Composer les systèmes énergétiques de demain
Les systèmes énergétiques modernes et décentralisés sont d'une grande complexité. Les planifier de manière optimale et rentable représente un défi de taille pour les planificateurs énergétiques. Une spin-off de l'Empa a une solution qui aide les planificateurs à trouver le concept énergétique approprié pour un bâtiment, un quartier ou même une ville entière et à remplir ainsi leurs objectifs en matière de durabilité et d'efficacité énergétique.
Un système énergétique durable est comparable à une symphonie. Pour que les différents composants s'harmonisent entre eux, il ne suffit pas d'écrire quelques notes sur une feuille de papier. Il faut plutôt des compositeurs expérimentés qui trouvent la composition idéale et les instruments appropriés, ainsi qu'un chef d'orchestre qui veille à ce que les musiciens s'harmonisent parfaitement entre eux. Ce n'est que lorsque tout s'accorde parfaitement que l'on obtient une symphonie mélodieuse. Dans le système énergétique, le rôle du compositeur est tenu par les planificateurs énergétiques. Leur tâche devient toutefois de plus en plus complexe, car de nouvelles technologies apparaissent constamment sur le marché et les exigences - par exemple en termes de durabilité et de fiabilité - évoluent constamment.
Repenser les systèmes énergétiques
La complexité croissante est principalement due au passage de systèmes énergétiques centralisés à des systèmes décentralisés. Ce changement est motivé par l'évolution vers une société respectueuse du climat. Les systèmes énergétiques décentralisés regroupent plusieurs bâtiments dans un quartier ou une zone qui utilisent conjointement des énergies renouvelables et différentes technologies de conversion et de stockage. Les bâtiments ne sont pas seulement des consommateurs d'énergie, mais aussi des producteurs d'énergie, dans la mesure où ils stockent et réinjectent dans le réseau l'énergie excédentaire produite par leur installation photovoltaïque, par exemple. Ils deviennent ainsi eux-mêmes un élément important du système. L'un des principaux avantages des systèmes énergétiques décentralisés par rapport aux systèmes traditionnels, organisés de manière centralisée, est que l'énergie peut être mise à disposition là où elle est consommée. Les distances de transport sont ainsi réduites au minimum, ce qui permet à son tour une interaction plus efficace entre les différentes technologies énergétiques et de stockage.
Pour les planificateurs, cela signifie qu'ils doivent impérativement considérer les systèmes énergétiques dans leur globalité et trouver les solutions optimales parmi un grand nombre de technologies et leurs combinaisons possibles. Grâce à l'innovation, l'offre de solutions disponibles ne cesse d'augmenter. Parallèlement, les planificateurs énergétiques doivent garantir la stabilité du réseau et toujours garder à l'esprit la rentabilité. Créer une symphonie agréable à l'oreille et ne pas se contenter d'utiliser des morceaux standard courants que des dizaines d'orchestres ont déjà joués devient donc une tâche extrêmement complexe. Une entreprise qui a reconnu ce problème et qui y remédie est la spin-off de l'Empa "Sympheny". Le nom n'a pas été choisi au hasard. L'objectif de la start-up est en effet de mettre en harmonie les différents flux d'énergie d'un site - et d'atteindre ainsi une efficacité énergétique et une durabilité maximales.
Un outil web pour simplifier la planification énergétique
Sympheny offre aux planificateurs un outil basé sur le cloud qui leur permet de planifier facilement et de manière rentable le système énergétique optimal pour un bâtiment, un quartier ou même une ville. "Notre plateforme tient compte d'un grand nombre de facteurs tels que les énergies renouvelables et les fournisseurs disponibles sur un site donné, les différents besoins énergétiques ou les technologies pertinentes. Parallèlement, les différents objectifs des planificateurs sont également pris en compte, comme la réduction des émissions de CO2-2, le développement des énergies renouvelables ou la réduction des coûts", explique le CEO Andrew Bollinger. Sur la base de cette multitude d'informations, l'outil en ligne aide les planificateurs à trouver le système énergétique optimal pour le site. Il répond ainsi à des questions centrales, par exemple si des installations photovoltaïques doivent être installées sur le toit ou la façade et lesquelles, quels accumulateurs saisonniers doivent être installés ou comment les réseaux thermiques doivent être construits. Mais surtout, la plateforme peut aider les planificateurs énergétiques à considérer ces différentes questions dans un contexte global et à fournir des réponses qui tiennent compte des nombreuses dépendances et interactions entre les technologies et les flux d'énergie sur un site donné.
Savoir-faire issu de la recherche, impact sur le marché
Les bases du logiciel sont fournies par des travaux de recherche de longue date. L'"Urban Energy Systems Lab" de l'Empa mène depuis plusieurs années déjà des recherches sur de nouvelles méthodes d'optimisation des systèmes énergétiques décentralisés. Cette recherche a finalement donné naissance à l'outil, qui a été constamment développé en collaboration avec des partenaires industriels. L'année dernière, l'équipe a finalement décidé de faire le saut sur le marché. C'est ainsi que la spin-off "Urban Sympheny AG" a été créée en avril 2020.
"Nous voyons un grand potentiel de marché pour notre solution, car la planification énergétique devient de plus en plus complexe. De plus, le facteur temps joue un rôle central pour les planificateurs énergétiques. Il est donc important de les aider à trouver la solution optimale le plus rapidement possible. Grâce à nos puissants algorithmes et à notre application conviviale basée sur le cloud, la complexité pour les planificateurs est fortement réduite. Ils sont ainsi en mesure de prendre des décisions de planification plus rapides et de meilleure qualité", explique Bollinger. Parallèlement, le logiciel favorise également l'intégration de sources d'énergie durables et renouvelables. L'équipe de Sympheny entend ainsi apporter une contribution précieuse à la transition énergétique.
Une pièce de la pratique
Des projets communs avec des partenaires industriels montrent que l'outil de l'entreprise recèle un énorme potentiel. Un exemple : en collaboration avec l'Empa, Sympheny a aidé l'entreprise de distribution IBC Energie Wasser Chur à trouver de nouveaux concepts énergétiques pour les quartiers de la capitale grisonne, qui leur permettraient de réduire leurs émissions de CO2-à zéro net d'ici 2040. L'équipe a d'abord créé un modèle numérique de la ville à l'aide du logiciel de la start-up. Afin de trouver les solutions optimales, l'étape suivante a consisté à évaluer, à l'aide d'algorithmes, différents concepts énergétiques possibles et à comparer leurs coûts et leurs émissions de CO2-est calculé. Grâce à ce choix d'approches possibles, l'entreprise de services publics peut désormais trouver plus facilement la solution qui l'aidera à atteindre son objectif "zéro net" à un coût minimal.
Dans l'analyse détaillée, l'équipe de projet a également défini, pour chaque solution, les mesures nécessaires à la transformation du système énergétique existant. Pour IBC Energie Wasser Chur, il est particulièrement intéressant de savoir que la transformation de son système énergétique actuel en un système neutre en CO2-Il est possible de mettre en place un système exempt d'erreurs sans augmenter les coûts du cycle de vie, et ce bien que des investissements importants soient nécessaires pour la transformation. Au cours du processus de transformation, l'entreprise a en outre la possibilité de calculer à nouveau les étapes de transformation à venir sur la base des données les plus récentes, par exemple les nouvelles technologies, et de procéder à d'éventuelles adaptations. Cela permet de réduire considérablement les risques liés à la transformation du système énergétique.
Sympheny est en lice pour le "Top 100 Swiss Startup Award 2021". La remise des prix aura lieu le 8 septembre 2021 et les votes sont ouverts jusqu'au 18 juillet sous https://www.startup.ch/Urban
