Stratégie d'approvisionnement énergétique à l'échelle de la ville à l'horizon 2050

Le défi

IBC Energie Wasser Chur est le multi-distributeur des Grisons depuis 1896, fournissant électricité, gaz, chaleur, froid et eau potable à la ville de Chur et à la région environnante. Au vu de la trajectoire énergétique et climatique de la Suisse, IBC avait besoin d’évaluer ce qu’il faudrait pour faire évoluer le système énergétique de la ville vers la neutralité carbone, et à quel coût.

L’analyse devait faire deux choses à la fois. Premièrement, comparer directement le coût aux émissions de CO₂ entre différentes conceptions de système, y compris toutes les synergies entre vecteurs énergétiques. Deuxièmement, quantifier l’ampleur et le type d’investissement requis pour atteindre la neutralité carbone sur une surface de référence énergétique de 3’168’360 m². À cela s’ajoutait que la ressource régionale disponible était limitée : seule une certaine quantité de bois pouvait être utilisée par an (contrainte fournie par ELIMES), et trois horizons temporels différents avaient chacun leur propre structure de prix.

Comment Sympheny a été utilisé

IBC et les planificateurs énergétiques ont modélisé un hub énergétique complet pour Chur dans Sympheny : chaque technologie candidate de conversion et de stockage définie par son vecteur énergétique, ses entrées et sorties, son rendement de conversion, ses coûts d’investissement et ses coûts de maintenance, les surplus de production pouvant être exportés. Trois scénarios ont été optimisés (2018, 2035 et 2050), chacun avec ses propres hypothèses de demande (efficacité croissante des bâtiments pour 2035 et 2050) et sa structure tarifaire (au kWh en 2018, basée sur la puissance en 2035 et 2050). Le solaire a été modélisé sur la base d’une surface de toiture disponible supposée de 700’000 m² (50% du total de la ville), en utilisant l’irradiation de 2016 mesurée à la station de Chur.

• Hub énergétique à l’échelle de la ville : a modélisé l’ensemble de la surface de référence énergétique de Chur (3,2 millions de m²) comme un seul hub optimisable, avec importations, exportations et ressources sur site reliées au niveau du système.
• Contraintes de ressources d’ELIMES : a plafonné la disponibilité régionale de bois et d’autres conditions cadres, de sorte que l’optimisation respecte ce que la région peut réellement fournir de manière durable.
• Trois horizons temporels, une seule référence : a optimisé 2018, 2035 et 2050 en parallèle, avec différents niveaux de demande et structures tarifaires, cinq conceptions optimales au sens de Pareto chacun.

Résultat

Le constat le plus important issu des fronts de Pareto est qu’un approvisionnement énergétique sans CO₂ d’ici 2035 est possible à des coûts du cycle de vie similaires à ceux de 2018. Les trois leviers qui le rendent possible sont concrets : une efficacité énergétique accrue grâce à la rénovation des bâtiments et au remplacement des équipements ; des coûts technologiques plus faibles grâce aux économies d’échelle ; et une structure tarifaire qui pondère les achats de puissance plus fortement que les achats d’énergie.

Atteindre cet état final n’est pas exempt d’investissement : le système doit être restructuré pour n’utiliser que des technologies à base renouvelable, ce qui implique dans certains cas un capital initial substantiel. Mais une fois ces investissements réalisés, le nouveau système fonctionne à des coûts du cycle de vie comparables à ceux d’aujourd’hui. Les simulations ont également mis en évidence une implication d’approvisionnement : IBC devrait sécuriser le gaz renouvelable futur (biologique ou synthétique) et l’électricité renouvelable par des contrats de fourniture de long terme afin de verrouiller des prix attractifs pour le système converti.

IBC Chur dispose désormais d’une stratégie d’approvisionnement de long terme fondée sur des chiffres plutôt que sur un récit, et d’un modèle qu’elle peut relancer à mesure qu’évoluent les prix des combustibles, les réglementations et les hypothèses de demande. Chaque nouvelle décision d’investissement peut être testée par rapport à la même référence à l’échelle de la ville plutôt que de repartir d’une page blanche.