Strategisch energieconcept voor de wijk Insel-Holligen

De uitdaging

Halverwege 2020 ging Energie Wasser Bern (ewb) — het Bernse nutsbedrijf dat in 2002 ontstond uit de stedelijke voorziening van elektriciteit, gas, water en stadsverwarming — een samenwerking aan met ingenieurs- en duurzaamheidsbureau Eicher+Pauli om een nieuw energieconcept te ontwikkelen voor het gebied Insel-Holligen in Bern. De locatie ligt dicht bij de rivier de Aare, waardoor een laagtemperatuur-warmtenet gevoed door grondwater en/of rivierwater de centrale ontwerpvraag werd.

De complicatie was dat grondwater en rivierwater niet vrij kunnen worden ingezet. Hun seizoensgebonden beschikbaarheid moet worden gerespecteerd om de grondstof duurzaam te houden, en dat werkt direct door in de dimensionering van het net en de keuze van aanvullende technologieën in elke hub. Met spreadsheetmethoden konden delen van het vraagstuk worden vastgelegd, maar niet het volledige plaatje op de vereiste resolutie. Het team wilde een snellere, betrouwbaardere manier om de optimale afweging tussen kosten en uitstoot te vinden.

Hoe Sympheny werd gebruikt

Insel-Holligen werd opgedeeld in zes deelgebieden, elk gemodelleerd als een afzonderlijke energiehub. De hubs werden met elkaar verbonden via de bestaande infrastructuur en het kandidaat-laagtemperatuur-warmtenet. Voor elke hub leverden de energieplanners warmte- en koelvraagprofielen op verschillende temperatuurniveaus aan, samen met een reeks kandidaattechnologieën voor de energievoorziening. De algoritmen van Sympheny optimaliseerden vervolgens het systeem op uurresolutie en leverden een Pareto-front op, van kostenminimaliserende tot CO₂-minimaliserende oplossingen.

• Zes gekoppelde energiehubs — Elk deelgebied gemodelleerd als een afzonderlijke hub met eigen vraagprofielen en kandidaattechnologieën, verbonden via het kandidaat-laagtemperatuur-warmtenet.
• Beperkingen voor rivier- en grondwater — De seizoensgrenzen voor onttrekking van Aare-rivierwater en grondwater vastgelegd, zodat de optimalisatie het duurzame gebruik van beide grondstoffen respecteerde.
• Gevoeligheid over 30+ scenario’s — Het optimale systeem doorgerekend tegen meer dan 30 toekomstige energieprijs- en vraagscenario’s om de economische haalbaarheid van de aanbevolen oplossing te toetsen.

De locatie Insel-Holligen zoals gemodelleerd in Sympheny — zes vraaghubs (1–6) op de locatie, met Hub 9 als de aansluiting op de rivier de Aare voor laagtemperatuurwarmte.

Resultaat

Sympheny leverde een menu van optimale voorzieningsoplossingen op, variërend van een kostenminimaliserend ontwerp tot een CO₂-minimaliserend ontwerp, allemaal op het Pareto-front — elk een volledig gedimensioneerde combinatie van kandidaat-voorzieningstechnologieën plus aansluitingen op het warmtenet. Naast de technologiemix gaf de uurlijkse energiebalans van het algoritme de planners de optimale dimensionering en de fysieke locaties voor elke conversiecomponent en netaansluiting.

Daar bovenop toetste een gevoeligheidsanalyse de economische prestaties van het optimale systeem tegen meer dan 30 toekomstige energieprijs- en vraagscenario’s. De gecombineerde uitkomst — een volledig gedimensioneerd technologiemenu plus een robuustheidstoets over plausibele toekomsten — stelde ewb en Eicher+Pauli in staat om snel en met vertrouwen tot een geoptimaliseerd energievoorzieningsconcept voor Insel-Holligen te komen.