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Simulation
Composer de nouveaux systèmes énergétiques
Les systèmes énergétiques modernes et décentralisés sont très complexes. Les planifier de manière optimale et rentable est un défi majeur pour les planificateurs énergétiques. La spin-off de l'Empa "Sympheny" propose un logiciel qui aide les planificateurs à trouver le bon concept énergétique pour un bâtiment, un quartier ou même une ville entière, et ainsi à atteindre leurs objectifs en termes de durabilité et d'efficacité énergétique.
Un système énergétique durable est comparable à une symphonie. Pour que les différents composants s'harmonisent entre eux, il ne suffit pas d'écrire quelques notes sur un bout de papier. Elle requiert plutôt des compositeurs expérimentés qui trouvent la composition idéale et les instruments qui lui conviennent, ainsi qu'un chef d'orchestre qui veille à ce que les musiciens s'harmonisent parfaitement entre eux. Ce n'est que lorsque tout s'accorde parfaitement qu'une symphonie mélodieuse voit le jour. Dans le système énergétique, le rôle du compositeur est joué par les planificateurs d'énergie. Leur tâche devient toutefois de plus en plus complexe, car de nouvelles technologies arrivent constamment sur le marché et les exigences - par exemple en matière de durabilité et de fiabilité - évoluent également constamment.
Repenser les systèmes énergétiques
La complexité croissante est principalement due au passage de systèmes énergétiques centralisés à des systèmes décentralisés. Ce changement est motivé par l'évolution vers une société respectueuse du climat. Dans les systèmes énergétiques décentralisés, plusieurs bâtiments sont reliés dans un district ou une zone, qui utilisent ensemble des énergies renouvelables et diverses technologies de conversion et de stockage. Les bâtiments ne sont pas seulement des consommateurs d'énergie, mais aussi des producteurs d'énergie, à la fois en stockant l'énergie excédentaire, par exemple à partir de leur système photovoltaïque, et en la réinjectant dans le réseau. De cette façon, ils deviennent eux-mêmes un élément important du système. L'un des principaux avantages des systèmes énergétiques décentralisés par rapport aux systèmes énergétiques traditionnels, organisés de manière centralisée, est que l'énergie peut être fournie là où elle est consommée. Les trajets de transport sont ainsi réduits au minimum, ce qui permet une interaction plus efficace entre les différentes technologies d'énergie et de stockage.
Pour les planificateurs, cela signifie qu'ils doivent considérer les systèmes énergétiques dans leur ensemble et trouver les solutions optimales parmi un grand nombre de technologies et leurs combinaisons possibles. En outre, l'éventail des solutions disponibles s'élargit constamment grâce à l'innovation. Dans le même temps, les planificateurs d'énergie doivent assurer la stabilité du réseau et toujours garder un œil sur l'aspect économique. La création d'une symphonie mélodieuse, plutôt que de s'appuyer simplement sur des pièces standard communes que des dizaines d'orchestres ont déjà jouées, devient donc une tâche extrêmement complexe. Une entreprise qui a reconnu ce problème et trouvé un remède est la spin-off de l'Empa "Sympheny". Le nom n'a pas été choisi au hasard. L'objectif de la start-up est de mettre en harmonie les différents flux d'énergie d'un site - et d'atteindre ainsi une efficacité énergétique et une durabilité maximales.
Un outil web pour simplifier la planification énergétique
Sympheny offre aux planificateurs un outil basé sur le cloud qui les aide à planifier facilement et de manière rentable le système énergétique optimal pour un bâtiment, un quartier ou même une ville. "Notre plateforme tient compte d'un large éventail de facteurs tels que les énergies renouvelables et les fournisseurs disponibles à un endroit donné, les différents besoins énergétiques ou les technologies pertinentes. En même temps, elle tient compte des différents objectifs des planificateurs, tels que la réduction des émissions de CO2, le développement des énergies renouvelables ou la réduction des coûts", explique Andrew Bollinger, PDG de Sympheny. Sur la base de ce large éventail d'informations, l'outil en ligne aide les planificateurs à trouver le système énergétique optimal pour le site. Il répond à des questions essentielles, telles que l'opportunité et la nature des systèmes photovoltaïques à installer sur le toit ou la façade, les systèmes de stockage saisonniers à mettre en place ou la structure des réseaux thermiques. Mais surtout, la plateforme peut aider les planificateurs d'énergie à considérer ces différentes questions dans le contexte global et à fournir des réponses qui tiennent compte des nombreuses interdépendances et interactions entre les technologies et les flux énergétiques à un endroit donné.
Expertise de la recherche, impact sur le marché
La base du logiciel est constituée par de nombreuses années de recherche. Depuis plusieurs années, le Laboratoire des systèmes énergétiques urbains de l'Empa étudie de nouvelles méthodes pour optimiser les systèmes énergétiques décentralisés. La recherche a finalement abouti à l'outil, qui a été continuellement développé en collaboration avec des partenaires industriels. L'année dernière, l'équipe a finalement décidé de faire le grand saut sur le marché. Ainsi, la spin-off "Urban Sympheny AG" a été fondée en avril 2020.
"Nous voyons un grand potentiel de marché pour notre solution, car la planification énergétique devient de plus en plus complexe. Pour les planificateurs d'énergie, le facteur temps joue également un rôle essentiel. Il est donc important de les aider à trouver la solution optimale le plus rapidement possible. Nos puissants algorithmes et notre application conviviale basée sur le cloud réduisent considérablement la complexité pour les planificateurs. Ils sont ainsi en mesure de prendre des décisions de planification plus rapides et de meilleure qualité", explique Andrew Bollinger. Dans le même temps, le logiciel favorise l'intégration de sources d'énergie durables et renouvelables. L'équipe de Sympheny souhaite ainsi apporter une contribution précieuse à la transition énergétique.
Un morceau de la pratique
Des projets communs avec des partenaires industriels montrent que l'outil de Sympheny a un énorme potentiel. Un exemple : avec l'Empa, Sympheny a aidé l'entreprise de services publics IBC Energie Wasser Chur à trouver de nouveaux concepts énergétiques pour les quartiers de la capitale des Grisons, afin de réduire les émissions de CO2 à un niveau net zéro d'ici 2040. L'équipe a d'abord créé un modèle numérique de la ville à l'aide du logiciel Sympheny. Pour trouver les solutions optimales, l'étape suivante a consisté à utiliser les algorithmes de Sympheny pour évaluer les différents concepts énergétiques possibles et calculer leurs coûts et leur empreinte CO2. Avec cette sélection de concepts possibles, la compagnie d'électricité peut désormais trouver plus facilement la solution qui l'aidera à atteindre son objectif "net zéro" à un coût minimal.
Dans l'analyse détaillée, l'équipe du projet a également défini pour chaque solution les mesures nécessaires à la conversion du système énergétique existant. L'IBC Energie Wasser Chur est particulièrement intéressée par le fait qu'il est possible de convertir son système énergétique actuel en un système sans CO2 sans augmenter les coûts du cycle de vie - même si des investissements élevés sont nécessaires pour la conversion. Au cours du processus de transformation, l'entreprise a également la possibilité de recalculer les étapes de conversion à venir sur la base des dernières données, par exemple les nouvelles technologies, et de procéder aux ajustements nécessaires. Cela permet de réduire considérablement le risque lié à la conversion du système énergétique.
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