Energyscope – Integration of grids infrastructure as a system constraint

• Unité de recherche: OFEN
• Numéro de projet: SI/502039
• Titre du projet anglais: Energyscope – Integration of grids infrastructure as a system constraint

Description succincte (Anglais)

Energyscope (http://calculator.energyscope.ch/) is an online computation tool developed by EPFL. It allows the comprehensive simulation of transitions scenarios for the swiss Energy strategy. The calculator reproduces in particular the scenarios established by SFOE in the frame of the swiss energy perspectives while allowing open access to model input parameters. The objective of the present project is to upgrade Energyscope with a representation of the energy grids infrastructure. This task represents a considerable effort due to the complexity of the networks parametrization to be developed – without impacting the calculator performance. In addition to the the electrical network, EPFL will also model the gas (CNG, biogas, hydrogen) and heat/cold networks, as well as the waste fluxes, these being of a growing importance in an increasingly decentralized energy system.

Description succincte (Français)

Le calculateur en ligne Energyscope (http://calculator.energyscope.ch/) a été développé par l’EPFL afin de fournir à la Suisse un outil de simulation des options de la transition énergétique en fonction de divers paramètres et préférences de décision. Le calculateur reproduit en particulier les résultats des scénarios établis dans le cadre des Perspectives énergétiques sur la base de paramètres référencés et vérifiables. Dans le présent projet, l’EPFL s’est donné pour tâche d’inclure les contraintes des réseaux énergétiques au modèle du calculateur. Cette tâche représente un effort considérable du fait de la complexité de la paramétrisation et de la modélisation des réseaux à mettre en place – la rapidité de calcul devant par ailleurs rester inchangée. En plus du réseau électrique, l’EPFL s’attellera à représenter les réseaux de gaz (gaz naturel, biogaz, hydrogène), les réseaux urbains de chaleur et de froid et d’eaux usées, ainsi que les flux des déchets, ceux-ci étant d’une importance croissante pour intégrer les flux d’énergie renouvelable et excédentaires ainsi que les flux de CO2 dans un système appelé à être de moins en moins centralisé.

Rapport final (Allemand)

EnergyScope (http://calculator.energyscope.ch/) ist ein von der EPFL entwickelter Online-Rechner. Er ermöglicht die umfassende Simulation von Übergangsszenarien für die Schweizer Energiestrategie. Der Rechner bildet insbesondere die vom BFE im Rahmen der schweizerischen Energieperspektiven erstellten Szenarien ab und ermöglicht einen offenen Zugang zu den Modell-Eingabeparametern. Das Ziel des vorliegenden Projekts war es, EnergyScope mit einer Darstellung der Energienetzinfrastruktur zu erweitern, wobei die Leistungsfähigkeit des Rechners erhalten bleiben sollte. Neben dem elektrischen Netz wurden auch die Gas- und Wärme-/Kältenetze modelliert. Der Einfluss der Netzparametrisierung auf die Modellergebnisse wurde ausgewertet, und Fallbeispiele wurden untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Stromverteilungsnetz um 61-82% verstärkt werden muss, ohne dass die Übertragung verstärkt werden muss. Die saisonale Variation wird durch Speicherkraftwerke, die Windkraft, und die Speicherung von Methan aus Biomasse (4,8-6,0 TWh) unter Nutzung der bestehenden Gasinfrastruktur und Bau von Gasspeichern ausgeglichen.

Rapport final (Anglais)

EnergyScope (http://calculator.energyscope.ch/) is an online computation tool developed by EPFL. It allows the comprehensive simulation of transition scenarios for the Swiss Energy strategy. The calculator reproduces in particular the scenarios established by SFOE in the frame of the Swiss energy perspectives while allowing open access to model input parameters. The objective of the present project was to upgrade EnergyScope with a representation of the energy grid's infrastructure while preserving the calculator performance. In addition to the electrical network, the gas and heat/cold networks were also parametrized. The impact on the model results of the grid representation was evaluated, and case studies were performed. The results show the need to reinforce the electrical distribution network by 61-82%, without any reinforcement needed at the transmission level. Seasonal intermittency is compensated by hydroelectric storage, wind power, as well as methane storage from biomass (4.8-6.0 TWh), using the existing gas infrastructure and construction of gas storage tanks.

Rapport final (Français)

Le calculateur en ligne EnergyScope (http://calculator.energyscope.ch/) a été développé par l’EPFL afin de fournir à la Suisse un outil de simulation des options de la transition énergétique en fonction de divers paramètres et préférences de décision. Le calculateur reproduit en particulier les résultats des scénarios établis dans le cadre des Perspectives énergétiques sur la base de paramètres référencés et vérifiables. Dans le présent projet, l’EPFL s’est donné pour tâche d’inclure les contraintes des réseaux énergétiques au modèle du calculateur, tout en préservant la rapidité de calcul. En plus du réseau électrique, les réseaux de gaz ainsi que les réseaux urbains ont été modélisés. L’impact de la représentation du réseau sur les résultats du modèle est évalué, et des études de cas sont présentées. Les résultats démontrent la nécessité renforcement du réseau de distribution électrique de 61-82%, sans aucun renforcement nécessaire au niveau de la transmission. L’intermittence saisonnière est compensée par le stockage hydroélectrique, l’éolien, ainsi que de stockage de méthane produit à partir de la biomasse (4.8-6.0 TWh), en utilisant l'infrastructure gazière existante et la construction de réservoirs de stockage de méthane-.

Documents annexés

• Rapport final_français [PDF] 3'196 kB