Empa
Campus de investigación neutro en carbono para 2030
26 edificios distribuidos en 12 hubs — hacia el objetivo de neutralidad climática de Empa para 2030.
Una reducción de CO₂ del 10% ya conseguida en el estado actual, con un 25% adicional modelizado en el estado planificado hacia la neutralidad climática en 2030.
- Cliente
- Empa
- Sector
- Campus
- Localización
- Dübendorf, Suiza
- Tipo de proyecto
- Descarbonización de campus
- CO₂
- −35% hacia el objetivo 2030
- Herramientas
- Sympheny · Optimización MILP · Modelización de red multi-temperatura · Comparación en tres estados
Planificar el campus de Empa en Dubendorf hacia la neutralidad climática en 2030, manteniendo el modelo útil a medida que el emplazamiento evoluciona.
Se creó un modelo de campus vivo que abarca hasta 26 edificios en 12 nodos energéticos y se compararon los estados inicial, actual y previsto.
Se mostró una vía de reducción del 35% de CO2 y se entregó un modelo que Empa puede volver a ejecutar a medida que cambian los edificios y las hipótesis.
El reto
Empa, los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia e Ingeniería de Materiales, tiene fijado un objetivo de neutralidad climática para su campus principal de Dübendorf en 2030. El campus además está creciendo: nuevos edificios, una ampliación de la red de media temperatura y mayor capacidad de investigación gracias a las innovaciones propias de Empa y Eawag en generación de energía, almacenamiento y tratamiento de aguas residuales.
El sistema energético ya era complejo antes de la ampliación. Una alta demanda de calefacción, refrigeración y electricidad coexiste con producción en el propio emplazamiento, múltiples redes térmicas y componentes de almacenamiento, y esa complejidad crece a medida que el emplazamiento se desarrolla. Empa necesitaba una visión global del sistema actual antes de poder planificar la siguiente fase. Había que responder a dos preguntas a la vez: si la operación actual ya es óptima para el emplazamiento, y cómo debe configurarse la ampliación planificada para alcanzar realmente el objetivo de 2030 sin perder el conocimiento institucional ya incorporado en los datos del equipo.
Cómo se utilizó Sympheny
Sympheny y Empa arrancaron con un taller conjunto para definir las condiciones de contorno y revisar los datos existentes, y luego construyeron un único modelo de hubs y redes que abarca tres estados definidos: inicial, actual y planificado. El campus se descompuso en 12 hubs con una resolución temporal de una hora, representando conjuntamente la electricidad, el calor a múltiples niveles de temperatura y la refrigeración. Cada estado contó con su propio conjunto de tecnologías y redes: los estados inicial y actual se restringieron para reflejar lo que está realmente instalado, mientras que el estado planificado abrió la elección tecnológica al algoritmo de optimización.
- Modelo de red multi-temperatura — Capturó las redes de alta temperatura, media temperatura y refrigeración conjuntamente a resolución horaria, para poder analizar correctamente los intercambios bidireccionales de MT.
- Comparación en tres estados — Modelizó los estados inicial, actual y planificado en paralelo, de forma que la hoja de ruta de neutralidad climática quedó anclada sobre una operación histórica verificada.
- Plan energético vivo — Entregó el modelo directamente en la cuenta de Sympheny de Empa, para que el equipo pueda volver a ejecutar escenarios a medida que las condiciones de contorno como precios y demanda evolucionen.
Los tres estados modelizados en Sympheny: inicial (22 edificios, 172 kWp FV, calderas de gas y enfriadoras), actual (+3 edificios, +274 kWp, más CHP, bomba de calor y sondas geotérmicas), y planificado (+3 edificios más, +542 kWp).
El campus de Empa en Dübendorf descompuesto en 12 hubs en el modelo Sympheny, con cada hub tratado como un subsistema separado en la optimización.
Resultado
La comparación horaria de los tres estados modelizados muestra que una reducción de CO₂ del 10% es alcanzable en el estado actual respecto al estado inicial, y una reducción adicional del 25% en el estado planificado: una hoja de ruta direccional coherente con el objetivo de neutralidad climática de 2030. La presentación de los modelos inicial y actual también puso de manifiesto inexactitudes en la monitorización de los datos existentes, que Empa pudo corregir en el modelo en una segunda iteración.
El análisis de la red de media temperatura — enfriadoras con recuperación de calor, calor residual de proceso procedente de la refrigeración de alta temperatura, fuentes de baja temperatura para la bomba de calor y almacenamiento estacional mediante sondeos — validó la integración de la tecnología de sondeos en el concepto futuro. También puso de manifiesto potenciales de mutualización energética entre edificios que el equipo no había podido ver hasta ese momento. El modelo de Empa vive ahora en su cuenta de Sympheny como un “plan energético vivo” que el equipo puede volver a ejecutar cuando las condiciones de contorno cambien.
La red de media temperatura bidireccional tal como se analizó en Sympheny — poniendo de manifiesto potenciales de mutualización energética y validando la integración de la tecnología de sondeos en el concepto futuro.
Una comparación horaria en tres estados (inicial, actual, planificado) confirmó una hoja de ruta direccional coherente con el objetivo de neutralidad climática de Empa para 2030: un 10% de CO₂ ya alcanzable, un 25% más en el estado planificado. El modelo vive en la cuenta de Empa como un plan energético vivo.
