Estrategia de suministro energético a escala de ciudad hacia 2050

El reto

IBC Energie Wasser Chur lleva siendo la multi-utility de Grisones desde 1896, suministrando electricidad, gas, calor, refrigeración y agua potable a la ciudad de Chur y la región circundante. Con la trayectoria energética y climática de Suiza, IBC necesitaba evaluar qué haría falta para transicionar el sistema energético de la ciudad hacia el net-zero, y a qué coste.

El análisis tenía que cumplir dos objetivos a la vez. Primero, comparar directamente el coste frente a las emisiones de CO₂ en diseños de sistema alternativos, incluyendo todas las sinergias entre vectores energéticos. Segundo, cuantificar la escala y el tipo de inversión necesaria para alcanzar el net-zero en un área de referencia energética de 3.168.360 m². Además, el recurso regional disponible estaba acotado: solo se podía utilizar una determinada cantidad de madera por año (restricción proporcionada por ELIMES), y cada uno de los tres horizontes temporales tenía su propia estructura de precios.

Cómo se utilizó Sympheny

IBC y los planificadores energéticos modelizaron en Sympheny un hub energético completo para Chur: cada tecnología candidata de conversión y almacenamiento definida por su vector energético, entradas y salidas, eficiencia de conversión, costes de inversión y costes de mantenimiento, con posibilidad de exportar los excedentes de producción. Se optimizaron tres escenarios: 2018, 2035 y 2050, cada uno con sus propias hipótesis de demanda (mayor eficiencia de los edificios para 2035 y 2050) y estructura tarifaria (por kWh en 2018, basada en capacidad en 2035 y 2050). La solar se modelizó frente a una disponibilidad asumida de 700.000 m² de superficie de cubierta (50% del total de la ciudad) utilizando la irradiación de la estación de Chur de 2016.

• Hub energético a escala de ciudad — Modelizó todo el área de referencia energética de Chur (3,2 millones de m²) como un único hub optimizable, con importaciones, exportaciones y recursos en el emplazamiento vinculados a nivel de sistema.
• Restricciones de recursos de ELIMES — Limitó la disponibilidad regional de madera y otras condiciones marco para que la optimización respetase lo que la región puede suministrar realmente de forma sostenible.
• Tres horizontes temporales, una línea de base — Optimizó 2018, 2035 y 2050 en paralelo, con diferentes niveles de demanda y estructuras tarifarias, cinco diseños óptimos de Pareto cada uno.

Resultado

El hallazgo más importante de las fronteras de Pareto es que un suministro energético sin CO₂ para 2035 es posible con costes de ciclo de vida similares a los de 2018. Los tres impulsores que lo hacen posible son concretos: mayor eficiencia energética mediante la renovación de edificios y la sustitución de equipos; menores costes tecnológicos por economías de escala; y una estructura tarifaria que pondera más las compras de potencia que las de energía.

Alcanzar este estado final no está exento de inversión: el sistema tiene que restructurarse para utilizar únicamente tecnologías basadas en renovables, lo que en algunos casos implica un capital inicial sustancial. Pero una vez realizadas esas inversiones, el nuevo sistema opera a costes de ciclo de vida comparables a los actuales. Las simulaciones también apuntaron a una implicación en materia de aprovisionamiento: IBC debería asegurar el gas renovable futuro (bio o sintético) y la electricidad renovable mediante contratos de suministro a largo plazo para fijar precios atractivos para el sistema convertido.

IBC Chur cuenta ahora con una estrategia de suministro a largo plazo basada en cifras y no en narrativa, y con un modelo que puede volver a ejecutar a medida que los precios de los combustibles, las regulaciones y las hipótesis de demanda evolucionen. Cada nueva decisión de inversión puede contrastarse con la misma línea de base a escala de ciudad en lugar de partir de cero.