IBC Energie Wasser Chur
Strategia di approvvigionamento energetico su scala di città all'orizzonte 2050
Approvvigionamento energetico a impatto climatico zero per un'intera città, ai costi del ciclo di vita del 2018.
Tre scenari su scala di città hanno confermato che un approvvigionamento senza CO₂ entro il 2035 è realizzabile a costi del ciclo di vita simili a quelli del sistema fossile attuale.
- Cliente
- IBC Energie Wasser Chur
- Settore
- Distributore di energia
- Sede
- Chur, Svizzera
- Tipo di progetto
- Strategia di approvvigionamento
- A impatto climatico zero
- entro il 2035
- Strumenti
- Sympheny · Ottimizzazione MILP · Pareto multi-obiettivo · Profili di domanda orari
Valutare le traiettorie di approvvigionamento energetico a lungo termine per Coira e verificare se sia possibile realizzare un sistema privo di CO2 entro il 2035.
Costruzione di un unico modello a scala urbana e confronto di tre scenari in termini di costi, emissioni, limiti delle risorse locali e ipotesi tariffarie.
Conferma di una traiettoria di approvvigionamento priva di CO2 al 2035 con un costo del ciclo di vita analogo all'attuale base di riferimento fossile.
La sfida
IBC Energie Wasser Chur è il multi-fornitore dei Grigioni dal 1896, fornisce elettricità, gas, calore, freddo e acqua potabile alla città di Coira e alla regione circostante. Considerata la traiettoria energetica e climatica della Svizzera, IBC aveva bisogno di valutare cosa sarebbe stato necessario per far evolvere il sistema energetico della città verso la neutralità climatica, e a quale costo.
L’analisi doveva fare due cose contemporaneamente. In primo luogo, confrontare direttamente il costo con le emissioni di CO₂ tra diverse progettazioni di sistema, comprese tutte le sinergie tra vettori energetici. In secondo luogo, quantificare l’entità e il tipo di investimento richiesto per raggiungere la neutralità climatica su una superficie di riferimento energetico di 3’168’360 m². A ciò si aggiungeva che la risorsa regionale disponibile era limitata: solo una certa quantità di legno poteva essere utilizzata all’anno (vincolo fornito da ELIMES), e tre diversi orizzonti temporali avevano ciascuno la propria struttura di prezzo.
Come è stato utilizzato Sympheny
IBC e i pianificatori energetici hanno modellato un hub energetico completo per Coira in Sympheny: ogni tecnologia candidata di conversione e accumulo definita dal suo vettore energetico, dai suoi ingressi e uscite, dal suo rendimento di conversione, dai suoi costi di investimento e dai suoi costi di manutenzione, con i surplus di produzione esportabili. Tre scenari sono stati ottimizzati (2018, 2035 e 2050), ciascuno con le proprie ipotesi di domanda (efficienza crescente degli edifici per il 2035 e il 2050) e la propria struttura tariffaria (al kWh nel 2018, basata sulla potenza nel 2035 e nel 2050). Il solare è stato modellato sulla base di una superficie di tetto disponibile supposta di 700’000 m² (50% del totale della città), utilizzando l’irraggiamento del 2016 misurato alla stazione di Coira.
- Hub energetico su scala di città: ha modellato l’intera superficie di riferimento energetico di Coira (3,2 milioni di m²) come un unico hub ottimizzabile, con importazioni, esportazioni e risorse in loco collegate a livello di sistema.
- Vincoli di risorse di ELIMES: ha posto un tetto alla disponibilità regionale di legno e ad altre condizioni quadro, così che l’ottimizzazione rispetti ciò che la regione può realmente fornire in modo sostenibile.
- Tre orizzonti temporali, un unico riferimento: ha ottimizzato 2018, 2035 e 2050 in parallelo, con diversi livelli di domanda e strutture tariffarie, cinque progettazioni ottimali in senso di Pareto ciascuno.
Risultato
La constatazione più importante emersa dai fronti di Pareto è che un approvvigionamento energetico senza CO₂ entro il 2035 è possibile a costi del ciclo di vita simili a quelli del 2018. Le tre leve che lo rendono possibile sono concrete: una maggiore efficienza energetica grazie al risanamento degli edifici e alla sostituzione degli impianti; costi tecnologici più bassi grazie alle economie di scala; e una struttura tariffaria che pondera gli acquisti di potenza più fortemente degli acquisti di energia.
Raggiungere questo stato finale non è privo di investimento: il sistema deve essere ristrutturato per utilizzare solo tecnologie a base rinnovabile, il che implica in alcuni casi un capitale iniziale sostanziale. Ma una volta realizzati questi investimenti, il nuovo sistema funziona a costi del ciclo di vita comparabili a quelli di oggi. Le simulazioni hanno anche evidenziato un’implicazione di approvvigionamento: IBC dovrebbe assicurarsi il gas rinnovabile futuro (biologico o sintetico) e l’elettricità rinnovabile tramite contratti di fornitura a lungo termine al fine di bloccare prezzi interessanti per il sistema convertito.
IBC Chur dispone ora di una strategia di approvvigionamento a lungo termine fondata su numeri invece che su un racconto, e di un modello che può rilanciare man mano che evolvono i prezzi dei combustibili, le normative e le ipotesi di domanda. Ogni nuova decisione di investimento può essere verificata rispetto allo stesso riferimento su scala di città invece di ripartire da una pagina bianca.
Tre scenari su diversi orizzonti temporali hanno confermato che un approvvigionamento senza CO₂ entro il 2035 è realizzabile a costi del ciclo di vita simili a quelli del sistema fossile attuale, con tre leve concrete: l'efficienza derivante dal risanamento degli edifici, il calo dei costi tecnologici legato alla scala, e una struttura tariffaria che pondera la potenza al di sopra dell'energia.
