ankona, Włochy).


W Bydgoszczy pilotaż obejmuje główne węzły energetyczne podłączone zarówno do sieci niskiego (NN), jak i średniego (SN) napięcia. Większość budynków wytypowanych do udziału w projekcie jest nowa i w pewnym stopniu samowystarczalna energetycznie. Zostały one wyposażone w inteligentne liczniki, które rejestrują profile zużycia energii co 15 minut i profile napięcia fazowego co 10 minut. Prawie wszystkie sieci SN/LV na stacjach obszaru pilotażowego są wyposażone w liczniki bilansujące podłączone do centralnego systemu zaawansowanej infrastruktury pomiarowej (AMI) za pomocą sieci komórkowej. Możliwe są dziesięciominutowe profile napięcia i piętnastominutowe profile importu/eksportu energii. Szczegółowa topologia sieci jest dostępna i modelowana za pomocą oprogramowania analitycznego PowerFactory.


3.3.2. Realizacja i wdrażanie


Lokalne sieci energetyczne zostaną zoptymalizowane w celu zapewnienia wysokiej penetracji odnawialnych źródeł energii wraz z powiązanymi urządzeniami energoelektronicznymi, monitorującymi i sterującymi. Działanie obejmie poprawę zarządzania zapotrzebowaniem budynków na energię (w tym odzyskiwanie ciepła odpadowego, ogrzewanie i chłodzenie lokalne, integrację w celu uzyskania korzyści skali oraz dywersyfikację dostaw ciepła i energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych), wykorzystanie pojazdów elektrycznych i minimalizację zużycia energii przez inteligentne zarządzanie przepływami energii i technologiami.


Pilotaż obejmuje główne węzły energetyczne Bydgoszczy, podłączone zarówno do sieci niskiego (NN), jak i średniego (SN) napięcia.


Większość budynków wytypowanych do udziału w projekcie jest nowa i w pewnym stopniu samowystarczalna energetycznie. Prawie wszystkie sieci SN/LV na stacjach obszaru pilotażowego są wyposażone w liczniki bilansujące podłączone do centralnego systemu zaawansowanej infrastruktury pomiarowej (AMI) za pomocą sieci komórkowej. Możliwe są dziesięciominutowe profile napięcia i piętnastominutowe profile importu/eksportu energii. Szczegółowa topologia sieci jest dostępna i modelowana za pomocą oprogramowania analitycznego PowerFactory.


Proponowana dla lokalnego systemu energetycznego wysokopoziomowa architektura zarządzania opiera się na koncepcji centralnej aplikacji nadrzędnej, która steruje mikrocentralami energetycznymi zainstalowanymi w każdym węźle energetycznym lub obiekcie. Aplikacja centralna będzie koordynować pracę mikrocentrów energetycznych tak, aby mogły działać wspólnie i zapewniać następujące korzyści: lokalne zarządzanie energią – w zakresie obciążeń i wytwarzania, zarządzanie elastycznością sieci, maksymalne wykorzystanie energii produkowanej lokalnie – zmniejszenie przepływu energii od operatorów systemów przesyłowych i sieci wysokiego napięcia (WN), optymalizacja lokalnego systemu energetycznego na potrzeby usług pomocniczych dla sieci średniego napięcia (SN) – w celu uniknięcia zatorów w lokalnej sieci aktywnej i wspierania stabilności napięcia.


3.3.3. Produkty/rezultaty z odniesieniem do wskaźników zrównoważonego rozwoju


Realizacja projektu przyczyni się do obniżenia kosztów energii ponoszonych przez prosumentów oraz rozpowszechnienia zalet związanych z korzystaniem z energii pochodzącej z lokalnych niskoemisyjnych źródeł.


W rezultacie zostaną osiągnięte:

  • ekonomiczno-środowiskowy kompromis w celu osiągnięcia zrównoważonego rozwoju LEC,
  • bezpieczeństwo energetyczne,
  • większy udział odnawialnych źródeł energii w sieci energetycznej,
  • optymalizacja przepływów energii,
  • wkład w politykę i normy,
  • wzrost poziomu gotowości technologicznej z 6 do 7 i 8.


Rezultatem przedstawionego projektu będzie też efektywniejsze zarządzanie energią nie tylko na szczeblu lokalnym, ale również na szczeblu krajowym. Wypracowane rozwiązanie będzie bowiem stanowić narzędzie do efektywnego projektowania i zarządzania siecią w strukturze rozproszonej, co będzie promowane jako dobra praktyka na poziomie krajowym.


Ponadto, przewidziane są liczne działania na rzecz zaangażowania mieszkańców miasta Bydgoszczy i innych odbiorców projektu.

Do góry