Créer une plateforme durable pour cartographier l'avenir de l'énergie

Alors que les coûts énergétiques montent en flèche et que les industries luttent pour survivre, EMB3Rs peut faire la différence. Des chercheurs autrichiens révèlent comment la plateforme va aider les entreprises à convertir de manière rentable la chaleur perdue en une précieuse source de revenus, aujourd'hui et pour de nombreuses années à venir.

Comment créer une plateforme numérique capable de réunir les fournisseurs et les utilisateurs potentiels de chaleur résiduelle à l'échelle locale et nationale, tout en fournissant des données significatives sur le prix et l'efficacité du réseau, aujourd'hui et à l'avenir ? C'est une question à laquelle les chercheurs de la start-up viennoise e-think energy research et de la Technische Universität Wien (TU Wien) ont répondu en développant la plateforme EMB3Rs.

Conçue pour mettre en relation les fournisseurs de chaleur résiduelle et les utilisateurs finaux, la plateforme cartographie l'offre et la demande d'énergie thermique des parties prenantes potentielles et détermine l'option la moins chère pour connecter les utilisateurs potentiels. La plateforme montrera comment la chaleur et le froid excédentaires peuvent être réutilisés comme source d'énergie précieuse pour d'autres processus industriels, le chauffage urbain et d'autres applications.

Ali Kök, du groupe d'économie de l'énergie de la TU Wien, et Marcus Hummel, de la société e-think, ont travaillé ensemble pour définir les exigences et les spécifications de la plateforme EMB3Rs. Selon Hummel, "il s'agissait d'un processus intensif, et certainement pas d'une tâche simple". Mais alors que le projet touche à sa fin, Kök et Hummel sont convaincus que leur persévérance a porté ses fruits, et ce pour de nombreuses années encore.

Aller jusqu'au bout

EMB3Rs comprend plusieurs modules logiciels libres qui ont été programmés pour traiter un large éventail de données techniques et économiques liées à l'énergie. Par exemple, un module commercial évalue le risque dans un montage énergétique, un module d'optimisation technico-économique détermine l'option la moins coûteuse pour l'utilisation de l'énergie thermique excédentaire dans une chaîne d'approvisionnement et un module de marché calcule les prix potentiels de la chaleur résiduelle dans différents contextes de marché.

Ali Kök et ses collègues de l'Université technique de Vienne ont développé le module SIG de la plate-forme, qui est essentiel pour trouver la solution la plus rentable. Ce module est essentiel pour trouver le moyen le plus rentable de connecter les sources et les puits de chaleur et de froid, et il examine les possibilités de réutiliser la chaleur et le froid résiduels à une certaine distance d'un système de chauffage et de refroidissement urbain.

Dans le cadre de ses calculs, le module SIG détermine la distance entre la source et le puits, conçoit une solution de réseau potentielle, puis calcule les coûts d'investissement nécessaires pour le réseau et les pertes de chaleur/froid associées. Ces calculs exigent des données diverses - par exemple, les coûts de la pompe, des tuyaux et du creusement, les températures du sol et la capacité thermique de l'eau, ainsi que l'emplacement des routes accessibles.

Selon Kök, lui et ses collègues ont récupéré des données à partir des informations fournies par les utilisateurs et ont travaillé en étroite collaboration avec l'ADENE - Agência para Energia - au Portugal. Les bases de données des certificats de performance énergétique (CPE) des bâtiments portugais et des audits industriels de l'ADENE ont permis de localiser les sources et les puits de chaleur et de froid potentiels et de déterminer des solutions de réseau aux niveaux local et national.

Les chercheurs ont également téléchargé les très importantes données du réseau routier à partir de la base de données OpenStreetMap, gratuite et à code source ouvert. "Notre module SIG utilise les données de cette base géographique pour créer, par exemple, le réseau de chauffage urbain le plus court", explique M. Kök.

La mise à l'échelle est importante

Il est important de noter que, tout au long du développement du module SIG, l'évolutivité était au premier plan dans l'esprit de M. Kök et de ses collègues. Comme le souligne Kök : "Dans certains cas, vous pouvez modéliser de petites zones avec un petit nombre de sources de chaleur et d'utilisateurs, mais vous pouvez aussi vouloir modéliser à un niveau régional important, comme une partie d'une grande ville."

Pour que la plateforme EMB3Rs puisse passer facilement du niveau local au niveau national, les chercheurs ont conçu le module SIG de manière à réduire la résolution de ses réseaux à mesure que la zone modélisée s'étend. Cela permet également de garantir que les temps de calcul du module restent relativement courts lorsqu'il s'agit de concevoir un réseau sur une grande zone.

"Si l'utilisateur effectue une évaluation nationale, [le module] ne peut pas utiliser toutes les routes d'un pays entier, car les temps de calcul seraient trop longs", explique M. Kök. "Ainsi, en fonction de la complexité d'une zone, nous supprimons les détails et abaissons la résolution du réseau pour garantir l'évolutivité." Par exemple, le module supprimera les pistes cyclables et les sentiers pédestres de ses calculs à mesure qu'il montera en charge.

"Trouver le bon compromis entre les détails et l'évolutivité a été un défi majeur, mais nous y sommes parvenus", ajoute-t-il. "Notre objectif était d'utiliser EMB3Rs dans de très petites études de cas, mais nous pourrions aussi vouloir l'utiliser au niveau national".

La complexité de la conception des modules et de leur intégration à la plateforme ne peut échapper à aucun public - en effet, e-think et TUWien ont coordonné le processus délicat de définition des exigences des modules et de la plateforme, conformément à tous les besoins des utilisateurs. Pourtant, après des années de développement, M. Hummel est certain que les avantages d'EMB3Rs seront durables.

Comme il le souligne, la plateforme peut fournir des données nuancées et détaillées "au niveau de la rue", ce qui en fait un outil de préfaisabilité très utile pour la planification et la conception de solutions énergétiques. "Les outils numériques deviennent de plus en plus importants - à mesure que des données plus détaillées sont générées, elles doivent être analysées et nous avons besoin d'outils pour le faire", dit-il.

"Nous avons constaté qu'il peut être assez difficile de maintenir en vie le développement d'outils open-source... mais je pense que ce sera différent pour un outil de préfaisabilité tel que EMB3Rs, car les informations fournies par la plateforme peuvent être apportées directement aux décideurs et être réellement utilisées dans le développement de projets", ajoute-t-il. "Compte tenu de cela, je pense qu'il y a une réelle chance que EMB3Rs soit un projet vraiment durable pour lequel les utilisateurs paieront également."

Un impact durable

Alors que le projet EMB3Rs touche à sa fin, quel sera l'impact de la plateforme sur les problèmes énergétiques croissants dans le monde ? Pour M. Hummel, la réponse réside non seulement dans la longévité du projet, mais aussi dans l'éducation. Il pense que EMB3Rs a une réelle opportunité de montrer aux industries qui génèrent de la chaleur résiduelle comment l'utiliser pour créer un flux de revenus potentiel, notamment dans les systèmes de chauffage urbain.

"Parce que la chaleur résiduelle est au bout du tuyau, elle est aussi au bout des pensées de nombreuses industries, mais avec EMB3Rs, nous pouvons démontrer la valeur de la chaleur résiduelle", dit-il.

"Par exemple, les EMB3R peuvent montrer comment le prix que vous obtenez pour fournir de la chaleur résiduelle à un système de chauffage urbain dépendra de la quantité de chaleur dont vous disposez, de sa régularité, de la demande et des autres options d'approvisionnement dans le réseau", ajoute-t-il. "J'ai vu plusieurs contrats de chaleur résiduelle défavorables, mais cela est dû au fait que les entreprises ne savent tout simplement pas combien d'argent elles devraient recevoir pour cela."

M. Kök est d'accord et estime que la plateforme EMB3Rs est arrivée au bon moment. "J'ai récemment assisté à une conférence scientifique qui portait sur le chauffage urbain, et nous y avons entendu comment certaines entreprises ont survécu aux prix élevés de l'énergie en vendant leur chaleur résiduelle", explique-t-il. "Donc, déjà, la crise énergétique actuelle motive les entreprises à examiner comment elles peuvent tirer des revenus de l'intégration de la chaleur résiduelle dans les systèmes énergétiques."