Ronquoz21: Wärme- und Kältenetz geplant bis 2050

Die Herausforderung

Ronquoz21 ist ein neues Quartier im Herzen von Sitten (Sion) im Wallis. In den nächsten 30 Jahren werden Sanierungen und Neubauten rund 5.000 Einwohnende und 6.000 Arbeitsplätze aufnehmen, in einem Projekt, das bis zur Netto-Null-Marke 2050 reicht. 2025 machte sich OIKEN, der lokale Energieversorger, daran zu entscheiden, wie das gesamte Quartier beheizt und gekühlt werden soll.

Die Optionen waren weit offen, und sie beeinflussen sich alle gegenseitig:

• Zentrale oder dezentrale Wärmepumpen, auf Ebene Teilgebiet oder Gebäude.
• 60-°C-Netze oder Niedertemperaturnetze mit Free Cooling.
• CO₂ oder Wasser als Netzmedium. Auf dem Energypolis-Campus in Sitten steht bereits ein Demonstrator eines Wärme- und Kältenetzes, das mit CO₂ statt Wasser arbeitet.
• Wärmequellen: die Rhone, zwei bis drei Grundwasserfassungen oder das bestehende Fernwärmenetz.

Dazu kommen rund 200 Gebäude in 11 Teilgebieten, die in vier Etappen (2020, 2030, 2040, 2050) ans Netz gehen. Ein Netz, das für die Gebäude von 2030 dimensioniert ist, muss auch für jene von 2050 funktionieren, und eine Wärmequelle, die für ein Teilgebiet gewählt wird, verändert die Wirtschaftlichkeit der Nachbargebiete. Zwei oder drei von Hand gewählte Varianten zu vergleichen, der übliche Ansatz, hätte den größten Teil dieser Möglichkeiten unerforscht gelassen.

Das Areal Ronquoz21, wie es in Sympheny modelliert wurde: rund 200 Gebäude in 11 Teilgebieten, fünf mögliche Energiequellen und die vielen untersuchten Netztrassen (gestrichelt).

Wie Sympheny eingesetzt wurde

OIKEN zog das Schweizer Ingenieurbüro Amstein+Walthert und Sympheny bei. Amstein+Walthert, mit langjähriger Erfahrung in der Energieplanung vom Quartier bis zur ganzen Stadt, definierte neun Versorgungsszenarien: welche Wärmequelle, wie die Wärme verteilt wird und welche Wärmepumpen- und Kältemaschinenoptionen auf Ebene Teilgebiet und Gebäude in Frage kommen. Sympheny machte aus diesen Szenarien, ergänzt um weitere Daten von Partnern wie der HES-SO Valais-Wallis, Optimierungsmodelle.

Versorgungsszenario 3, eines von neun, die Amstein+Walthert mit OIKEN definiert hat. Schema: Amstein+Walthert.

• Automatisierter Modellaufbau. Die Datenmenge überstieg alles, was sich von Hand erfassen lässt: stündliche Nachfrage nach Heizwärme, Warmwasser und Kälte für jedes Gebäude in jeder Etappe, dazu Hunderte möglicher Netztrassen. Über die Sympheny-API und die Python-Toolbox flossen die Daten direkt aus GIS-Karten und Excel-Tabellen in die Optimierungsplattform.
• Alles gemeinsam optimiert. Für jedes Szenario wählte die MILP-Optimierung die Technologien und ihre Größe, ihren stündlichen Betrieb, die zu bauenden Trassen, den Netztyp auf jeder Trasse und die Entwicklung des Netzes über die vier Etappen, um die Lösung mit der höchsten Rendite zu finden.
• Ergebnisse, die alle Beteiligten erkunden konnten. Neun Szenarien, 11 Teilgebiete und vier Etappen ergeben Hunderte von Energiesystemen. Das Sympheny-Team baute interaktive, webbasierte Dashboards, in denen alle Beteiligten die Ergebnisse filtern, vergrößern und validieren konnten, aus einer einzigen, stets aktuellen Quelle.

„Die größte Herausforderung war, alle Ergebnisse zusammenzufassen und in verständlichen Grafiken darzustellen.“ Nelly Ter-borch, Kundensupport, Sympheny

Optimales Netzlayout für ein Szenario. Die Farbe zeigt den Netztyp, die Linienstärke die Leistung; die genauen Werte erscheinen im Dashboard beim Überfahren mit der Maus.

Ergebnis

Sobald die Kette von den Daten über das Modell bis zum Dashboard stand, dauerte jeder neue Rechenlauf Minuten, manchmal ein paar Stunden. Der Workflow wurde iterativ verbessert: Ergebnisse wurden validiert, Eingabedaten verfeinert und die Szenarien neu gerechnet. Als OIKEN sah, wie schnell sich ein neues Szenario aufsetzen und auswerten ließ, entschied sich der Versorger, auch Optionen zu prüfen, die ursprünglich ausgeklammert worden waren.

Am Ende wurden über 400 einzigartige Energiesysteme optimiert, jeweils mit Dimensionierung, Kosten und stündlichem Betrieb. Statt eine Wahl zwischen zwei oder drei Varianten verteidigen zu müssen, kann OIKEN zeigen, wo jede Option im Zielkonflikt zwischen Kosten und Emissionen liegt, und jene objektiv ausschließen, die nicht bestehen. Eine solide Grundlage für ein Netz, das in Etappen bis 2050 ausgebaut wird.

Ausschnitt aus dem interaktiven Ergebnis-Dashboard (Zahlen aus Vertraulichkeitsgründen unscharf): Zielkonflikt Kosten–Emissionen, Investitionen nach Technologie und spezifische Kosten je Variante.

Ronquoz21 steht noch am Anfang. Die detaillierten Ergebnisse bleiben vertraulich, solange sich das Projekt entwickelt, und das Modell wird verfeinert, während das Quartier Gestalt annimmt.