Na drodze do niezależności energetycznej

Czy uczelniany budynek może być samowystarczalny energetycznie? Nasi naukowcy realizują projekt, który ma to sprawdzić. Pilotażowa instalacja znajdzie się na dachu gmachu Wydziału Inżynierii Materiałowej. 

– Historia pomysłu zaczęła się od mojej doktorantki Gabrieli Komorowskiej, która uczestniczyła w zajęciach na Wydziale Fizyki. Polegały na doborze optymalnych metod magazynowania energii w kontekście zapotrzebowania takich budynków, jak chociażby gmach Wydziału Inżynierii Materiałowej – opowiada prof. Tomasz Wejrzanowski, Prodziekan ds. Ogólnych i Nauki tego Wydziału oraz koordynator projektu. – Wraz z koleżanką z Wydziału Chemicznego Martyną Smolarek zaproponowały instalację bazującą na baterii przepływowej i chciały w jakiś sposób wdrożyć to rozwiązanie. Wraz z innymi dziekanami podchwyciliśmy pomysł, rozbudowując go o inne bateryjne techniki magazynowania i technologie – dodaje.

W prace zaangażowali się naukowcy z pięciu wydziałów Politechniki Warszawskiej: Inżynierii Materiałowej, Elektrycznego, Fizyki, Chemicznego i Architektury. Zespół składa się zarówno z doświadczonych profesorów, jak i doktorantów, co daje możliwość  rozwoju wszystkim badaczom.

Projekt „Pilotażowa instalacja wytwarzania i magazynowania energii oparta o efektywne i trwałe technologie fotowoltaiczne i bateryjne” został zakwalifikowany do pierwszego etapu konkursu STRATEG PW, realizowanego w ramach programu „Inicjatywa doskonałości – uczelnia badawcza”. Tematyka zgłaszanych pomysłów dotyczyła wytworzenia i wdrożenia rozwiązań optymalizujących efektywność energetyczną Politechniki Warszawskiej. 

Od stycznia do lipca 2023 r. trwała faza przygotowawcza i koncepcyjna. Naukowcy zaprojektowali instalację składającą się z trzech układów wykorzystujących baterie litowo-jonowe (w tym tlenkowe i fosforanowe) oraz przepływowe, podłączone do paneli fotowoltaicznych. 

Mikroelektrownia fotowoltaiczna zostanie zlokalizowana na dachu gmachu Wydziału Inżynierii Materiałowej. Zdecydowały o tym możliwości techniczne i warunki nasłonecznienia. 

– Wykonaliśmy zaawansowane pomiary zużycia energii. Okazało się, że budynek zużywa średnio w ciągu godziny ok. 50 kWh. To bardzo dużo. Dla porównania dom jednorodzinny pochłania ok. 5-10 kWh dziennie – wyjaśnia prof. Tomasz Wejrzanowski. 

W ramach systemu naukowcy planują również zainstalować ładowarki do urządzeń elektrycznych: samochodów, rowerów i hulajnóg. Chcieliby udostępnić je pracownikom uczelni. 

Nawiązali też współpracę z partnerami zewnętrznymi. W maju 2023 r. podpisali umowę ze spółką Stoen Operator, która jest zainteresowana kooperacją pomiędzy projektowanym magazynem energii a siecią miejską w ramach kształtowania usługi elastyczności, czyli metod stabilizacji sieci elektroenergetycznej. Zespół współpracuje również z polskimi firmami wytwarzającymi baterie, które szukają możliwości rozwoju technologii i nowych obszarów zastosowania. 

Pod koniec ubiegłego roku projekt znalazł się w drugim etapie konkursu STRATEG PW i będzie realizowany do października 2025 r. W tym czasie przeprowadzone zostaną prace inwestycyjne obejmujące budowę instalacji fotowoltaicznej na całym dachu gmachu Wydziału Inżynierii Materiałowej, jak i montaż trzech systemów bateryjnych. W części badawczej, zaplanowanej w późniejszym etapie, naukowcy dokonają analizy ich działania pod kątem opracowania optymalnych z punktu widzenia efektywności energetycznej i trwałości rozwiązań, które mogłyby być wykorzystane w przyszłości w ramach infrastruktury Politechniki Warszawskiej.

Zespół badawczy tworzą: prof. dr hab. inż. Tomasz Wejrzanowski z Wydziału Inżynierii Materiałowej, prof. dr hab. inż. Jacek Rąbkowski z Wydziału Elektrycznego, dr hab. inż. Michał Marzantowicz, prof. uczelni z Wydziału Fizyki, dr hab. inż. Aldona Zalewska, prof. uczelni z Wydziału Chemicznego oraz dr hab. inż. arch. Radosław Achramowicz, prof. uczelni z Wydziału Architektury. W projekcie poza doświadczonymi naukowcami biorą udział młodzi pracownicy i doktoranci Politechniki Warszawskiej.