Concepts d'approvisionnement énergétique optimaux pour minimiser le coût et leCO2 pour un quartier résidentiel
Le site et le défi
La zone d'étude est une zone résidentielle de bâtiments multifamiliaux comptant 74 ménages dans la ville de Zurich. Ces bâtiments utilisent actuellement des chaudières à gaz et des réservoirs d'eau chaude pour couvrir leurs besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire. La demande en électricité des maisons est couverte par le réseau électrique et 52 voitures utilisent de l'essence. Les propriétaires des maisons aimeraient trouver un nouveau système énergétique fiable qui pourrait fournir les services énergétiques à un coût moindre et avec moins d'émissions deCO2.
La solution
Nous avons utilisé les algorithmes d'optimisation de Sympheny pour trouver pour cette communauté le meilleur scénario futur en 2025 avec un degré plus élevé d'intégration de l'e-mobilité (50% du parc de voitures sera électrique). Le moteur Sympheny trouvera automatiquement la conception énergétique en respectant les objectifs de coût minimum et d'émissions deCO2 minimum.
Pour la génération de la nouvelle conception optimale du système énergétique, un modèle énergétique avec une collection de technologies candidates à la fois pour la conversion et le stockage a été défini dans Sympheny software avec les données de coût et deCO2 pertinentes. Différentes importations, ressources sur site et exportations candidates avec leurs prix et leurs intensités enCO2 ont également été incluses dans le modèle de candidats. Les demandes d'énergie pour le chauffage, l'eau chaude et la mobilité sont fixes et doivent être satisfaites par le système d'approvisionnement optimal qui sera calculé.
calculées
En moins de 3 minutes, le moteur Sympheny a exécuté plus de 10'000 conceptions de systèmes énergétiques valides et a trouvé 3 conceptions optimales avec le coût du cycle de vie et les émissions deCO2 les plus faibles.
3 Modèles optimaux trouvés
Le moteur Sympheny a trouvé 3 conceptions optimales qui pourraient fournir les services énergétiques à la zone résidentielle au coût et aux émissions de CO2 les plus bas possibles. Pour chaque conception de système, le moteur d'optimisation a choisi différentes tailles de technologies de conversion et de stockage. Dans le système le moins coûteux, la demande en chauffage et en eau chaude est satisfaite par une combinaison de pompe à chaleur à air, de chaudière à bois et de stockage d'eau chaude. Dans le système le moins coûteux en CO2, les besoins en énergie ont été couverts par une combinaison moins intensive de pompe à chaleur à air, de réservoir d'eau chaude et de pompe à chaleur géothermique reliée à un puits de stockage.
Les résultats ont été comparés
La solution à coût minimal par rapport au système énergétique actuel de la zone résidentielle a permis de réduire le coût annuel du cycle de vie de 29 % et les émissions annuelles de 74 % par rapport au système énergétique d'origine. D'autres indicateurs clés de performance, tels que le coût opérationnel annuel et les revenus d'exportation, ont été améliorés.
Le système énergétique à coût minimal
Un examen plus approfondi de la solution de système à coût minimal sur le cycle de vie montre comment le fonctionnement du système a également été optimisé pour correspondre à la nouvelle conception du système et aux demandes énergétiques. La demande de base en chauffage et en eau chaude a été couverte par la pompe à chaleur à air, tandis que les pics de demande ont été fournis par la chaudière à copeaux de bois. Le stockage d'eau chaude a été chargé quotidiennement avec l'électricité gratuite et variable fournie par les panneaux photovoltaïques et a apporté de la flexibilité au système de chauffage.
Ventilation du coût annuel du cycle de vie du système
Fonctionnement optimal de la solution de coût minimum (1ère semaine de mars)
