Strategisches Energiekonzept für das Areal Insel-Holligen

Die Herausforderung

Mitte 2020 ging Energie Wasser Bern (ewb): der 2002 aus der städtischen Strom-, Gas-, Wasser- und Fernwärmeversorgung hervorgegangene Berner Versorger, eine Partnerschaft mit dem Ingenieur- und Nachhaltigkeitsunternehmen Eicher+Pauli ein, um ein neues Energiekonzept für das Areal Insel-Holligen in Bern zu entwickeln. Das Areal liegt nahe der Aare, was ein Niedertemperatur-Wärmenetz, gespeist aus Grundwasser und/oder Flusswasser, zur zentralen Entwurfsfrage machte.

Erschwerend kam hinzu, dass Grundwasser und Flusswasser nicht frei genutzt werden können. Ihre saisonale Verfügbarkeit muss berücksichtigt werden, um die Ressource nachhaltig zu erhalten, was unmittelbar in die Dimensionierung des Netzes und die Wahl der ergänzenden Technologien in jedem Hub einfliesst. Mit Tabellenkalkulationen liessen sich Teile des Problems abbilden, nicht aber das Gesamtbild in der erforderlichen Auflösung. Das Team wollte einen schnelleren, verlässlicheren Weg, um den optimalen Kompromiss zwischen Kosten und Emissionen zu finden.

Wie Sympheny eingesetzt wurde

Insel-Holligen wurde in sechs Teilgebiete unterteilt, die jeweils als eigener Energy-Hub modelliert wurden. Die Hubs wurden über die bestehende Infrastruktur und das geprüfte Niedertemperatur-Wärmenetz verknüpft. Für jeden Hub lieferten die Energieplaner Wärme- und Kältebedarfsprofile auf verschiedenen Temperaturniveaus sowie eine Auswahl möglicher Energieversorgungstechnologien. Die Algorithmen von Sympheny optimierten das System anschliessend in stündlicher Auflösung und lieferten eine Pareto-Front von kostenminimierenden bis zu CO₂-minimierenden Lösungen.

• Sechs verknüpfte Energy-Hubs: Jedes Teilgebiet als eigener Hub modelliert, mit eigenen Bedarfsprofilen und möglichen Technologien, verbunden über das geprüfte Niedertemperatur-Wärmenetz.
• Fluss- und Grundwasser-Restriktionen: Die saisonalen Grenzen der Aare-Flusswasser- und Grundwasserentnahme wurden erfasst, sodass die Optimierung die nachhaltige Nutzung beider Ressourcen berücksichtigte.
• Sensitivität über mehr als 30 Szenarien: Das optimale System wurde gegen mehr als 30 künftige Energiepreis- und Bedarfsszenarien geprüft, um die Wirtschaftlichkeit der empfohlenen Lösung abzusichern.

Das Areal Insel-Holligen, wie es in Sympheny modelliert wurde: sechs Bedarfs-Hubs (1–6) auf dem Areal, mit Hub 9 als Anschluss an die Aare für Niedertemperaturwärme.

Ergebnis

Sympheny lieferte ein Portfolio optimaler Versorgungslösungen, von einem kostenminimierenden bis zu einem CO₂-minimierenden Entwurf, alle auf der Pareto-Front: jede davon eine vollständig dimensionierte Kombination möglicher Versorgungstechnologien plus Wärmenetzanschlüsse. Über den Technologiemix hinaus lieferte die stündliche Energiebilanz des Algorithmus den Planern die optimale Dimensionierung und die physischen Standorte für jede Wandlungskomponente und jede Netzverbindung.

Darauf aufbauend prüfte eine Sensitivitätsanalyse die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit des optimalen Systems gegen mehr als 30 künftige Energiepreis- und Bedarfsszenarien. Das kombinierte Ergebnis: ein vollständig dimensioniertes Technologieportfolio plus eine Robustheitsprüfung über plausible Zukunftsszenarien, ermöglichte es ewb und Eicher+Pauli, rasch und mit Sicherheit zu einem optimierten Energieversorgungskonzept für Insel-Holligen zu gelangen.