Stadsbrede energievoorzieningsstrategie richting 2050

De uitdaging

IBC Energie Wasser Chur is sinds 1896 het multi-nutsbedrijf van Graubünden en levert elektriciteit, gas, warmte, koeling en drinkwater aan de stad Chur en de omliggende regio. Met het oog op het energie- en klimaattraject van Zwitserland moest IBC inschatten wat er nodig zou zijn om het energiesysteem van de stad richting klimaatneutraliteit te brengen — en tegen welke kosten.

De analyse moest twee dingen tegelijk doen. Ten eerste de kosten rechtstreeks afwegen tegen de CO₂-uitstoot voor alternatieve systeemontwerpen, inclusief alle synergieën tussen energiedragers. Ten tweede de omvang en aard van de investeringen kwantificeren die nodig zijn om klimaatneutraliteit te bereiken over een energetisch referentieoppervlak van 3.168.360 m². Daar bovenop kwam dat de beschikbare regionale grondstof begrensd was — er kon per jaar slechts een bepaalde hoeveelheid hout worden ingezet (een randvoorwaarde aangeleverd door ELIMES) — en dat elk van de drie verschillende tijdshorizonnen zijn eigen prijsstructuur kende.

Hoe Sympheny werd gebruikt

IBC en de energieplanners modelleerden een volledige Energiehub voor Chur in Sympheny — elke kandidaattechnologie voor conversie en opslag gedefinieerd aan de hand van zijn energiedrager, inputs en outputs, conversierendement, investeringskosten en onderhoudskosten, waarbij productieoverschotten geëxporteerd mochten worden. Drie scenario’s werden geoptimaliseerd — 2018, 2035 en 2050 — elk met eigen vraagaannames (oplopende gebouwefficiëntie voor 2035 en 2050) en tariefstructuur (per kWh in 2018, vermogensgebaseerd in 2035 en 2050). Zonne-energie werd gemodelleerd tegen een aangenomen 700.000 m² beschikbaar dakoppervlak (50% van het totaal in de stad) op basis van de instraling bij het stationsplein van Chur in 2016.

• Energiehub op stadsschaal — Het volledige energetische referentieoppervlak van Chur (3,2 miljoen m²) gemodelleerd als één optimaliseerbare hub, met imports, exports en lokale grondstoffen op systeemniveau aan elkaar gekoppeld.
• Grondstofbeperkingen vanuit ELIMES — De regionale houtbeschikbaarheid en andere randvoorwaarden begrensd, zodat de optimalisatie rekening hield met wat de regio op duurzame basis daadwerkelijk kan leveren.
• Drie tijdshorizonnen, één basislijn — 2018, 2035 en 2050 parallel geoptimaliseerd, met verschillende vraagniveaus en tariefstructuren, telkens vijf Pareto-optimale ontwerpen.

Resultaat

De belangrijkste bevinding uit de Pareto-fronten is dat een CO₂-vrije energievoorziening tegen 2035 mogelijk is tegen vergelijkbare levenscycluskosten als in 2018. De drie aanjagers die dat mogelijk maken zijn concreet: hogere energie-efficiëntie door gebouwrenovatie en vervanging van installaties; lagere technologiekosten dankzij schaalvoordelen; en een tariefstructuur die vermogensinkoop zwaarder weegt dan energie-inkoop.

Dit eindbeeld bereiken is niet zonder investeringen — het systeem moet worden geherstructureerd om uitsluitend hernieuwbare technologieën te gebruiken, wat in sommige gevallen aanzienlijke initiële kapitaaluitgaven betekent. Maar zodra die investeringen zijn gedaan, draait het nieuwe systeem tegen levenscycluskosten die vergelijkbaar zijn met die van vandaag. De simulaties wezen ook op een inkoopimplicatie: IBC zou toekomstig hernieuwbaar gas (bio of synthetisch) en hernieuwbare elektriciteit moeten veiligstellen via langetermijnleveringscontracten om aantrekkelijke prijzen voor het omgebouwde systeem vast te leggen.

IBC Chur beschikt nu over een langetermijnvoorzieningsstrategie die op cijfers is gestoeld in plaats van op verhalen — en over een model dat opnieuw kan worden doorgerekend naarmate brandstofprijzen, regelgeving en vraagaannames evolueren. Elke nieuwe investeringsbeslissing kan worden getoetst aan dezelfde stadsbrede basislijn, in plaats van telkens vanaf een leeg blad te beginnen.