Conceptos óptimos de suministro energético para minimizar el coste y elCO2 en un barrio residencial
El sitio y el reto
El área de estudio es una zona residencial de edificios plurifamiliares con 74 viviendas en la ciudad de Zúrich. Estos edificios utilizan actualmente calderas de gas y depósitos de agua caliente para cubrir su demanda de calefacción y agua caliente sanitaria. La demanda de electricidad de las casas se cubre con electricidad de la red y hay 52 coches que utilizan gasolina. A los propietarios de las casas les gustaría encontrar un nuevo sistema energético fiable que pudiera suministrar los servicios energéticos a un coste menor y con menos emisiones deCO2.
La solución
Hemos utilizado los algoritmos de optimización de Sympheny para encontrar para esta comunidad el mejor escenario futuro en el año 2025 con un mayor grado de integración de la e-movilidad (el 50% de la flota de coches será eléctrica). El motor Sympheny encontrará automáticamente el diseño energético respetando los objetivos de coste mínimo y emisiones mínimas deCO2.
Para la generación del nuevo diseño óptimo del sistema energético, se definió un modelo energético con una colección de candidatos tecnológicos tanto de conversión como de almacenamiento en Sympheny software incluyendo los datos relevantes de coste yCO2. También se incluyeron en el modelo de candidatos diferentes Importaciones, Recursos in situ y Exportaciones con sus precios e intensidades deCO2. Las Demandas de Energía para calefacción, agua caliente y movilidad son fijas y deben ser satisfechas por el sistema de suministro óptimo que será calculado.
En menos de 3 minutos, el motor Sympheny ejecutó más de 10.000 diseños válidos de sistemas energéticos y encontró 3 diseños óptimos con el mínimo coste del ciclo de vida y las mínimas emisionesde CO2.
3 Diseños óptimos encontrados
El motor Sympheny encontró 3 diseños óptimos que podrían suministrar los servicios energéticos a la zona residencial con el mínimo coste y emisiones de CO2 posibles. Para cada diseño, el motor de optimización eligió diferentes tamaños de tecnologías de conversión y almacenamiento. En el sistema de menor coste, la demanda de calefacción y agua caliente se cubrió con una combinación de bomba de calor de fuente de aire, caldera de astillas de madera y almacenamiento de agua caliente. Sin embargo, en el sistema con menos emisiones de CO2, la demanda de energía se cubrió con una combinación menos intensiva de bomba de calor aerotérmica, depósito de agua caliente y bomba de calor geotérmica conectada a un pozo de almacenamiento.
Los resultados comparados
La solución de coste mínimo comparada con el sistema energético actual de la zona residencial redujo el Coste Anual del Ciclo de Vida en un 29% y las Emisiones Anuales en un 74% en comparación con el sistema energético original. También mejoraron otros indicadores clave de rendimiento, como el coste operativo anual y los ingresos por exportación.
El sistema energético de mínimo coste
Un análisis más detallado de la solución del sistema de coste mínimo del ciclo de vida muestra cómo se optimizó el funcionamiento del sistema para adaptarlo al nuevo diseño y a la demanda energética. La demanda básica de calefacción y agua caliente se cubrió con la bomba de calor aerotérmica, mientras que los picos de demanda se cubrieron con la caldera de astillas de madera. El acumulador de agua caliente se cargaba diariamente con la electricidad gratuita y variable suministrada por los paneles fotovoltaicos y aportaba flexibilidad al sistema de calefacción.
Desglose del coste anual del ciclo de vida del sistema
Funcionamiento óptimo de la solución de coste mínimo (1ª semana de marzo)
