Optimale uitbreidingsstrategie voor een warmtenet

De uitdaging

Primeo Energie is een van de grootste exploitanten van warmtenetten in Zwitserland en beheert meer dan 220 warmtecentrales voor thermische contracting, industriële warmte op maat en gebiedsontwikkeling in Zwitserland en de buurlanden. In de gemeente Muttenz nabij Bazel wilde Primeo zijn bestaande warmtenet uitbreiden om meer klanten aan te sluiten — maar het systeem was al complex: vijf nieuwe gebouwhubs, vijf kandidaat-netwerksegmenten en drie bestaande centrales (één houtafvalcentrale en twee olieketels).

Drie zaken maakten de planning lastig. De vrije capaciteit op het bestaande net varieert per maand en is onvoldoende in kritieke wintermaanden, dus elke uitbreiding moet worden gedimensioneerd tegen een bewegende beperking. De toegevoegde belasting hangt af van de vraag of nieuwe gebouwen as-is worden aangesloten of na renovatie — wat zowel de vraag als de inkomsten verandert. En de kosten van elk nieuw leidingsegment hangen rechtstreeks af van de lengte en benutting ervan, wat weer terugkoppelt naar de wijze waarop de drie centrales moeten worden geëxploiteerd. Primeo had betrouwbare antwoorden nodig over winstpotentieel en economisch risico voordat het zich aan de uitbouw zou verbinden.

Hoe Sympheny werd gebruikt

Het team van Primeo en Sympheny bouwden één holistisch model van het Muttenz-district — vijf hubs, vijf kandidaat-segmenten, drie centrales, de koppeling terug naar het bestaande net, en een geaggregeerde CO₂-equivalentbeperking om ≥80% hernieuwbare levering af te dwingen. Vier scenariovarianten werden gedefinieerd voor 2027 en 2031 met lagere (A) en hogere (B) aansluitpercentages, met en zonder renovatie van de gebouwschil als onderdeel van de optimalisatie. Het model werkte op uurresolutie om bij te houden wanneer de vrije capaciteit van de bestaande houtafvalcentrale de nieuwe belasting kon leveren en wanneer de olieketels moesten bijspringen.

• Uurlijks hub-en-segmentmodel — Bracht de maandelijkse variatie in reservecapaciteit op het bestaande net in kaart, evenals de seizoensmismatch met de nieuwe wintervraag.
• Renovatie als beslissingsvariabele — Behandelde renovatie van de gebouwschil als onderdeel van de optimalisatie, niet als vaste input — en bracht aan het licht waar deze de winst verbeterde ondanks lagere warmteverkoop.
• Beperking op hernieuwbaar aandeel — Gebruikte uurlijkse productieregistratie om een minimaal aandeel van 80% hernieuwbare warmte over het hele net af te dwingen, inclusief de winterpiekbedrijfsvoering.

De locatie Muttenz zoals gemodelleerd in Sympheny: vijf gebouwhubs, drie bestaande centrales en vijf kandidaat-netwerksegmenten naar het bestaande warmtenet.

Resultaat

Drie van de vier gemodelleerde scenariovarianten leverden rendabele uitbreidingsplannen op, waarbij alle vijf kandidaat-netwerksegmenten werden aangelegd in de optimale oplossingen en twee daarvan bidirectioneel werden geëxploiteerd. Het scenario 2031-B(R) — hoger aansluitpercentage plus geoptimaliseerde renovatie — was het meest rendabel: de simulatie toonde aan dat, ook al verlaagt renovatie de warmtevraag en de directe inkomsten, de besparingen op de netwerkdimensionering dat verlies ruimschoots compenseren.

Aan de aanbodzijde dekt de reservecapaciteit van de bestaande houtafvalcentrale het grootste deel van het jaar de nieuwe basisbelasting; in de winter wordt extra warmte ingekocht bij de houtafvalcentrale via een bidirectioneel segment. De twee bestaande olieketels worden aangehouden als capaciteitsreserve en draaien alleen tijdens de hoogste vraagpieken — net genoeg om de drempel van 80% hernieuwbaar te halen. Het vervangen van de olieketel bij hub A door een houtsnipperketel loonde niet; alleen in de variant met de hoogste vraag (zonder renovatie) is een aanvullende houtketel nodig om pieken te dekken die de bestaande olie-eenheden niet kunnen bereiken. Primeo weet nu welke segmenten het moet aanleggen, in welke volgorde en welk scenario zich terugverdient — de basis voor de gefaseerde uitbouw in Muttenz.