Comporre i sistemi energetici di domani
I moderni sistemi energetici decentralizzati sono una questione molto complessa. Pianificarli in modo ottimale ed efficiente dal punto di vista dei costi è una sfida importante per i pianificatori energetici. Uno spin-off dell'Empa ha una soluzione che aiuta i progettisti a trovare il concetto energetico appropriato per un edificio, un quartiere o addirittura un'intera città e a raggiungere così i loro obiettivi in termini di sostenibilità ed efficienza energetica.
Un sistema energetico sostenibile è paragonabile a una sinfonia. Affinché i diversi componenti si armonizzino tra loro, non basta scrivere qualche nota su un foglio di carta. Piuttosto, richiede compositori esperti che trovino la composizione ideale e gli strumenti adatti, nonché un direttore d'orchestra che assicuri che i musicisti si armonizzino perfettamente tra loro. Solo quando tutto suona perfettamente insieme nasce una sinfonia melodiosa. Nel sistema energetico, il ruolo del compositore è svolto dai pianificatori energetici. Il loro compito, tuttavia, sta diventando sempre più complesso, poiché le nuove tecnologie si affacciano costantemente sul mercato e i requisiti, ad esempio in materia di sostenibilità e affidabilità, cambiano continuamente.
Ripensare i sistemi energetici
La crescente complessità è dovuta principalmente al passaggio da sistemi energetici centralizzati a sistemi decentralizzati. Questo cambiamento è determinato dal passaggio a una società rispettosa del clima. Nei sistemi energetici decentralizzati, in un quartiere o in un'area sono collegati diversi edifici che utilizzano insieme energie rinnovabili e varie tecnologie di conversione e stoccaggio. Gli edifici non sono solo consumatori di energia, ma anche produttori di energia, immagazzinando l'energia in eccesso, ad esempio dal loro impianto fotovoltaico, e reimmettendola nella rete. In questo modo, essi stessi diventano una parte importante del sistema. Uno dei principali vantaggi dei sistemi energetici decentralizzati rispetto a quelli tradizionali, organizzati a livello centrale, è che l'energia può essere fornita dove viene anche consumata. I percorsi di trasporto sono così ridotti al minimo, il che a sua volta consente un'interazione più efficiente delle singole tecnologie energetiche e di stoccaggio.
Per i pianificatori, ciò significa che devono considerare i sistemi energetici nel loro complesso e trovare le soluzioni ottimali tra un gran numero di tecnologie e le loro possibili combinazioni. Inoltre, la gamma di soluzioni disponibili è in costante aumento grazie all'innovazione. Allo stesso tempo, i pianificatori energetici devono garantire la stabilità della rete e tenere sempre d'occhio l'efficienza economica. Creare una sinfonia melodiosa e non semplicemente ripiegare su brani standard comuni che decine di orchestre hanno già suonato diventa quindi un compito molto complesso. Un'azienda che ha riconosciuto questo problema e vi sta ponendo rimedio è la spin-off dell'Empa "Sympheny". Il nome non è stato scelto per caso. L'obiettivo della start-up è quello di mettere in armonia i diversi flussi energetici di un sito, ottenendo così la massima efficienza energetica e sostenibilità.
Uno strumento web per semplificare la pianificazione energetica
Sinfonia offre ai progettisti uno strumento basato su cloud che li aiuta a pianificare in modo semplice ed economico il sistema energetico ottimale per un edificio, un quartiere o addirittura una città. "La nostra piattaforma tiene conto di una serie di fattori, come le energie rinnovabili e i fornitori disponibili in una determinata località, le diverse esigenze energetiche o le tecnologie pertinenti. Allo stesso tempo, vengono presi in considerazione anche i vari obiettivi dei pianificatori, come la riduzione delle emissioni di CO2-emissioni, l'espansione delle energie rinnovabili o la riduzione dei costi", spiega il CEO Andrew Bollinger. Sulla base di queste numerose informazioni, lo strumento online aiuta i progettisti a trovare il sistema energetico ottimale per il sito. Risponde a domande centrali, come se e quali impianti fotovoltaici debbano essere installati sul tetto o sulla facciata, quali accumulatori stagionali debbano essere installati o come debbano essere costruite le reti termiche. Soprattutto, però, la piattaforma può aiutare i pianificatori energetici a considerare queste diverse domande nel contesto generale e a fornire risposte che tengano conto delle numerose dipendenze e interazioni tra le tecnologie e i flussi energetici in un determinato luogo.
Know-how dalla ricerca, impatto sul mercato
Le basi del software sono costituite da molti anni di ricerca. Il Laboratorio Sistemi Energetici Urbani dell'Empa è impegnato da diversi anni nella ricerca di nuovi metodi per ottimizzare i sistemi energetici decentralizzati. La ricerca ha portato alla creazione dello strumento, che è stato continuamente sviluppato in collaborazione con i partner industriali. L'anno scorso, il team ha finalmente deciso di fare il salto nel mercato. Nell'aprile 2020 è stato fondato lo spin-off Urban Sympheny AG.
"Vediamo un grande potenziale di mercato per la nostra soluzione, perché la pianificazione energetica sta diventando sempre più complessa. Per i pianificatori energetici, anche il fattore tempo gioca un ruolo centrale. È quindi importante aiutarli a trovare la soluzione ottimale nel più breve tempo possibile. Grazie ai nostri potenti algoritmi e alla nostra applicazione di facile utilizzo basata su cloud, la complessità per i pianificatori è notevolmente ridotta. Sono quindi in grado di prendere decisioni di pianificazione più rapide e migliori", afferma Bollinger. Allo stesso tempo, il software promuove anche l'integrazione di fonti di energia sostenibili e rinnovabili. In questo modo, il team di Sympheny vuole dare un contributo prezioso alla transizione energetica.
Un pezzo della pratica
I progetti congiunti con partner industriali dimostrano che lo strumento dell'azienda ha un enorme potenziale. Un esempio: insieme all'Empa, Sympheny ha aiutato la società di servizi IBC Energie Wasser Chur a trovare nuovi concetti energetici per i quartieri della capitale grigionese che consentissero di ridurre le emissioni di CO2-emissioni a zero entro il 2040. Il team ha innanzitutto creato un modello digitale della città utilizzando il software della start-up. Per trovare le soluzioni ottimali, il passo successivo è stato l'utilizzo di algoritmi per valutare i vari concetti energetici possibili e determinarne i costi e le emissioni di CO2-Il bilancio viene calcolato. Con questa selezione di possibili concetti, l'azienda può ora trovare più facilmente la soluzione che la aiuti a raggiungere il suo obiettivo "net zero" al minimo costo.
Nell'analisi dettagliata, il team di progetto ha anche definito per ogni soluzione quali misure sono necessarie per la conversione del sistema energetico esistente. Di particolare interesse per l'IBC Energie Wasser Chur è il fatto che la conversione dell'attuale sistema energetico in un sistema a CO2-È possibile realizzare un sistema libero senza aumentare i costi del ciclo di vita, nonostante siano necessari investimenti elevati per la conversione. Nel processo di trasformazione, l'azienda ha anche l'opportunità di ricalcolare le prossime fasi di conversione sulla base dei dati più recenti, ad esempio le nuove tecnologie, e di apportare le modifiche necessarie. Questo riduce significativamente il rischio di trasformazione del sistema energetico.
Sympheny è in corsa per il "Premio Top 100 Startup Svizzera 2021". La cerimonia di premiazione si terrà l'8 settembre 2021 e le votazioni si svolgeranno fino al 18 luglio all'indirizzo https://www.startup.ch/Urban
