Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Zugehörige Dokumente
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Projektziele
(Französisch)
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Le projet vise à étudier l’équipement de certaines sections de l’ouvrage du futur métro m3 avec des échangeurs de chaleur pour exploiter l’énergie géothermique naturellement présente dans le terrain. L’étude doit démontrer la faisabilité technico-économique des géostructures énergétiques et la faisabilité organisationnelle pour la réalisation, la gestion et la maintenance de l’infrastructure si elle venait à être réalisée.
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Abstract
(Deutsch)
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Im Rahmen der Entwicklung der neuen m3-Metrolinie wollten die Waadtländer Dienststellen für Umwelt und Mobilität eine technische und wirtschaftliche Studie durchführen, um die Möglichkeit der Integration von Energiegeostrukturen für das Projekt zu ermitteln. Zu diesem Zweck wurde ein mathematisches Modell entwickelt, um die erwartbaren Wärmeaustauschvorgänge zu modellieren sowie das Energiepotenzial der Infrastruktur abzuschätzen. Das Modell ergab ein interessantes Wärmeerzeugungspotenzial bei Heizung und Warmwasser für mehrere Gebäude der Umgebung. Während der Sommermonate wird die von den Zügen abgegebene Wärme aufgefangen und mithilfe von Wärmetauschern im Bodenbereich der Tunnelwände gespeichert. Im Winter werden die Gebäude primär durch Entzug der im Sommer gespeicherten Wärme sowie hinzutretend durch Entzug der Wärme aus der in den Tunnel strömenden Luft beheizt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Wärmerückgewinnungspotenzial der gesamten Infrastruktur je nach Abschnitt zwischen 629 und 1.271 MWh/Jahr geschätzt wird. Kumuliert wird ein Wert von 3,8 GWh/Jahr erreicht. Betrachtet man eine Wärmepumpe mit durchschnittlicher Jahresarbeitsleistung von 3,0, so läge die gelieferte Wärmeproduktion an die Endverbraucher pro Abschnitt zwischen 944 und 1.905 MWh/Jahr sowie die der Gesamtwärmeenergie geschätzt bei circa 5,8 GWh. Die Kosten der in den einzelnen Abschnitten erzeugten Wärme können in der gleichen Reihenfolge wie das Produktionspotenzial eingestuft werden. Die interessantesten Abschnitte sind die Abschnitte 2 (Beaulieu – Casernes) und 3 (Casernes – Plaines-du-Loup), sie liegen bei 25 Rappen/kWh, gefolgt von Abschnitt 1 (Chauderon – Beaulieu) mit gerundeten Kosten von 28 Rappen/kWh. Im Vergleich ist der 4. Abschnitt (Plaines-du-Loup – Blécherette) mit 37 Rappen/kWh deutlich weniger günstig. Die Vergemeinschaftung der Abschnitte 2 und 3 im Profil des zukünftigen Plaines-du-Loup-Viertels mit dafür geschätzten Kosten von 21 Rappen/kWh stellt sich als durchaus interessant dar. Diese ermutigenden Ergebnisse erlauben es, weitere Studien in Betracht zu ziehen. Insbesondere wird es hierzu notwendig sein, jene Modellannahmen zu bestätigen, auf denen die Berechnungen der vorliegenden Studie beruhen. Schliesslich müssen zwei Herausforderungen bewältigt werden, um das Projekt in die Tat umzusetzen. Einerseits muss geklärt werden, ob dieses Energieprojekt rechtzeitig fertiggestellt werden kann, um in den Bau der m3-Metro integriert werden zu können, deren endgültige Pläne schon in den nächsten Monaten dem Bundesamt für Verkehr, der zur Erteilung der Baubewilligungen im Eisenbahnbereich zuständigen Behörde, zur Genehmigung vorgelegt werden. Andererseits sollte ein Unternehmen gefunden werden, das am Betrieb einer solchen Infrastruktur interessiert ist.
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Abstract
(Englisch)
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Taking advantage of the upcoming development of the new m3 metro line, the State of Vaud services in charge of environment and mobility wished to carry out a technical and economic study in order to determine the possibility of integrating energy geostructures. To achieve that, a mathematical model was developed aiming to determine heat exchanges involved and to estimate the energy generation potential. The model revealed an interesting potential of heat generation to heat and produce domestic hot water of surrounding buildings. During the summer period, the heat released by the train sets is captured and stored in the ground through heat exchangers incorporated in the tunnel walls. During the winter, the buildings are heated by extracting the heat stored during the summer and, secondarily, by extracting heat from the air flowing into the tunnel. The results show that the heat recovery potential of the entire infrastructure is estimated to be between 629 and 1'271 MWh/year, depending on the section considered. They reach cumulatively the value of 3.8 GWh. Considering a heat pump with an average annual performance factor of 3.0, the heat production could then be between 944 and 1'905 MWh/year per section and a total thermal energy supplied to the final consumers of about 5.8 GWh. The cost of the heat produced in each section can be ranked in the same order of interest as the heat generation potential. The most interesting sections, namely the sections 2 (Beaulieu – Casernes) and 3 (Casernes – Plaines-du-Loup), offer an estimated cost of 24 cents/kWh, followed by section 1 (Chauderon – Beaulieu) with a cost of 27 cents/kWh. Finally, the 4th section (Plaines-du-Loup – Blécherette) is the most unfavorable with 37 cents/kWh. The mutualization of sections 2 and 3 in the profile of the Plaines-du-Loup neighbourhood represents a real interest, with an estimated cost of 21 cents/kWh. These encouraging results make it possible to consider further studies. In particular, it will be necessary to confirm the hypotheses on which the calculations of the present study are based. Finally, two challenges will be faced in order to make the project a reality. On the one hand, it will be necessary to determine whether this energy project can be ready in time to be integrated into the construction of the m3 metro, the final plans of which will be submitted in the next few months for approval to the Federal Office of Transport, the authority that issues building permits in the railway sector. On the other hand, a company interested in running such an infrastructure will have to be found.
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Abstract
(Französisch)
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Dans le cadre du développement de la nouvelle ligne de métro m3 à Lausanne dans le canton de Vaud, les services de l’État de Vaud en charge de l‘environnement et de la mobilité ont souhaité mener une étude technico-économique afin de déterminer la possibilité d’intégrer des géostructures énergétiques au projet d’ouvrage. Pour ce faire, un modèle mathématique a été développé dans le but de modéliser les échanges de chaleur en jeu et d’estimer le potentiel énergétique de l’infrastructure. Le modèle a mis en évidence un potentiel important de production de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire de plusieurs immeubles se trouvant à proximité de la ligne de métro. La chaleur dégagée par les rames de train est captée durant la période estivale pour être stockée dans le terrain à travers des échangeurs de chaleur incorporés aux parois du tunnel. Durant l’hiver, les bâtiments sont chauffés grâce à l’extraction de la chaleur emmagasinée l’été et accessoirement de l’air ambiant dans le tunnel. Les résultats montrent que les potentiels de récupération de chaleur sur l’ensemble de l’infrastructure sont estimés entre 629 et 1’271 MWh/an selon le tronçon considéré et atteignent cumulativement la valeur de 3.8 GWh/an. En considérant une pompe à chaleur (PAC) avec un coefficient de performance (COP) moyen annuel de 3.0, la production de chaleur pourrait alors se situer entre 944 et 1’905 MWh/an par tronçon et l’énergie thermique totale fournie aux consommateurs finaux serait de l’ordre de 5.8 GWh. Les coûts de revient de la chaleur produite dans chaque tronçon peuvent se classer dans le même ordre d’intérêt que le potentiel énergétique. Les tronçons les plus intéressants, à savoir les tronçons 2 (Beaulieu - Casernes) et 3 (Casernes – Plaines-du-Loup), offrent un coût de revient estimé à 25 ct./kWh; le tronçon 1 (Chauderon – Beaulieu) suit avec un coût de revient de 28 ct./kWh. Enfin, le 4ème tronçon (Plaines-du-Loup – Blécherette) est le plus défavorable avec 37 ct./kWh. La mutualisation des tronçons 2 et 3 au profil du futur quartier de Plaines-du-Loup représente un intérêt certain, avec un coût de revient estimé à 21 ct./kWh. Ces premiers résultats encourageants incitent à poursuivre les études. Il faudra notamment valider ou consolider les hypothèses sur lesquelles reposent les calculs de la présente étude. Enfin, deux défis se présenteront pour la concrétisation. D’une part, il s’agira de déterminer si ce projet énergétique peut être prêt à temps pour être intégré à la construction du métro m3, dont les plans définitifs seront soumis ces prochains mois pour approbation à l’Office fédéral des transports, l’autorité qui délivre les permis de construire dans le domaine ferroviaire. De l’autre, il faudra trouver un opérateur intéressé à exploiter une telle infrastructure.
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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