Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Fernwärmenetze (DHN) sind eine entscheidende Technologie, um den Kohlenstoff-Fußabdruck des Wärmesektors deutlich zu verringern. Es wird erwartet, dass bestehende Netze und ihre Erweiterungen sowie neue Projekte die Verteilungstemperaturen senken, um sowohl die Effizienz zu verbessern als auch einen größeren Anteil an erneuerbaren Energiequellen und Abwärme zu integrieren. Letztere müssen quantitativ charakterisiert werden, damit sie optimal integriert werden können. Parallel dazu müssen die potenziellen Synergien zwischen kleinen Netzen, die z. B. einige Gebäudeblöcke oder ein Stadtviertel abdecken, im Hinblick auf die zeitliche Verfügbarkeit der Ressourcen und die spezifischen Lastprofile der Nachfrage genutzt werden, um eine dynamische Unterstützung, einschließlich möglicher Speicherkapazitäten, zu ermöglichen. FOSTER_DHN zielt darauf ab, die entsprechenden netz- und temperaturübergreifenden Entwurfs- und Simulationsansätze zu entwickeln, um ein systemisches Verständnis des DHN-Einsatzes zu gewinnen und Entscheidungshilfen für lokale Behörden und Versorgungsunternehmen zu liefern.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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District heating networks (DHN) represent a crucial technology to attain significantly lower carbon foot-print of the heating sector. Existing grids and their extensions, as well as new projects, are expected to decrease distribution temperature levels decrease, in order to both improve efficiency and integrate a larger share of renewable and waste heat energy sources. The latter need to be quantitatively char-acterized in order to be optimally integrated. In parallel, the potential synergies existing among small networks – e.g. covering a few building blocks or one neighbourhood – need to be exploited, in terms of resources temporal availability and specific demand load profiles, in order to provide dynamic sup-port, including possible storage capacities. FOSTER_DHN aims at developing the corresponding multi-grid and multi-temperatures design and simulation approaches as to gain a systemic understanding of DHN deployment and provide decision-support for local authorities and utilities.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Les réseaux de chauffage urbain (DHN) constituent une technologie essentielle pour réduire considérablement l'empreinte carbone du secteur du chauffage. Les réseaux existants et leur extension, ainsi que les nouveaux projets, devraient permettre de réduire les températures de distribution afin d'améliorer l'efficacité et d'intégrer une plus grande part d'énergies renouvelables et de chaleur résiduelle. Ces dernières doivent être caractérisées quantitativement afin de pouvoir être intégrées de manière optimale. Parallèlement, les synergies potentielles entre les petits réseaux, qui couvrent par exemple quelques immeubles ou un quartier, doivent être exploitées en termes de disponibilité temporelle des ressources et de profils de charge spécifiques de la demande, afin de permettre un soutien dynamique, y compris d'éventuelles capacités de stockage. FOSTER_DHN vise à développer les approches de conception et de simulation inter-réseaux et inter-températures appropriées afin d'acquérir une compréhension systémique de l'utilisation des DHN et de fournir des aides à la décision aux autorités locales et aux entreprises de services publics.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Die vier grundlegenden Forschungsfragen, die allen Aktivitäten des Projekts FOSTER_DHN zugrunde liegen, lauten wie folgt:
1) Inwieweit ist es möglich, einen höheren Anteil an erneuerbaren oder kohlenstoffarmen Energie-quellen in die Versorgung der Fernwärmenetze zu integrieren?
2) Ist es denkbar, das Temperaturniveau der Verteilung in Fernwärmenetzen zu senken, um koh-lenstoffarme Versorgungspunkte integrieren zu können und eine höhere Energieeffizienz anzu-streben?
3) Ist es möglich, eine vollständig Open-Source-Umgebung für die Simulation von Fernwärmenet-zen zu entwickeln, die mehrere Versorgungspunkte integriert und bis auf die Detailebene der Unterstationen (Wärmetauscher), die die Gebäude versorgen, reicht? Ermöglicht sie uns den Zugang zu einer physikalischen Überprüfung der Szenarien und zu entscheidenden Betriebs-parametern wie Temperaturniveaus und Strömungsgeschwindigkeiten?
4) Ist es möglich, Synergien zwischen Fernwärmenetzen unterschiedlicher Größe zu identifizieren, die von Energiequellen mit unterschiedlichen Verfügbarkeitsmerkmalen und Umweltauswirkun-gen versorgt werden?
Die Forschungsfragen wurden wissenschaftlich und systematisch in vier Richtungen angegangen:
1) Detaillierte Analyse von kohlenstoffarmen Energiequellen, die für Fernwärmenetze in Frage kommen, im Hinblick auf das Gesamtpotenzial und die Beschränkungen. Zwei wichtige Unter-scheidungen dienten als Untersuchungsfenster, nämlich die Verfügbarkeit einer bestimmten Quelle vor Ort (Lageabhängigkeit) einerseits und die Nutzung zur Deckung einer Bandnach-frage im Gegensatz zur Spitzennachfrage andererseits.
2) Modell des Energieverbrauchs von Gebäuden, um die Auswirkungen von energetischen Sanie-rungen zu bewerten und anschließend die Möglichkeit einer Senkung der Verteilungstempera-tur auf Primärebene zu untersuchen.
3) Entwicklung einer Simulationsumgebung für Fernwärmenetze, die auf dem Open-Source-Framework pandapipes basiert. Sie beinhaltet ein hydraulisches und thermisches Modell sowie ein Modul zur Identifizierung von Synergien zwischen Teilnetzen, einschließlich Anergienetzen. Die numerische Simulation ermöglicht es, die technische Machbarkeit der Szenarien und das Gleichgewicht zwischen Nachfrage und Versorgung zu gewährleisten.
4) Berechnung von Indikatoren, die für den Vergleich von Szenarien und die Entscheidungsfin-dung relevant sind, verbunden mit der Erstellung detaillierter Karten für relevante Parameter.
Die vier Achsen wurden in zwei verschiedenen Testfällen umgesetzt, die sich auf bestehende und künf-tige Netze in den Städten Yverdon-les-Bains und Lausanne beziehen. Die Studien zu den städtischen Projekten ermöglichten es uns einerseits, die Simulationen zu testen und zu validieren, andererseits aber auch, die mit den Umsetzungspartnern gemeinsam erarbeiteten Szenarien zu vergleichen. Die vorgeschlagene Simulationsumgebung ist in der Lage, strömungsmechanische Parameter (wie Strö-mungsgeschwindigkeiten und Temperaturen) an jedem beliebigen Netzpunkt sowie relevante KPIs (wie Treibhausgasemissionen) für ein gesamtes Stadtgebiet mit mehreren hundert Gebäuden sowie für klei-nere Stadtteile in einer vollständig geolokalisierten Weise zu berechnen.
Die sechs wichtigsten Ergebnishorizonte, die im Rahmen dieses Multi-Partner-Projekts erzielt wurden, sind die folgenden:
1) Es wurde eine Simulationsumgebung für getrennte oder verbundene Fernwärmenetze aller To-pologien, mit mehreren Temperatur- und Einspeisequellen entwickelt und in komplexen städti-schen Gebieten mit einigen Dutzend bis tausend Gebäuden eingesetzt. Diese Umgebung er-möglicht es, die physikalische Machbarkeit der Wärmeverteilung in den untersuchten Gebieten zu überprüfen und eine ganze Reihe von Kennzahlen zu berechnen, die für Energieunterneh-men von entscheidender Bedeutung sind, wie z. B. der Anteil erneuerbarer Energien an der Wärmeversorgung und die CO2-Emissionen im Zusammenhang mit ausgewählten Wärmeer-zeugungsszenarien.
2) Einerseits hat der Testfall YLB gezeigt, dass die vorgeschlagenen Fernwärmenetze die Treib-hausgasemissionen im Vergleich zur derzeitigen Situation um mehrere zehn Prozent reduzieren können, je nach dem betrachteten Szenario. Andererseits kann die Einführung von FWN in YLB eine Versorgung von bis zu 80 % durch erneuerbare Energien wie Geothermie und Holz ermöglichen. Es ist jedoch zu beachten, dass die Verwendung von Holz für die Raum-heizung und die Warmwasserbereitung in der BFE-Wärmestrategie nicht vorgesehen ist und auf kantonaler Ebene eingeschränkt wird. Schliesslich zeigt sich, dass die Senkung der Vertei-lungstemperatur von 80°C auf 70°C einen erheblichen Einfluss auf die Reduktion von Emissio-nen und Netzverlusten hat.
3) Ebenfalls im Testfall Yverdon-les-Bains, aber auch für das in einem Parallelprojekt untersuchte FWN von Neuchâtel, wurde eine umfassende Methodik zur Identifizierung und Nutzung von Synergien zwischen FW-Netzen entwickelt. Es wurde nachgewiesen, dass diese Synergien zu einer Verbesserung der Energie- und Umweltindikatoren führen und teilweise die Probleme lö-sen, die sich aus der lokalen Nichtverfügbarkeit bestimmter erneuerbarer Quellen ergeben. Die Vorteile im Hinblick auf die Senkung der Investitionskosten bei der Planung neuer Netze sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung und bieten neue Forschungsperspektiven für FOS-TER_DHN.
4) Es wurde ein Simulationsrahmen für ein Mikro-FWN in Lausanne entwickelt, das die Abwärme eines Rechenzentrums nutzt, und zwar unter Berücksichtigung von Bedarfsmodellierung, Netztopologie und Betriebsstrategien. Die Simulationen untersuchten vier Szenarien mit unter-schiedlichen Temperaturniveaus, um insbesondere zu bewerten, wie sich Temperaturänderun-gen auf die Systemauslegung und den Betrieb auswirken. Zu den wichtigsten Ergebnissen ge-hört eine erhebliche Reduzierung der Wärmeverluste von 873 MWh/Jahr auf 201 MWh/Jahr im Niedrigtemperaturszenario. Allerdings führte die Temperatursenkung zu einem höheren Strom-verbrauch für dezentrale Wärmepumpen, der aufgrund der niedrigeren Leistungszahl bei nied-rigeren Temperaturen um bis zu 3890 MWh/Jahr anstieg. Die Analyse ergab auch, dass das erste Szenario (Hochtemperatur-FWN) ein minimales Wärmeleistungsdefizit (86 kW) aufwies, während das dritte Szenario (Niedertemperatur-FWN) mit einem höheren Wärmeleistungsdefi-zit (190 kW) zu kämpfen hatte.
5) Ein zweiter Teil der Lausanner Testfallstudie konzentrierte sich auf die Integration der Abwärme des Dufour Mikro-FWN in das bestehende Lausanner FWN. Die Studie untersuchte, wie die Abwärme der Swisscom-Rechenzentren (zwischen 1,5 MW und 3 MW) im breiteren Fernwär-mesystem von Lausanne genutzt werden kann. Die Integration wurde in mehreren Szenarien mit Temperaturabsenkungen zur Optimierung der Wärmerückgewinnung und Verbesserung der Gesamteffizienz bewertet. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehören eine Steigerung des Ein-satzes erneuerbarer Energien um 1,5 % und eine Senkung des Erdgasverbrauchs im Lausan-ner FWN um 9,3 % aufgrund der Integration. Diese Veränderungen zeigen, wie die Einbindung von Abwärme die Nachhaltigkeit des FWN erheblich verbessern kann, insbesondere durch die Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Heizquellen. Das kleinere FWN im Südwesten von Lausanne erzielte mit einem Anstieg der erneuerbaren Energien um 2,3 % und einer Verringe-rung des Erdgasverbrauchs um 24,4 % sogar noch bessere Ergebnisse.
6) Im Rahmen des Projekts wurde weiter analysiert, wie sich die Senkung der Verteilungstempe-raturen innerhalb des Dufour micro-FWN auf die Gesamteffizienz des Systems auswirkt. In ei-nem Szenario wurde die sekundärseitige Temperatur von 65°C/40°C auf 55°C/35°C gesenkt, was zu einem Rückgang des Stromverbrauchs für die zentrale Wärmepumpe um 21 % führte. Durch die Senkung der Temperaturen verringerte sich zwar der Wärmeverlust von 872,8 MWh/Jahr auf 718,8 MWh/Jahr, doch führte dies auch zu einem Mangel an Wärmeleistung, wodurch die Wärmepumpe weniger Wärme produzierte. Im Szenario mit dezentralen Wärme-pumpen verbesserte die Temperatursenkung außerdem deren COP, während der höhere Wär-mebedarf zu einem höheren erforderlichen Durchfluss führte, was den Stromverbrauch der Pumpen erhöhte. Dieses Szenario verdeutlicht, wie wichtig es ist, Temperatursenkungen durch betriebliche Anpassungen (z. B. des Massenstroms) auszugleichen, da übermäßige Tempera-tursenkungen zu Problemen bei der Deckung des Wärmebedarfs führen können, obwohl die Energieeffizienz verbessert wird.
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Schlussbericht
(Englisch)
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The four fundamental research questions underpinning all FOSTER_DHN project activities are as fol-lows:
1)To what extent is it possible to integrate a higher proportion of renewable or low-carbon energysources into the supply of district heating networks?
2)Is it feasible to lower distribution temperature levels in district heating networks in order to inte-grate low-carbon supply points and aim for greater energy efficiency?
3)Is it possible to develop a fully open-source simulation environment for district heating networks,integrating multiple supply points right down to the detailed level of substations (exchangers)supplying buildings? Does it give us access to physical verification of scenarios and crucialoperational parameters such as temperature levels and flow velocities?
4)Is it possible to identify synergies between district heating networks of different sizes, suppliedby energy sources with different availability and environmental impact characteristics?
The research questions were tackled scientifically and systematically along four axes:
1)Detailed analysis of low-carbon energy sources that could be used to power district heating networks, from the point of view of overall potential and limitations. Two important distinctions served as study niches, namely the on-site availability (situationality) of a given source on the one hand and, on the other, its use to cover baseload demand as opposed to peak demand.
2)Building energy consumption model to assess the effects of energy retrofits and, subsequently, to study the possibility of lowering distribution temperatures at primary level.
3)Development of a simulation environment based on the pandapipes open-source framework for district heating networks. It includes a hydraulic and thermal model, as well as a module for identifying synergies between sub-networks, including anergy networks. Numerical simulation ensures the technical feasibility of scenarios and balances between demand and supply.
4)Calculation of relevant indicators for scenario comparison and decision-making, coupled with detailed mapping of relevant parameters.
The four axes were implemented in two distinct test-cases, to be seen in situations involving existing and future networks in the cities of Yverdon-les-Bains(YLB) and Lausanne. The studies on urban pro-jects enabled us to test and validate the simulations, on the one hand, but also to compare scenarios co-constructed with the implementation partners. The simulation environment thus proposed is able to compute fluid mechanics parameters (such as flow velocities and temperatures) at any network point, along with relevant KPIs (such as GHG emissions) for an entire urban territory comprising several hun-dreds of buildings, as well as for smaller neighborhoods in a fully geo-localized fashion.
The six most important result horizons obtained within the framework of this multi-partner project are as follows:
1)A simulation environment for separate or connected district heating networks, of all topologies,multi-temperature and multi-injection sources, has been developed and used on complex urbanterritories comprising from a few dozen to a thousand buildings. This environment makes itpossible to verify the physical feasibility of heat distribution in the studied areas, and to calculatea whole series of KPIs that are crucial for energy companies such as renewable energy sharein the heat supply and CO2 emissions related to selected heat generation scenarios.
2)On one hand, within the YLB test case, it has been demonstrated that the proposed districtheating networks can reduce greenhouse gas emissions compared with the current situation byseveral tens of percents, depending on the considered scenario. On the other hand, the imple-mentation of DHN in YLB can allow reaching up to 80% supply by renewable energies such asmedium-depth geothermal energy and wood. However, it must be noted the usage of wood for space heating and DHW preparation is not contemplated by SFOE heat strategy and restricted at cantonal level. Finally, lowering the distribution temperature from 80°C to 70°C is shown to have a significant impact on reducing emissions and network losses. 3) Still in the Yverdon-les-Bains test case, but also for the Neuchâtel DHN studied in a parallel project, a comprehensive methodology for identifying and exploiting synergies between DHN networks has been developed. It has been demonstrated that these synergies can improve energy and environmental indicators – for example, the share of renewable energy supply - and partly resolve issues linked to the local unavailability of certain renewable sources. Although a precise evaluation of potential CAPEX reduction thanks to synergies was out of scope within FOSTER_DHN and represents a research perspective, the obtained results on CAD STEP sub-network clearly indicate that oversizing of installed capacities can be avoided by exploiting smart connections between subnetworks.
4) A simulation framework for a micro-DHN in Lausanne using waste heat from a data center was developed, considering demand modelling, network topology, and operational strategies. The simulations explored four scenarios with different temperature levels, in order to notably assess how changes in temperature affect system design and operation. Key results include a signifi-cant reduction in heat losses, from 873 MWh/year to 201 MWh/year in the low-temperature scenario. However, the reduction in temperature led to higher electricity consumption for de-centralized heat pumps, increasing by up to 3890 MWh/year due to lower Coefficient of Perfor-mance at lower temperatures. The analysis also revealed that the first scenario (high-tempera-ture DHN) had minimal heat power deficit (86 kW), while the third scenario (low-temperature DHN) faced higher heat power shortages (190 kW).
5) A second part of the Lausanne test-case study focused on integrating the waste heat from the Dufour micro-DHN into the existing Lausanne DHN. The study examined how Swisscom’s data center waste heat (ranging from 1.5 MW to 3 MW) could be utilized in the broader district heating system of Lausanne. The integration was evaluated across several scenarios, with temperature reductions to optimize heat recovery and improve overall efficiency. Key findings included a 1.5% increase in renewable energy usage and a 9.3% reduction in natural gas consumption in Lausanne's DHN due to the integration. These changes demonstrated how the incorporation of waste heat can significantly improve the sustainability of the DHN, particularly in reducing de-pendency fossil heating sources. The smaller-scale Southwest Lausanne DHN saw even more impactful results, with a 2.3% rise in renewable resources and a 24.4% reduction in natural gas consumption.
6) The project further analyzed how reducing the distribution temperatures within the Dufour micro-DHN affects the overall efficiency of the system. In one scenario, the secondary side tempera-ture was reduced from 65°C/40°C to 55°C/35°C, leading to a 21% decrease in electricity con-sumption for the central heat pump. However, while reducing temperatures lowered the heat losses from 872.8 MWh/year to 718.8 MWh/year, it also resulted in a heat power shortfall whereby the heat pump produced less heat. Additionally, in the scenario with decentralized heat pumps, the temperature reduction improved their COP, while the increased heat demand led to a higher required flow, increasing pump electricity consumption. This scenario hence high-lighted the importance of balancing temperature reductions with operational adjustments (e.g., mass flow rate), as excessive temperature reductions can lead to challenges in meeting heating demands, even though energy efficiency improves.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Französisch)
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Les quatre questions fondamentales qui sous-tendent toutes les activités du projet FOSTER_DHN sont les suivantes :
1)Dans quelle mesure est-il possible d'intégrer une proportion plus élevée d'énergies renouvelables ou à faible intensité carbone dans l'approvisionnement des réseaux de chauffage urbain ?
2)Est-il possible de réduire les niveaux de température de distribution dans les réseaux de chauffage urbain afin d'intégrer des points d'approvisionnement à faible intensité carbone et de viser une plus grande efficacité énergétique ?
3)Est-il possible de développer un environnement de simulation entièrement open source pour les réseaux de chauffage urbain, intégrant plusieurs points d'approvisionnement jusqu'au niveau détaillé des sous-stations (échangeurs) alimentant les bâtiments ? Cela nous donne-t-il accès à une vérification physique des scénarios et des paramètres opérationnels cruciaux tels que les niveaux de température et les vitesses d'écoulement ?
4)Est-il possible d'identifier des synergies entre des réseaux de chauffage urbain de différentes tailles, alimentés par des sources d'énergie présentant des caractéristiques différentes en termes de disponibilité et d'impact environnemental ?
Les questions de recherche ont été abordées de manière scientifique et systématique selon quatre axes :
1)Analyse détaillée des sources d'énergie à faible intensité carbonique pouvant être utilisées pour alimenter les réseaux de chauffage urbain, du point de vue de leur potentiel global et de leurs limites. Deux distinctions importantes ont servi de niches d'étude, à savoir la disponibilité sur site (situationnelle) d'une source donnée, d'une part, et son utilisation pour couvrir la demande de base par opposition à la demande de pointe, d'autre part.
2)Élaboration d'un modèle de consommation énergétique des bâtiments afin d'évaluer les effets des rénovations énergétiques et, par la suite, d'étudier la possibilité de réduire les températures de distribution au niveau primaire.
3)Développement d'un environnement de simulation basé sur le cadre open source pandapipes pour les réseaux de chauffage urbain. Il comprend un modèle hydraulique et thermique, ainsi qu'un module permettant d'identifier les synergies entre les sous-réseaux, y compris les réseaux d'anergie. La simulation numérique garantit la faisabilité technique des scénarios et l'équilibre entre l'offre et la demande.
4)Calcul d'indicateurs pertinents pour la comparaison des scénarios et la prise de décision, associé à une cartographie détaillée des paramètres pertinents. Les quatre axes ont été mis en œuvre dans deux cas tests distincts, à l'étude dans des situations impliquant des réseaux existants et futurs dans les villes d'Yverdon-les-Bains (YLB) et de Lausanne. Les études sur des projets urbains ont permis, d'une part, de tester et de valider les simulations, mais aussi de comparer des scénarios co-construits avec les partenaires de mise en œuvre. L'environnement de simulation ainsi proposé est capable de calculer les paramètres de mécanique des fluides (tels que les vitesses d'écoulement et les températures) en tout point du réseau, ainsi que les indicateurs clés de performance (tels que les émissions de GES) pour l'ensemble d'un territoire urbain comprenant plusieurs centaines de bâtiments, mais aussi pour des quartiers plus petits, de manière entièrement géolocalisée.
Les six principaux résultats obtenus dans le cadre de ce projet multipartenarial sont les suivants :
1)Un environnement de simulation pour des réseaux de chauffage urbain séparés ou connectés, de toutes topologies, multi-températures et multi-sources d'injection, a été développé et utilisé sur des territoires urbains complexes comprenant de quelques dizaines à un millier de bâtiments. Cet environnement permet de vérifier la faisabilité physique de la distribution de chaleur dans les zones étudiées et de calculer toute une série d'indicateurs clés de performance (KPI) essentiels pour les entreprises énergétiques, tels que la part des énergies renouvelables dans l'approvisionnement en chaleur et les émissions de CO2 liées à des scénarios de production de chaleur sélectionnés.
2)D'une part, dans le cas test de YLB, il a été démontré que les réseaux de chauffage urbain proposés peuvent réduire les émissions de gaz à effet de serre de plusieurs dizaines de pourcents par rapport à la situation actuelle, selon le scénario considéré. D'autre part, la mise en œuvre du RDC dans le cas YLB peut permettre d'atteindre jusqu'à 80 % de l'approvisionnement à partir d'énergies renouvelables telles que la géothermie à moyenne profondeur et le bois. Toutefois, il convient de noter que l'utilisation du bois pour le chauffage des locaux et la production d'eau chaude sanitaire n'est pas envisagée par la stratégie thermique de l'OFEG et est limitée au niveau cantonal. Enfin, il a été démontré que la réduction de la température de distribution de 80 °C à 70 °C avait un impact significatif sur la réduction des émissions et des pertes du réseau. 3) Toujours dans le cas d'Yverdon-les-Bains, mais également pour le RDC de Neuchâtel étudié dans un projet parallèle, une méthodologie complète a été développée pour identifier et exploiter les synergies entre les réseaux de RDC. Il a été démontré que ces synergies peuvent améliorer les indicateurs énergétiques et environnementaux – par exemple, la part des énergies renouvelables dans l'approvisionnement – et résoudre en partie les problèmes liés à l'indisponibilité locale de certaines sources renouvelables. Bien qu'une évaluation précise de la réduction potentielle des dépenses d'investissement grâce aux synergies n'ait pas été réalisée dans le cadre de FOSTER_DHN et constitue une piste de recherche, les résultats obtenus sur le sous-réseau CAD STEP indiquent clairement que le surdimensionnement des capacités installées peut être évité en exploitant des connexions intelligentes entre les sous-réseaux.
4) Un cadre de simulation pour un micro-DHN à Lausanne utilisant la chaleur résiduelle d'un centre de données a été développé, en tenant compte de la modélisation de la demande, de la topologie du réseau et des stratégies opérationnelles. Les simulations ont exploré quatre scénarios avec différents niveaux de température, afin d'évaluer notamment comment les changements de température affectent la conception et le fonctionnement du système. Les principaux résultats incluent une réduction significative des pertes de chaleur, de 873 MWh/an à 201 MWh/an dans le scénario à basse température. Toutefois, la réduction de la température a entraîné une augmentation de la consommation d'électricité des pompes à chaleur décentralisées, qui a atteint 3890 MWh/an en raison d'un coefficient de performance plus faible à basse température. L'analyse a également révélé que le premier scénario (réseau de chauffage à haute température) présentait un déficit de puissance thermique minimal (86 kW), tandis que le troisième scénario (réseau de chauffage à basse température) était confronté à des pénuries de puissance thermique plus importantes (190 kW).
5) La deuxième partie de l'étude de cas de Lausanne s'est concentrée sur l'intégration de la chaleur résiduelle du micro-RDC Dufour dans le RDC existant de Lausanne. L'étude a examiné comment la chaleur résiduelle du centre de données de Swisscom (comprise entre 1,5 MW et 3 MW) pouvait être utilisée dans le réseau de chauffage urbain plus large de Lausanne. L'intégration a été évaluée dans plusieurs scénarios, avec des réductions de température afin d'optimiser la récupération de chaleur et d'améliorer l'efficacité globale. Les principales conclusions ont montré une augmentation de 1,5 % de l'utilisation des énergies renouvelables et une réduction de 9,3 % de la consommation de gaz naturel dans le réseau de chauffage urbain de Lausanne grâce à l'intégration. Ces changements ont démontré que l'intégration de la chaleur résiduelle peut améliorer considérablement la durabilité du réseau de chauffage urbain, notamment en réduisant la dépendance aux sources de chauffage fossiles. Le réseau de chauffage urbain à plus petite échelle du sud-ouest de Lausanne a obtenu des résultats encore plus impressionnants, avec une augmentation de 2,3 % des ressources renouvelables et une réduction de 24,4 % de la consommation de gaz naturel.
6) Le projet a également analysé l'impact de la réduction des températures de distribution au sein du micro-RBD de Dufour sur l'efficacité globale du système. Dans un scénario, la température secondaire a été réduite de 65 °C/40 °C à 55 °C/35 °C, ce qui a entraîné une baisse de 21 % de la consommation électrique de la pompe à chaleur centrale. Toutefois, si la réduction des températures a permis de réduire les pertes de chaleur de 872,8 MWh/an à 718,8 MWh/an, elle a également entraîné un déficit de puissance thermique, la pompe à chaleur produisant moins de chaleur. De plus, dans le scénario avec des pompes à chaleur décentralisées, la réduction de la température a amélioré leur COP, tandis que l'augmentation de la demande de chaleur a entraîné une augmentation du débit requis, ce qui a augmenté la consommation électrique des pompes. Ce scénario a donc mis en évidence l'importance d'équilibrer les réductions de température avec des ajustements opérationnels (par exemple, le débit massique), car des réductions excessives de température peuvent entraîner des difficultés pour répondre aux besoins de chauffage, même si l'efficacité énergétique s'améliore.
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