Ronquoz21 : réseau de chaleur et de froid planifié jusqu'en 2050

Le défi

Ronquoz21 est un nouveau quartier en cours de développement au cœur de Sion, en Valais. Au cours des 30 prochaines années, rénovations et nouvelles constructions accueilleront environ 5’000 habitants et 6’000 emplois, dans un projet qui s’étend jusqu’à l’échéance 2050 du zéro net. En 2025, OIKEN, le fournisseur d’énergie local, a entrepris de déterminer comment chauffer et refroidir l’ensemble.

Les options étaient très ouvertes, et toutes interagissent :

• Pompes à chaleur centralisées ou décentralisées, au niveau du secteur ou du bâtiment.
• Réseaux à 60 °C ou réseaux basse température avec free cooling.
• Le CO₂ ou l’eau comme fluide caloporteur. Le campus Energypolis de Sion accueille déjà un démonstrateur de réseau de chaleur et de froid fonctionnant au CO₂ plutôt qu’à l’eau.
• Les sources de chaleur : le Rhône, deux à trois captages d’eau de nappe, ou le CAD existant.

À cela s’ajoutent environ 200 bâtiments répartis sur 11 secteurs, qui seront mis en service en quatre étapes (2020, 2030, 2040, 2050). Un réseau dimensionné pour les bâtiments de 2030 doit rester pertinent pour ceux de 2050, et une source de chaleur choisie pour un secteur modifie l’économie des secteurs voisins. Comparer deux ou trois variantes choisies à la main, l’approche habituelle, laisserait la plus grande partie de ces possibilités inexplorée.

Le site Ronquoz21 tel que modélisé dans Sympheny : environ 200 bâtiments dans 11 secteurs, cinq sources d’énergie candidates et les nombreux tracés de réseau explorés (traits pointillés).

Comment Sympheny a été utilisé

OIKEN a fait appel au bureau d’ingénieurs suisse Amstein+Walthert et à Sympheny. Fort d’une longue expérience en planification énergétique, du quartier à la ville entière, Amstein+Walthert a défini neuf scénarios d’approvisionnement : quelle source de chaleur, comment distribuer la chaleur, et quelles options de pompes à chaleur et de groupes froid au niveau du secteur et du bâtiment. Sympheny a transformé ces scénarios, complétés par des données de partenaires dont la HES-SO Valais-Wallis, en modèles d’optimisation.

Scénario d’approvisionnement 3, l’un des neuf définis par Amstein+Walthert avec OIKEN. Schéma : Amstein+Walthert.

• Construction automatisée des modèles. Le volume de données dépassait ce que l’on peut saisir à la main : demandes horaires de chauffage, d’eau chaude sanitaire et de froid pour chaque bâtiment à chaque étape, plus des centaines de tracés de réseau candidats. Grâce à l’API et à la boîte à outils Python de Sympheny, les données sont passées directement des cartes SIG et des tableaux Excel à la plateforme d’optimisation.
• Tout optimisé ensemble. Pour chaque scénario, l’optimisation MILP a choisi les technologies et leur taille, leur exploitation horaire, les tracés à construire, le type de réseau sur chacun, et l’évolution du réseau sur les quatre étapes, afin de trouver la solution au meilleur retour sur investissement.
• Des résultats explorables par toutes les parties prenantes. Neuf scénarios, 11 secteurs et quatre étapes représentent des centaines de systèmes énergétiques. L’équipe Sympheny a créé des tableaux de bord interactifs hébergés en ligne, permettant à chaque partie prenante de filtrer, zoomer et valider les résultats à partir d’une source unique, toujours à jour.

« Le plus grand défi a été de résumer et de présenter l’ensemble des résultats sous forme de graphiques compréhensibles. » Nelly Ter-borch, support client, Sympheny

Tracé de réseau optimal pour un scénario. La couleur indique le type de réseau, l’épaisseur la puissance ; les valeurs exactes s’affichent au survol dans le tableau de bord.

Résultat

Une fois la chaîne données–modèle–tableau de bord en place, chaque nouveau calcul prenait quelques minutes, parfois quelques heures. Le processus a été amélioré de manière itérative : résultats validés, données d’entrée affinées, scénarios recalculés. Constatant la rapidité avec laquelle un nouveau scénario pouvait être mis en place et analysé, OIKEN a choisi d’explorer des options initialement écartées.

Au final, plus de 400 systèmes énergétiques uniques ont été optimisés, chacun avec dimensionnement, coûts et exploitation horaire. Plutôt que de défendre un choix entre deux ou trois variantes, OIKEN peut montrer où se situe chaque option sur le compromis coûts–émissions et écarter objectivement celles qui ne tiennent pas, une base solide pour un réseau qui sera développé par étapes jusqu’en 2050.

Extrait du tableau de bord interactif (chiffres floutés pour des raisons de confidentialité) : compromis coûts–émissions, investissements par technologie et coûts spécifiques par variante.

Ronquoz21 n’en est qu’à ses débuts. Les résultats détaillés restent confidentiels pendant que le projet avance, et le modèle sera affiné au fil du développement du quartier.