EU-Rail Projects - Europe's Rail (europa.eu)

Seminarium "Perspektywy budownictwa modułowego w Polsce"

8th International Workshop "Flexibility in Sustainable Construction Management"

1. Informacja o projekcie

Wniosek jest uzupełnieniem finansowania projektu „Zrównoważone i ekologiczne systemy kolejowe” (Rail4EARTH) złożonego w ramach konkursu HORIZON-ER-JU-2022-FA4-01. Politechnika Poznańska wnioskuje o dofinansowanie kosztów uznanych za kwalifikowalne przez gremium międzynarodowe, ponoszonych ze środków krajowych, stanowiących wkład własny wnioskodawcy. 

Zakres czteroletniego projektu Rail4EARTH obejmuje podjęcie niezbędnych działań w celu poprawy istniejących wyników kolei w zakresie zrównoważonego rozwoju, stworzenie bardziej atrakcyjnego i odpornego środka transportu oraz przyczynienie się do realizacji celów europejskich dotyczących zrównoważonego transportu (Europa neutralna klimatycznie do 2050 roku, Europejski Zielony Ład, Strategia na rzecz Zrównoważonej i Inteligentnej Mobilności). Obejmuje on działania w ramach projektu „Neutralny dworzec z elementami węzła przesiadkowego w modelu Smart Transit Oriented Development” oraz „Rozbudowy standardu BIM o komponenty kolejowe i budowa cyfrowego bliźniaka dworca”, a także prace dotyczące „Stacji tankowania wodoru dla kolei” oraz „Holistycznego zarządzanie energią trakcyjną”. 

Duża część zaplanowanych prac w ramach neutralnego dworca i cyfrowego bliźniaka jest związana z poprawą atrakcyjności i innowacyjności dworców kolejowych, z uwzględnieniem rozwiązań wspierających ochronę środowiska. Poszukiwanie ulepszeń i innowacji w zakresie poprawy atrakcyjności dworców, wynika zarówno ze względów wizerunkowych, potrzeby zwiększenia użyteczności dworca z punktu widzenia użytkownika końcowego tj. podróżnego i klienta dworca, jaki i z potrzeb wewnętrznych zarządcy dworców jakim jest PKP S.A. Projekt ma na celu wypracowania standardów rozwiązań pozwalających zachować akceptowalny balans nakładów i korzyści w pełnym cyklu życia dworca oraz zwiększyć jego atrakcyjność pod względem usług dostępnych na jego terenie. W odniesieniu do wyzwań związanych z redukcją śladu węglowego i wpływu rozwiązań w sektorze budownictwa i transportu na środowisko naturalne, zakłada się podjęcie działań zgodnych z wytycznymi Unii Europejskiej dotyczących dążenia do zerowej emisyjności netto w horyzoncie 2050/2060 przy zachowaniu szansy na znaczącą redukcję śladu węglowego do roku 2030. Zakres ten powinien być osiągnięty również w odniesieniu do usługowego budownictwa komunikacyjnego, w tym dworców kolejowych. Przeprowadzenie pilotażu cyfrowego bliźniaka pozwoli na ocenę potencjalnych i korzyści wynikających ze standaryzacji materiałów, instalacji i urządzeń na etapie planowania inwestycji oraz oszczędności związanych z bieżącym utrzymaniem dworca. 

Przy rozszerzeniu wytworzonych w projekcie narzędzi BIM i cyfrowego bliźniaka na większą liczbę dworców, ułatwiona zostanie standaryzacja zarzadzania dworcami, automatyzacja procesu zakupowego materiałów eksploatacyjnych i prognozowanie ich zużycia, porównywanie parametrów dworców o zbliżonych gabarytach i przepływie pasażerów w celu wypracowania modelowego sposobu zarządzania oraz wiele innych elementów, które mogą pojawić się w toku realizacji projektu badawczo-rozwojowego.

Jednym z punktów wyjściowych w ramach działań dotyczących holistycznego zarządzania energią trakcyjną jest budowa narzędzi służących do odpowiedniego planowania lokalizacji i przyłączania źródeł wytwórczych OZE, a także umożliwienie zarządzania przepływem zielonej energii i współpracy źródeł z odbiorami trakcyjnymi. Działania te wytwarzane będą w ramach tzw. lokalnego obszaru bilansowania, gdzie przewiduje się wykorzystanie idei tzw. Smart Grid. Zakłada się również pracę nad szerszym wykorzystaniem magazynów energii do celów kolejowych, w tym wspierających rekuperację oraz nad energoelektronicznymi przekształtnikami przetwarzającymi energię elektryczną bezpośrednio z paneli fotowoltaicznych na sieć trakcyjną i adekwatnym olicznikowaniem elementów systemu. Jednym ze stawianych zadań jest opracowanie wspólnego sposobu zarządzania dla urządzeń trakcyjnych i nietrakcyjnych oraz magazynów i źródeł energii, a także sieci elektroenergetycznych w celu dynamicznej optymalizacji pracy urządzeń elektroenergetycznych.

Bardzo ważnym elementem działań będą prace nad algorytmami służącymi doborowi źródeł OZE i magazynów pod kątem ich cech technologicznych, zdolności wytwórczych i lokalizacji, a także w celu uzgodnienia wielkości tych elementów z innymi elementami lokalnego systemu. Realizację tych prac planuje się na sieci dystrybucyjnej PKP Energetyka S.A., gdzie planowane są testy wypracowanych rozwiązań w praktyce. Zakłada się również prace nad systemami DSR i DSM w sektorze kolejowym, zarówno pod kątem możliwości technicznych jak również pod kątem zachęt dla przewoźników do udziału w systemie.

W części dotyczącej stacji tankowania wodoru, zakłada się przeprowadzenie prac zmierzających do ustalenia mechanizmów właściwego doboru lokalizacji, z uwzględnieniem parametrów w zakresie oczekiwanego maksymalnego czasu tankowanie wodoru, ponieważ z jednej strony szybkie interfejsy do tankowania wodoru zapewniają krótsze przestoje taboru, ale wymagają znacznie większych inwestycji w związku z przeciwdziałaniem nadmiernemu nagrzewaniu się wodoru, co może rodzić ryzyko jego zapłonu. 

Kluczowym obszarem prac badawczo-rozwojowych będzie wypracowanie i standaryzacja interfejsu do tankowania taboru kolejowego w sposób, który umożliwi realizację tego procesu możliwie w jak najkrótszym czasie, przy zachowaniu odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa. Standardy te muszą uwzględniać rodzaje wlewów paliwa wodorowego użyte w już produkowanych pojazdach kolejowych i stanowić wytyczne dla producentów planujących budowę tego typu taboru w przyszłości. Będzie to element zapewniający interoperacyjność podjętych działań i nie dyskryminowanie żadnego z producentów.

Bardzo istotnym elementem związanym z opracowaniem standardu interfejsu tankowania wodoru, są wymogi bezpieczeństwa. Zgodnie z przekazaną wcześniej informacją, nadmierna prędkość tankowania grozi zapłonem i wybuchem paliwa wodorowego. Zapewnienie bezpieczeństwa wymaga zatem przeprowadzenia precyzyjnych badań związanych z tym procesem, określenie ram dla bezpieczeństwa tankowania, a od strony technologicznej, przygotowanie odpowiednich algorytmów nadzorujących proces tankowania i zapewniających automatyczną reakcję w przypadku niebezpieczeństwa przekroczenia nałożonych ograniczeń. Zapewnienie właściwego poziomu bezpieczeństwa stacji tankowania wymagać będzie zatem wielu testów i badań. Docelowo wynikiem podejmowanych obecnie działań będzie ujęcie wypracowanych standardów w regulacjach, które określą wymagane standardy na poziomie europejskim lub światowym.

Nowe, innowacyjne rozwiązania zostaną ponadto zweryfikowane, czy posiadają realne modele ekonomiczne zapewniające szybką komercjalizację z korzyścią dla obywateli Europy. Wartym podkreślenia jest również fakt, że projekt będzie korespondował z innymi działaniami w ramach Wspólnego Europejskiego Przedsięwzięcia Kolejowego ERJU, a także innymi europejskimi jednostkami badawczymi, takimi jak Clean Hydrogen JU lub Batt4EU, aby możliwe było spotęgowanie efektu synergii prowadzonych działań.

Politechnika Poznańska-PP jest realizatorem wybranych zadań przypisanych jednemu z członków konsorcjum, mianowicie PKP S.A. Obszarem współrealizowanym przez Wnioskodawcę (Politechnikę Poznańska) są zadania nazwane w Projekcie WP4, WP11, WP12, WP13, WP 27 i WP28.

• WP 4 - Opracowanie interoperacyjnej stacji tankowania wodoru.
• WP11 - Wymagania i wstępne opracowania dla węzłów energetycznych i inteligentnych zielonych stacji kolejowych.
• WP12 - 
• WP13 - Inteligentne zielone stacje kolejowe. Wdrożenie i demonstracja.

Efektem prowadzonych działań będzie budowa demonstratora (7 poziom gotowości technologicznej) – modułowego, inteligentnego, zielonego, niskoemisyjnego dworca kolejowego (Nearly Energy Zero Station) wraz z „cyfrowym bliźniakiem” (digital twin) umożliwiającym optymalizację pracy systemów energetycznych i innych aktywów zorientowanych na redukcję kosztów cyklu życia, które zostaną opracowane w oparciu o modele BIM oraz standard IFC. Dodatkowo opracowana zostanie metodyka i wytycznych dla optymalnego projektowania układu stacji z uwzględnieniem modułowości zorientowanej na redukcję śladu węglowego.

Projekt Rail4EARTH realizowany będzie w międzynarodowym konsorcjum siedemdziesięciu czterech podmiotów (23 głównych beneficjentów i 51 podmiotów stowarzyszonych) pochodzących m.in. Francji, Hiszpani, Włoch, Norwegii, Holandii, Niemiec, Austrii, Szwecji, czy Polski. Konsorcjum składa się z renomowanych partnerów światowej klasy, dzięki czemu udało się stworzyć szeroki łańcuch wartości i know-how, niezbędny do realizacji projektu poprzez interdyscyplinarne podejście.

ZAANGAŻOWANE PODMIOTY Z EKOSYSTEMU:

• Polskie Koleje Państwowe S.A.,
• Akademia Górniczo-Hutnicza
• Centralny Port Komunikacyjny sp. z o.o.
• Infrabyte sp. z o.o.
• Instytut Elektrotechniki (Sieć Badawcza Łukasiewicz)
• Instytut Kolejnictwa (sieć POLTRIN)
• Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego (Sieć Badawcza Łukasiewicz)
• Instytut Technik Innowacyjnych EMAG (Sieć Badawcza Łukasiewicz)
• PKP Energetyka S.A.
• PKP Informatyka sp. z o.o.
• Politechnika Poznańska
• International Union of Railways (UIC)
• Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego w Warszawie

CELE DZIAŁAŃ:

W części dotyczącej neutralnego dworca i cyfrowego bliźniaka: 

• zmiana podejścia z klasycznego projektowania na eko-projektowanie, poprzez opracowanie modeli  i metodologii przejścia z gospodarki linearnej (nabyć – użytkować - wyrzucić) na gospodarkę cyrkularną (ponowne użycie),
• wytworzenie katalogu i specyfikacji odpowiednich materiałów i technologii służących ograniczeniu śladu węglowego i innych szkodliwych emisji oraz specyfikacja rozwiązań efektywnych i przyjaznych dla środowiska, opartych na modułowych rozwiązaniach systemowych,
• wytworzenie narzędzi do optymalizacji rozwiązań dla różnych potrzeb i przepływów pasażerskich i ustalenie najważniejszych czynników decydujących o sposobie zachowania podróżnych na stacji i w węzłach przesiadkowych, 
• wykorzystanie otwartych standardów projektowania umożliwiających modelowanie informacji o budynku (tzw. BIM) w całym cyklu życia jego komponentów,
• zamodelowanie i utrzymanie cyfrowego bliźniaka (ang. Digital Twin) dla dworca kolejowego w oparciu m.in. o dane z BIM,
• udoskonalenie metody projektowania systemów chłodzenia, oświetlenia, gospodarki wodnej i wykorzystania bioróżnorodności do osiągnięcia zaplanowanych efektów środowiskowych,

W części dotyczącej holistycznego zarządzania energią:

• poprawę lokalnego wykorzystania energii pochodzącej z OZE na potrzeby odbiorów trakcyjnych, poprzez zmniejszenie mocy i ilości energii pobieranej z sieci dystrybucyjnej dzięki wykorzystaniu energii zielonej produkowanej na miejscu,
• budowa narzędzi służących do odpowiedniego planowania lokalizacji i przyłączania źródeł wytwórczych OZE oraz zapewnienia ich współpracy z odbiorami trakcyjnymi,
• zaprojektowanie systemu sterowania i integracji źródeł wytwórczych, odbiorników i magazynów energii  w tym przygotowanie algorytmów służących doborowi źródeł OZE i magazynów pod kątem ich cech technologicznych,
• szersze wykorzystanie magazynów energii do celów kolejowych, w tym wspierających rekuperację,
• zbudowanie narzędzi do zintegrowanego zarządzania odbiorami i źródłami energii w otoczeniu kolejowym służące zmniejszeniu ilości energii z podstacji przepływającej w górę sieci,
• zapewnienie mechanizmów służących zmniejszeniu zużycia energii trakcyjnej, w tym z wykorzystaniem komunikacji z systemami sterowania ruchem kolejowym,

W części dotyczącej stacji tankowania wodoru:

• opracowanie modelu doboru lokalizacji do posadowienia stacji tankowania wodoru w zależności od zapotrzebowania taboru w danej lokalizacji,
• opracowanie i przetestowanie interfejsu tankowania wodoru między stacją  tankowania a pojazdem kolejowym, z założeniem wypracowania jednolitego standardu dla taboru wodorowego różnych producentów
• opracowanie parametrów bezpieczeństwa stacji i samego procesu tankowania wodoru.

OCZEKIWANE EFEKTY WDROŻENIA:

W części dotyczącej neutralnego dworca i cyfrowego bliźniaka zakłada się: 

• opracowanie rozwiązań gospodarki obiegu zamkniętego, co ma szanse przełożenia się na koszty modernizacji lub utrzymania dworca,
• rozwój metod budowy dworców modułowych,
• możliwość symulacji i predykcji planowanych zmian z uwzględnieniem ich wpływu na koszty, środowisko naturalne lub inne oceniane aspekty oceniane w pełnym cyklu życia,
• wpływ na zgodność z regulacjami wymagającymi redukcji śladu węglowego o co najmniej 55% netto do 2030 r. z założeniem docelowej neutralności netto (zerowy ślad węglowy generowany w cyklu życia dworca w roku 2050/2060 r.),
• usprawnienie i wypracowanie narzędzi i metod do prowadzenia ustandaryzowanego procesu przetargowego w zakresie modernizacji dworca,
• powtarzalność procesu oceny inwestycji dworcowych dzięki ustandaryzowaniu zapytań ofertowych i wykorzystujących danych cyfrowych,
• sukcesywna aktualizacja standardów budowlanych po zakończeniu kolejnych etapów prac badawczo-rozwojowych, co umożliwi wcześniejsze wdrażanie rozwiązań, które pozytywnie przeszły testy i wykazały korzyści dla PKP S.A.
• możliwość symulacji zagospodarowania przestrzennego różnych wariantów modeli dworca i węzła przesiadkowego w zależności od rodzaju dworca, dzięki zastosowaniu cyfrowego bliźniaka,
• usprawnienie obsługi serwisowej i poprawa parametrów eksploatacji, dzięki standardom BIM i wykorzystaniu danych z cyfrowego bliźniaka o użytych materiałach, komponentach, systemach dworcowych.

W części dotyczącej holistycznego zarządzania energią na kolei zakłada się: 

• wypracowanie rozwiązań zwiększających wykorzystanie OZE oraz energii powstałej w ramach rekuperacji w sieci kolejowej,
• utworzenie modelu skalowalnego lokalnego obszaru bilansowania energii zapewniającego minimalizację odpływu energii do sieci,
• opracowanie systemu i wypracowanie algorytmów sterowania i integracji w ramach lokalnych obszarów bilansowania.

W części dotyczącej stacji tankowania wodoru zakłada się:

• udział podmiotów z Polski w opracowaniu standardowego interfejsu tankowania pojazdów kolejowych z napędem wodorowym,
• budowa modelu wyboru lokalizacji terenów PKP S.A. przeznaczonych do budowy stacji tankowania, co może stanowić dodatkowe źródło przychody z dzierżawy tych nieruchomości
• wsparcie zwiększenia wykorzystania pojazdów kolejowych z napędem wodorowym, co będzie naturalnym procesem wymiany taboru spalinowego na pojazdy napędzane paliwem ekologicznym o minimalnej emisji,
• wsparcie procesu realizacji celów ograniczenia emisji zanieczyszczeń w ramach realizacji pakietu „Fit for 55” do 2030 r. oraz dalszego ograniczania emisji w kolejnych latach,
• udział w ustalaniu parametrów bezpieczeństwa stacji oraz procesu tankowania wodoru.

1. W pakiecie roboczym WP4 Circular Economy & Environmental Data Management Tools and solutions:

1.1. Zadanie 4.2 Circular economy solutions:

a) 4.2.1  Environmental assessment and comparison with conventional/current solutions:

Cel 1: Wyznaczenie śladu węglowego tradycyjnych i innowacyjnych materiałów budowlanych

Opis planowanych prac:

Analiza śladu węglowego dla wybranych tradycyjnych i nowych (innowacyjnych) materiałów budowlanych dla dworca modułowego w oparciu o wytyczne PN-EN ISO 14067 w celu wytypowania materiałów o niskiej emisyjności

Rezultat:

Raport końcowy

b) 4.2.2  Evaluation of LCA and comparison with conventional solutions.:

Cel 1: Wyznaczenie LCA tradycyjnych i innowacyjnych materiałów budowlanych

Opis planowanych prac:

Ustalenie głównych grup materiałowych i możliwości ich recyklingu w budynku dworca (demonstrator) według wytycznych gospodarki obiegu zamkniętego.
Analiza materiałów budowlanych zastosowanych w budynku dworca (demonstrator) pod kątem LCA według wytycznych zawartych w PN-EN ISO 14044, PN-EN ISO 14044, PN-EN ISO 14067, PN-EN ISO 14046. Obliczenie wskaźników: ślad węglowy (CF), ślad wodny (WF) zdolność do recyklingu (R), ilość tworzonych odpadów (CWD)
Analiza opłacalności recyklingu vs koszt składowania zgodnie z wytycznymi gospodarki obiegu zamkniętego.

Rezultat:

Raport częściowy i  końcowy

Cel 2: Zaprojektowanie nowych materiałów betonowych z wykorzystaniem kruszywa recyklingowego o niskiej emisyjności.

Opis planowanych prac:

Opracowanie technologii recyklingu betonu i zastosowanie kruszywa recyklingowego w nowych, pełnowartościowych rozwiązaniach materiałowych dla budownictwa/dworca z uwzględnieniem LCA według wytycznych zawartych w PN-EN ISO 14044, PN-EN ISO 14044, PN-EN ISO 14067, PN-EN ISO 14046. 
Analiza możliwości recyklingu innych grup materiałowych.

Rezultat:

Raport częściowy i końcowy    

2. W pakiecie roboczym WP11 Requirements and preliminary developments for Railway Energy Hubs and Smart Green Railway Stations:

2.1. Zadanie: 11.1  Introducing energy hubs in specific traction conditions

a)    11.1.2 Railway energy hubs in limited grid capacity environment 

Cel 1: Potwierdzenie miejsc demonstracji

Opis planowanych prac:

Wskazanie parametrów które należy uwzględnić do wyboru lokalizacji budowy demonstratora

Rezultat:

Lista istotnych parametrów z perspektywy Politechniki Poznańskiej

Cel 2: Określenie ograniczeń technicznych utrudniających przyłączanie do sieci wysokiego napięcia (WN) oraz możliwości zwiększenia mocy przyłączeniowych źródeł.

Opis planowanych prac:

Przegląd literaturowy.

Badania symulacyjne na opracowanym modelu sieci testowej.

Rezultat:

Raport złożony z części teoretycznej oraz opracowanych wyników symulacji

Cel 3: Opracowania algorytmu do oszacowania produkcji energii elektrycznej przez źródła odnawialne (elektrownie wiatrowe i/lub instalacje PV)

Opis planowanych prac:

Praca koncepcyjna, opracowanie algorytmu określającego produkcję energii elektrycznej w funkcji mocy zainstalowanej farmy PV, parametrów paneli fotowoltaicznych.

Rezultat:

Algorytm produkcji energii z OZE 

Cel 4: Opracowania algorytmu doboru struktury magazynów energii z uwzględnieniem profilu odbiorców oraz OZE;

Opis planowanych prac:

Praca koncepcyjna, opracowanie algorytmu pozwalającego na dobór parametrów baterii (moc i pojemność) w zależności od profilu produkcji i zapotrzebowania na energię elektryczną

Rezultat:

Algorytm doboru struktury magazynów

Cel 5: Opracowanie algorytmu sterowania magazynem energii i źródłem OZE uwzględniającego normalne oraz wybrane zakłóceniowe stany pracy

Opis planowanych prac:

Opis warunków pracy urządzeń i założeń opracowywanych algorytmów.
Analiza wielkości wejściowych i wyjściowych wykorzystywanych na potrzeby działania opracowanych algorytmów.
Zdefiniowanie celów sterowania.
Identyfikacja problemów w sieci średniego napięcia (SN), 110 kV oraz Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) oraz określenie możliwości wykorzystania instalowanych urządzeń do ograniczania zakłóceń.
Budowa algorytmu pracy w warunkach normalnych oraz zakłóceniowych.
Analiza opracowanych algorytmów wraz z korektami.
Opracowanie algorytmu centralnego koordynującego opracowane rozwiązania oraz określającego warunki uruchomienia i zatrzymania poszczególnych algorytmów

Rezultat:

Raport opisujący opracowane algorytmy

Cel 6: Wyznaczenie parametrów magazynu elektrochemicznego

Opis planowanych prac:

Zestawienie osiągniętych wyników analiz i symulacji na potrzeby magazynu w konkretnej lokalizacji 

Rezultat:

Parametry magazynów do SIWZ

2.2. Zadanie 11.2 Introducing energy hub as advanced element of railway system

a) 11.2.2 Energy storage on AC side Dostarczenie następujących Rezultatów 

Konsorcjum:

Cel 1: Identyfikacja warunków w miejscu przyłączenia do sieci i określenie wpływu planowanych zmian (przyłączenie urządzeń elektroenergetycznych) na sieć elektroenergetyczną.

Opis planowanych prac:
Instalacja analizatorów jakości energii elektrycznej w miejscach demonstracji.
Obserwacja wyników pomiarów i ocena stanu istniejącego.
Analiza wyników pomiarów w kontekście wpływu planowanych zmian w systemie elektroenergetycznym na jakość energii
Wskazanie środków poprawy jakości energii w przypadku stwierdzenia problemów.

Rezultat:

Raport    

Cel 2: Przygotowanie modelu sieci testowej na potrzeby dalszych badań i analiz.

Opis planowanych prac:

Opracowanie modelu sieci elektroenergetycznej z uwzględnieniem układu zasilania podstacji trakcyjnej

Rezultat:

Raport, model cyfrowy sieci, cechujący się zdefiniowanymi parametrami pozwalającymi na wykonywanie obliczeń rozpływów, jakości, zwarciowych oraz dostosowany do rozbudowy o symulacje w długim horyzoncie czasowym, a także uwzględniający trakcję i potrzeby trakcyjne.

Cel 3: Przeprowadzenie analiz symulacyjnych pracy układu "OZE -magazyn energii-odbiory - rekuperacji " w perspektywie długoterminowej z uwzględnieniem spadku wydajności komponentów systemu w czasie oraz niezawodności i dostępności tych elementów i opracowanie algorytmu współpracy i sterowania;

Opis planowanych prac:

Zamodelowanie warunków początkowych, bilans energii w systemie, modelowanie spadku wydajności farmy PV i pojemności magazynu, ocena wyników symulacji

Rezultat:

Weryfikacja założeń wobec magazynów

Cel 4: Rozbudowanie opracowanych algorytmów sterowania pracą magazynu i OZE o możliwość współpracy z lokomotywami wyposażonymi w zdolność rekuperacji

Opis planowanych prac:

Modyfikacja opracowanego wcześniej modelu sieci elektroenergetycznej pozwalająca na uwzględnienie rekuperacji.
Ocena wpływu rekuperacji na parametry sieci elektroenergetycznej.
Ocena wpływu rekuperacji na moc zwarciową i wytrzymałość linii/urządzeń. 
Określenie warunków zezwolenia na rekuperacje i ewentualnego blokowania rekuperacji ze względu na ograniczenia techniczne sieci elektroenergetycznej.
Określenie sposobów sterowania urządzeniem w celu minimalizacji negatywnego odziaływania na jakość energii i warunki pracy sieci.
Rozbudowa algorytmu o działanie w stanach awaryjnych np. awaria magazynu

Rezultat:

Raport z opisem założeń. Graficzny algorytm przedstawiający działania wykonywane przez sterownik.

Cel 5: Symulacja systemu zasilania z magazynami energii elektrycznej we wszystkich zidentyfikowanych trybach pracy, w tym w trybie rekuperacji energii na odcinku,  na rzecz poprawy jakości energii, uwzględnienie stanów awaryjnych;

Opis planowanych prac:

Zdefiniowanie warunków sieciowych do dalszych analiz. Podział przygotowania modeli i scenariuszy do testów.

Rezultat:

Raport - wyniki symulacji dla zdefiniowanych przypadków    Strona odbierająca 

Cel 6: Wyznaczenie elastyczności cenowej popytu odbiorów zasilanych z podstacji trakcyjnej na podstawie profili obciążeń oraz ankietyzacji, z udziałem PKP, odbiorców stacji oraz użytkowników trakcji

Opis planowanych prac:

Przeprowadzenie ankiety wśród użytkowników trakcji dotyczącej akceptacji redukcji/przesunięcia obciążenia oraz oczekiwanego wynagrodzenia. Analiza systemu taryf dla odbiorców poza trakcyjnych zasilanych ze stacji PKP Energetyka i ich ankietyzacja w celu określenia możliwości sterowania przy wykorzystaniu cen strefowych. Opracowanie wniosków dotyczących możliwości wdrożenia sterowania popytem cenowego oraz bodźcowego oraz spodziewanych elastyczności popytu odbiorców trakcyjnych i poza trakcyjnych

Rezultat:

Raport dot. wartości elastyczności cenowej popytu odbiorów zasilanych z podstacji trakcyjnej.

Cel 7: Przygotowanie algorytmu pracy układu z uwzględnieniem elastyczności odbioru

Opis planowanych prac:

Odwzorowanie na modelu węzła sieciowego możliwych do wdrożenia systemów sterowania popytem taryfowych oraz bodźcowych - symulacje komputerowe

Rezultat:

Opracowanie dot. modelu teoretycznego DSR/DSM    Strona odbierająca Rezultat konsorcjum:

Cel 8: Wyznaczenie parametrów magazynu uwzględniając obciążenie mocowe, profile, przyszłe obciążenie i profile, ich zmianę,  zmniejszenie szczytów mocowych, stany awaryjne, inne (np. zwiększenie wytwarzania OZE)

Opis planowanych prac:

Zestawienie osiągniętych wyników analiz i symulacji na potrzeby magazynu w konkretnej lokalizacji

Rezultat:

Parametry magazynów do SIWZ

Cel 9: Budowa wymagań funkcjonalnych i przypadków testowych na potrzeby demonstratorów)

Opis planowanych prac:

Udział we współtworzeniu wymagań i przypadków testowych. 

Rezultat:

Lista wymagań funkcjonalnych i przypadków testowych    Strona odbierająca Rezultat konsorcjum:

2.3. Zadanie 11.3 Building a modular low-emission station

a.  11.3.1 Creation of guidelines for the construction of modular stations (in terms of design, new materials and structure of modules),

Cel 1: Analiza stanu istniejącego – rozwiązań projektowych i wykonawczych dla małych i średnich dworców kolejowych w kraju i w krajach UE

Opis planowanych prac:

Analiza literatury i dokumentacji dotyczącej istniejących dworców kolejowych. Analiza studium przypadku – pod warunkiem dostępu. Analiza właściwości funkcjonalno-użytkowych budynków dworców małych i średnich – możliwość wykorzystania ankiet. Analiza możliwości wykorzystania elastyczności  w projektowaniu systemowych dworców modułowych.

Rezultat:

Raport końcowy

Cel 2: Opracowanie koncepcji katalogu systemowych dworców modułowych

Opis planowanych prac:

Analiza wpływu otoczenia na rozwój dworców w oparciu o scenariusze potencjalnych zmian społeczno-ekonomicznych. Opracowanie wytycznych do budowy systemowych dworców modułowych. Zaproponowanie elastycznego podejścia do budowy systemowych dworców. Opracowanie koncepcji katalogu.

Rezultat:

Raport częściowy i końcowy    

b)    11.3.2 Create BIM models of the stations to facilitate their scalability as regards material libraries, 

Cel 1: Biblioteka BIM materiałów budowlanych wybranych do analizy oraz zaproponowanych w projekcie dworca demonstratora

Opis planowanych prac:

Zebranie parametrów materiałów budowlanych, które będą proponowane do użycia w demonstratorze. Opracowanie bibliotek BIM materiałów budowlanych.

Rezultat:

Raport końcowy

2.4. Zadanie 11.5 Guidelines for railway energy hubs and smart green stations:
a) 11.5.1 

Cel 1: Wytworzenie generalnej metodyki dla energy hubów i smart green stations

Opis planowanych prac:

Testy całości opracowanie centralnego sposobu sterowania, hierarchii, koordynacji sterowania. Opracowanie wytycznych - zakresy parametrów przyjmowane w kolejnych analizach; ograniczenia techniczne, kolejność działań, dalsze badania, potencjał i skuteczność opracowanych rozwiązań

Rezultat:

Metodyka ogólna

b)    11.5.2 LCCA for various scenarios of station configuration from typical modules and their components 

Cel 1: Opis LCCA dla wybranych konfiguracji stacji z typowych modułów i ich komponentów

Opis planowanych prac:

Analiza sposobów użytkowania oraz scenariuszy rozwoju i konfiguracji w całym cyklu życia jako koncepcyjny katalog rozwiązań dla różnych scenariuszy konfiguracji stacji z typowych modułów i ich komponentów. Analiza LCCA dla różnych scenariuszy konfiguracji stacji z typowych modułów i ich komponentów.

Rezultat:

Raport częściowy i końcowy    

2.5. Zadanie 11.6 Create BIM models of the stations to facilitate their scalability,

Cel: Przygotowanie wybranych modeli BIM elementów budowlanych stacji modułowej na poziomie szczegółowości LOD2

Opis planowanych prac:

Modelowanie wybranych elementów BIM budynku dworca modułowego

Rezultat:

Opracowanie

3. W pakiecie roboczym (ang. work package) WP12 Railway energy hubs. Implementation and demonstration deklaruje:

3.1. Zadanie 12.3 Energy Flexibility and market mechanisms for Railway Energy Hubs

a)    12.3.3.  Development of flexibility mechanisms, 

Cel 1: Opracowanie algorytmu do wyznaczania wskaźników ekonomicznych (LCOE) oraz niezawodności energetycznej (LOLP) dla danej instalacji "odbiory - magazyn energii – źródło OZE"

Opis planowanych prac:

Opracowanie algorytmu wyznaczającego parametry (LCOE, LOLP) do oceny pracy systemu

Rezultat:

Raport Algorytm wyznaczania LCOE i LOLP dla energy hubu    Strona odbierająca 

Cel 2: Dobór parametrów magazynu energii dla ograniczenia mocy szczytowej stacji i wykorzystania taryf strefowych dostawców energii oraz przygotowanie algorytmu jego pracy z uwzględnieniem elastyczności odbioru.

Opis planowanych prac:

Określenie możliwych do uzyskania efektów redukcji obciążenia szczytowego stacji przy wykorzystania mechanizmów DSR w skali roku. Dobór magazynu pozwalającego na ekwiwalentną redukcję obciążenia szczytowego w stosunku do mechanizmów DSR, Porównanie elastyczności redukcji obciążenia przy wykorzystaniu sterowania popytem odbioru z elastycznością przy wykorzystaniu magazynu

Rezultatu:

Opracowanie porównawcze dot. DSR/DSM i magazynu energii

Cel 3: Określenie skali oraz efektywności redukcji mocy szczytowej oraz strefowego korzystania z energii przez podstację trakcyjną w wyniku dostępnej elastyczności odbiorów z uwzględnieniem magazynu energii

Opis planowanych prac:

Określenie możliwości redukcji obciążenia przy wykorzystaniu sterowania popytem oraz ekwiwalentnych działań przy wykorzystaniu magazynu w celu oceny możliwości rezerwowania wymienionych środków w zadaniu redukcji obciążenia szczytowego podstacji. Symulacja wdrożenia mechanizmów DSR w celu określenia efektów w sterowaniu praca węzła sieciowego wykorzystującego źródła OZE i magazyny energii.

Rezultat:

Raport dot. możliwych do osiągnięcia efektów wdrożenia mechanizmów DSR/ DSM.

3.2. Zadanie 12.4. Wrapping up conclusions and best practises of energy-hub:

Cel 1: Testy i wnioskowanie

Opis planowanych prac:

Testy rozwiązania jako całości zgodnie z założonymi scenariuszami testowymi.
Pomiary sterownika zainstalowanego w sieci, pomiary jakości energii po uruchomieniu systemu.

Rezultat:

Wyniki  testów, finalne wnioski

Cel 2: Zebranie wniosków i najlepszych praktyk

Opis planowanych prac:

Zebranie otrzymanych wyników i podsumowanie

Rezultat:

Lista najlepszych praktyk, wnioski.

4. W pakiecie roboczym (ang. work package) WP13 Smart green railway stations. Implementation and demonstration deklaruje:

4.1. Zadanie 13.1 Technologies for a new smart green modular station

a)    13.1.1 Sustainable railway stations designs, dostarczenie następujących Rezultatów

Cel 1: Opis propozycji metod projektowania zielonych stacji modułowych w różnych elementach otoczenia przestrzennego

Opis planowanych prac:

Analiza różnych warunków otoczenia przestrzennego i architektury budynków dworca w ujęciu modułowym. 

Rezultat:

Raport częściowy i końcowy    

Cel 2: Opis badanych niskoemisyjnych materiałów 

Opis planowanych prac:

Badania wybranych niskoemisyjnych materiałów

Rezultat:

Raport końcowy

4.2. Zadanie 13.3 Guidelines and lessons learned:

Cel 1: Opis efektywności rozwiązań zastosowanych w budynku dworca demonstratora

Opis planowanych prac:

Analiza rozwiązań materiałowych zastosowanych w budynku dworca modelowego. Analiza rozwiązań modułowych zastosowanych w budynku dworca modelowego. Analiza procesów podczas realizacji pilotażowych dworców IDS.

Rezultat:

Raport końcowy

5. W pakiecie roboczym (ang. work package) WP27 Project Management and Technical Coordination. Implementation and demonstration deklaruje:

5.1. Zadanie 27.1 Technical coordination of the project dostarczenie następujących Rezultatów Konsorcjum:

Cel 1: Realizacja bieżących działań związanych z nadzorem nad realizacją prac realizowanych przez Politechnikę Poznańską w ramach projektu flagowego służących realizacji założonych celów zgodnie z harmonogramem i w zakładanym budżecie w ramach pakietów roboczych, w których deklarowane jest zaangażowanie

Opis planowanych prac:

Działania związane z nadzorem nad realizacją prac prowadzonych przez Politechnikę Poznańską w ramach projektu flagowego Europe’s Rail.

Rezultat:

Sprawozdanie    Strona 

5.2. Zadanie 27.2 Administrative and Financial management dostarczenie następujących Rezultatów Konsorcjum:

Cel 1: Realizacja bieżących działań związanych z administracją prac realizowanych przez Politechnikę Poznańską w ramach projektu flagowego służących realizacji założonych celów zgodnie z harmonogramem i w zakładanym budżecie w ramach pakietów roboczych, w których deklarowane jest zaangażowanie

Opis planowanych prac:

Działania administracyjne związane z realizacją przez Politechnikę Poznańską projektu flagowego Europe’s Rail. Unikalny nr Wkładu początkowego powiązany z Rezultatem konsorcjum:

Rezultat:

Sprawozdanie    

6. W pakiecie roboczym (ang. work package) WP28 Dissemination, Communication and Exploitation. Implementation and demonstration:

6.1. Zadanie 28.1 Public dissemination Report

Cel 1: Upublicznienie wyników badań 

Opis planowanych prac:

Publikacje dotyczące projektu w czasopismach i opracowaniach naukowych. Prezentacje na konferencjach i warsztatach. 

Rezultat:

Opracowanie

2. Wskazanie celów realizowanego projektu i zakładanych efektów (np. rozwiązanie problemu naukowego, zaprojektowanie i skonstruowanie urządzenia lub jego części, stworzenie narzędzi informatycznych, zasobu, ekspertyzy)

Celem realizacji niniejszego przedsięwzięcia jest osiągnięcie znacznego postępu w kilku rodzinach kluczowych wskaźników wydajności technicznych, środowiskowych oraz ekonomicznych. W efekcie działań projektowych przewidziano osiągnięcie następujących rezultatów:

• dekarbonizacje pociągów z silnikami Diesla (przy czym pociągi akumulatorowe mają mieć autonomię na dystansie 200 km),
• redukcje hałasu (cele -3 do -8dB w określonych przypadkach użycia), redukcje wibracji,
• uzyskanie oszczędność energii i CO2 (cel do -30% w określonych przypadkach użycia), 
• stworzenie gospodarki o obiegu zamkniętym, redukcje zużycia zasobów,
• zwiększenie odporności na zmiany klimatyczne i zagrożeń wynikających z ewentualnych pandemii, zwiększenie atrakcyjności pociągów pasażerskich, redukcji kosztów cyklu życia (LCC) o 5-10%.

Całość podjętych wyzwań doprowadzi do zwiększenia konkurencyjności europejskiego przemysłu kolejowego.

Obszarem współrealizowanym przez Łukasiewicz-IEL są zadania nazwane w Projekcie Rail4EARTH:

WP11 - Wymagania i wstępne opracowania dla węzłów energetycznych i inteligentnych zielonych stacji kolejowych. WP13 - Inteligentne zielone stacje kolejowe. Wdrożenie i demonstracja.

Celem powyższych pakietów roboczych jest budowa demonstratora (7 Poziom Gotowości Technologicznej), tj. modułowego, inteligentnego, zielonego, niskoemisyjnego dworca kolejowego (Nearly Energy Zero Station) wraz z „cyfrowym bliźniakiem” (digital twin) umożliwiającym optymalizację pracy systemów energetycznych i innych aktywów zorientowanych na redukcję kosztów cyklu życia, które zostaną opracowane w oparciu o modele BIM oraz standard IFC. Demonstrator będzie charakteryzował się polepszonymi parametrami w zakresie energochłonności, emisji CO2 oraz określenia LOCCA. Dodatkowo opracowana zostanie metodyka i wytycznych dla optymalnego projektowania układu stacji z uwzględnieniem modułowości zorientowanej na redukcję śladu węglowego.

3.  Opis zadań przewidzianych do realizacji przez wnioskodawcę w ramach projektu