Optimisation fondée sur la recherche

Une optimisation fondée sur la recherche pour la planification énergétique complexe.

Le moteur d'optimisation de Sympheny repose sur une décennie de recherche Empa et Domaine ETH en modélisation de systèmes multi-énergies : optimisation MILP, planification de réseaux de chauffage à distance, contraintes de réseau, clustering et comparaison de scénarios à valeur de décision.

18
publications de recherche
10+ ans
lignée de recherche Empa / ETH
10-100x
réduction du temps de résolution rapportée

Les sources comprennent des revues à comité de lecture, des dépôts ETH et Empa, des jeux de données ouverts et des applications de projets publiées. Les affirmations figurant sur cette page renvoient à l'article, au jeu de données ou aux preuves de cas sous-jacents lorsqu'ils sont disponibles.

En résumé

Ce n'est pas un calculateur statique.

Sympheny n'est pas une couche de reporting au-dessus de tableurs. C'est un flux de travail d'optimisation pour les systèmes énergétiques multi-vecteurs, construit autour de méthodes publiées pour la modélisation des réseaux, des technologies, du stockage et de l'exploitation horaire dans un seul processus de décision.

Optimisation multi-énergie

Sympheny repose sur la formulation du hub énergétique : électricité, chaleur, refroidissement, gaz, hydrogène, stockage et technologies de conversion sont modélisés ensemble plutôt que comme des calculs déconnectés.

La plateforme peut ainsi dimensionner les technologies, planifier l'exploitation et comparer coût, CO₂ et autosuffisance sur un modèle cohérent unique.

Planification intégrant le réseau

La recherche ne s'arrête pas au choix des équipements. Elle inclut la topologie des réseaux de chauffage à distance (CAD), les pertes thermiques du réseau, les contraintes de réseau et les interactions entre bâtiments.

C'est ce qui rend Sympheny opérationnel pour les quartiers, les ports, les campus, les services industriels et les communautés énergétiques multi-propriétaires.

Passage à l'échelle computationnelle

Des méthodes de clustering et d'horizon glissant évaluées par les pairs réduisent la charge computationnelle de l'optimisation multi-bâtiments sur l'année complète.

Les planificateurs peuvent évaluer beaucoup plus de scénarios dans le même délai de projet, au lieu de réduire le problème jusqu'à ce qu'il tienne dans un tableur.

Preuves à valeur de décision

La même ligne de recherche a été appliquée dans de vrais concepts énergétiques, des feuilles de route à l'échelle de la ville, des sites industriels, des campus et des modélisations adjacentes aux politiques publiques.

C'est ce qui transforme la science en preuves de planification pratiques : risque réduit avant l'engagement de capitaux, arbitrages plus clairs et plus de confiance dans l'investissement.

Affirmations concrètes

Ce que la recherche nous permet d'affirmer

Ces affirmations sont délibérément spécifiques : mesurables, sourcées et liées aux décisions que les équipes énergétiques doivent défendre.

Structuré
flux de conception

La conception par plateforme offre aux systèmes énergétiques complexes un flux de conception structuré, inspiré des industries d'ingénierie avancée, pour gérer la complexité et réduire le risque projet.

Sulzer et al., Applied Energy 2023
Public
jeu de données de quartier zurichois

L'article sur la conception par plateforme inclut un jeu de données public Modelica/Sympheny sur un quartier, offrant aux évaluateurs techniques une implémentation de référence concrète plutôt qu'un simple cadre conceptuel.

Jeu de données GitHub du groupe de recherche en simulation LBNL
10-100x
calcul plus rapide

Des méthodes multi-échelles et d'horizon glissant publiées réduisent suffisamment les temps de résolution pour rendre l'optimisation détaillée à l'échelle urbaine praticable.

Marquant et al., Applied Energy 2017 ; Procedia Computer Science 2015
40%
plus de renouvelables sans extension de réseau

L'optimisation de l'énergie distribuée tenant compte du réseau peut intégrer sensiblement plus de renouvelables en coordonnant la conception et l'exploitation du système avec les contraintes électriques.

Morvaj et al., Applied Energy 2016
18%
réduction des émissions en exploitation

L'intégration des contraintes de réseau électrique dans les calendriers d'exploitation a réduit les émissions dans le cas test publié tout en contrôlant les variations de tension et d'intensité.

Morvaj et al., Applied Energy 2016
23%
émissions moindres à coût égal

Un modèle MILP simultané pour le dimensionnement des technologies, l'exploitation et la topologie du réseau de chauffage à distance a montré que ce dernier pouvait réduire les émissions sans augmenter le coût du système dans le cas étudié.

Morvaj et al., Energy 2016
Open source
lignée de l'outil

L'Ehub Modeling Tool a traduit des données brutes de quartier en code d'optimisation exécutable, établissant le modèle logiciel qui sous-tend le flux de travail actuel du produit.

Bollinger and Dorer, Energy Procedia 2017
5 niveaux
cadre de sécurité

La sécurité d'approvisionnement énergétique peut être quantifiée comme objectif de planification, aidant les équipes à évaluer la résilience plutôt que de la traiter comme un élément qualitatif secondaire.

Sulzer et al., iScience 2025
4 cas
pont recherche-pratique

Des travaux de cas d'application ont montré que les flux de travail itératifs avec les parties prenantes, la décomposition temporelle, l'automatisation et la visualisation claire des KPI sont essentiels pour intégrer l'optimisation dans la pratique réelle de planification.

Bollinger, Marquant and Sulzer, IOP Conference Series 2019
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Pourquoi c'est important

Des preuves qui soutiennent les décisions techniques et d'investissement

Confiance technique

Fiez-vous à la structure du modèle : les méthodes sous-jacentes sont publiées et évaluées par les pairs, pas une logique de tableur cachée.

Modélisez le système réel : technologies, vecteurs énergétiques, réseaux, stockage et exploitation horaire interagissent dans une seule optimisation.

Explorez plus d'options : les méthodes de clustering et d'horizon glissant rendent les ensembles de scénarios plus importants praticables.

Défendez la recommandation : chaque scénario peut être comparé sur le coût, le CO₂, l'autosuffisance et l'impact réseau.

Confiance pour l'investissement

Réduisez le risque d'investissement avant d'engager des capitaux dans des infrastructures qui dureront des décennies.

Quantifiez les arbitrages plutôt que de choisir trop tôt un seul concept guidé par un fournisseur.

Trouvez des conceptions qui améliorent simultanément le carbone et le coût lorsque le système le permet.

Donnez aux champions internes des preuves qu'ils peuvent porter auprès des responsables budgétaires, des conseils d'administration et des parties prenantes publiques.

Recherche clé

Les articles derrière le moteur d'optimisation

Ce sont les articles les plus utiles pour comprendre pourquoi l'approche de modélisation de Sympheny est crédible, inspectable et praticable pour de vrais travaux de planification.

Platform-based design for energy systems

Matthias Sulzer, Michael Wetter, Robin Mutschler, Alberto Sangiovanni-Vincentelli | Applied Energy, 2023

conception structurée hub énergétique flux de travail numérique

Référence principale pour l'argument de conception structurée : les systèmes énergétiques nécessitent des flux de travail numériques réutilisables et multicouches en raison du couplage sectoriel et des ressources distribuées. L'article inclut un jeu de données public Modelica/Sympheny sur un quartier.

Optimization-based planning of local energy systems - bridging the research-practice gap

Andrew Bollinger, Julien Marquant, Matthias Sulzer | IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2019

écart recherche-pratique automatisation flux KPI

Article de pratique fondateur de la logique produit Sympheny. Il identifie les flux de travail itératifs avec les parties prenantes, la décomposition temporelle, l'automatisation et la visualisation des KPI comme le chaînon manquant entre la recherche en optimisation et l'adoption réelle en planification.

A holarchic approach for multi-scale distributed energy system optimisation

Julien Marquant, Andrew Bollinger, Ralph Evins, Jan Carmeliet | Applied Energy, 2017

MILP clustering multi-échelle

Article clé sur le passage à l'échelle pour l'optimisation à l'échelle de la ville et du quartier. Il relie le détail au niveau du bâtiment à des modèles de quartier plus larges et rapporte des améliorations de la vitesse de calcul de 10 à 100x avec une perte de précision minimale.

Reducing computation time with a rolling horizon approach

Julien Marquant, Ralph Evins, Jan Carmeliet | Procedia Computer Science, 2015

horizon glissant hub énergétique temps de résolution

Montre comment l'optimisation de la stratégie d'exploitation sur l'année complète peut être résolue plus rapidement sans recourir uniquement à des raccourcis par périodes typiques.

Optimising urban energy systems: simultaneous system sizing, operation and district heating network layout

Boran Morvaj, Ralph Evins, Jan Carmeliet | Energy, 2016

chauffage à distance topologie de réseau CO₂/coût

Combine le dimensionnement des technologies, l'exploitation horaire et la topologie du réseau de chauffage à distance dans un seul modèle d'optimisation. Le cas étudié a trouvé une réduction de 23% des émissions à coût égal.

Optimization framework for distributed energy systems with integrated electrical grid constraints

Boran Morvaj, Ralph Evins, Jan Carmeliet | Applied Energy, 2016

contraintes réseau renouvelables énergie distribuée

Ajoute les contraintes de réseau électrique à l'optimisation des systèmes d'énergie distribuée, montrant que la conception et l'exploitation tenant compte du réseau peuvent réduire les émissions et différer les extensions de réseau.

The Ehub Modeling Tool

Andrew Bollinger, Viktor Dorer | Energy Procedia, 2017

logiciel automatisation hub énergétique

Précurseur open source montrant comment des descriptions brutes de quartier peuvent être traduites en modèles d'optimisation exécutables et en livrables interprétables.

Advancing the thermal network representation for optimal design

Danhong Wang, Xiang Li, Julien Marquant, Jan Carmeliet, Kristina Orehounig | Frontiers in Energy Research, 2021

réseaux thermiques validation du modèle MILP

Compare les approximations MILP de réseau thermique avec la simulation thermique-hydraulique, précisant où l'optimisation simplifiée est fiable et où des contraintes supplémentaires améliorent la qualité de la conception.

A call to action for building energy system modelling in the age of decarbonization

Michael Wetter, Matthias Sulzer | Journal of Building Performance Simulation, 2024

décarbonation flux de travail modélisation

Explique pourquoi les systèmes énergétiques décarbonés et numérisés nécessitent un saut vers des flux de travail de modélisation, simulation et optimisation plus holistiques.

The energy supply security pyramid

Matthias Sulzer, Georgios Mavromatidis, Alejandro Nunez-Jimenez, Michael Wetter | iScience, 2025

sécurité énergétique résilience politique publique

Transforme la sécurité d'approvisionnement énergétique en un cadre de planification quantitatif, utile pour les politiques publiques, la résilience et les décisions d'investissement en infrastructure.

De la recherche aux preuves de terrain

La science a été appliquée à de vraies décisions d'infrastructure

La recherche prouve que la méthode fonctionne ; les projets montrent que les équipes peuvent l'utiliser dans des conditions réelles : propriétaires multiples, réseaux, tarifs, objectifs carbone, exigences de résilience et décisions de capital.

DoD ICES

Joint Base Andrews - Thermal Network, USA

Première application DoD de la conception par plateforme ; conception du réseau thermique réalisée.

Preuve de terrain pour la planification énergétique d'installations militaires et la conception de réseaux thermiques résilients, ancrée dans la même logique de conception structurée et de hub énergétique décrite par Sulzer, Wetter, Mutschler et Sangiovanni-Vincentelli.

Industrial ICES

Industrial Harbor Energy Community, Basel (IWB)

Réduction de 20 à 25% des coûts énergétiques sur un site industriel et de services multi-parties prenantes.

Analogue le plus proche des systèmes énergétiques portuaires, industriels et communautaires multi-propriétaires où les décisions de gouvernance et d'infrastructure se recoupent.

Commercial ICES

Net-Zero Commercial Park, Gossau, Switzerland

Réduction de 75% du CO₂ et coût du cycle de vie inférieur de 20% par rapport à la référence.

Référence coût-bénéfice solide pour la planification de campus commerciaux et de quartiers bas carbone.

Campus microgrid

Energy Self-Sufficient Campus, Birr, Switzerland

Conception d'autosuffisance totale avec PV, hydrogène, biogaz CHP et batteries.

Valide la logique d'îlotage, de stockage saisonnier et de vecteur hydrogène dans un flux de travail de planification pratique.

Heat network

Nanoverbund, Basel

Un réseau de partage thermique communautaire, opérationnel depuis 2023/24.

Preuve de terrain pour le couplage thermique communautaire et l'infrastructure énergétique locale partagée.

Industrial ICES

Zurich Industrial Site Strategic Energy Plan

Réduction de 65% du CO₂ à coût du cycle de vie équivalent.

Démontre une planification multi-vecteur couvrant la chaleur fatale, les pompes à chaleur, le PV, les charges industrielles et les contraintes de coût.

Industrial CCS

GEVAG Waste Incineration Plant, Trimmis (Graubünden)

Coût du cycle de vie de 54-65 CHF/tonne CO₂. Lavage aux amines optimal dans les scénarios à prix d'électricité élevé.

Étude de faisabilité de capture carbone : flux énergétiques modélisés (vapeur à 400 °C / 230 °C, eau chaude à 120 °C, électricité) et comparaison lavage aux amines vs. cycle au potassium chaud. Sous-traité par l'Empa.

En résumé

Sympheny aide les équipes à prendre de meilleures décisions en matière d'infrastructure énergétique parce que la méthode d'optimisation a déjà été mise à l'épreuve.

L'affirmation commerciale est simple : des scénarios plus crédibles, une itération plus rapide et des arbitrages d'investissement plus clairs pour les systèmes énergétiques complexes.