Évaluation économique du potentiel de chauffage urbain CM

Évaluation économique du potentiel de chauffage urbain CM

## Table des matières

introduction

Ce module de calcul utilise la carte de densité de chaleur européenne (EHDM) et une carte de surface de plancher brute européenne (EGFAM) , qui ont toutes deux été développées au cours du projet Hotmaps , afin de proposer une méthode basée sur un SIG pour déterminer les zones DH potentielles avec un accent particulier. sur les coûts du réseau de chauffage urbain (DH). Les zones DH sont déterminées via des analyses de sensibilité sur le MEHM prenant en compte la limite supérieure prédéfinie des coûts de distribution moyens. L'approche permet en outre d'estimer la longueur et le diamètre des lignes de transmission et leurs coûts associés. Les sorties sont des couches SIG qui illustrent les zones économiquement viables pour la construction de DH ainsi que les lignes de transmission à coût minimal reliant ces régions les unes aux autres. Le module de calcul peut être utilisé pour étudier l’impact de paramètres tels que le plafond des coûts de réseau et la part de marché sur le potentiel ainsi que sur l’extension et l’extension des systèmes DH.

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Entrées et sorties

Les paramètres d'entrée et les couches ainsi que les couches de sortie et les paramètres sont les suivants.

Les couches et paramètres d'entrée sont:

  • Carte de densité de chaleur et carte de densité de surface de plancher brute (fournie par défaut par la boîte à outils)
    • au format raster (* .tif)
    • avec une résolution de 1 hectare
    • densités de la demande en MWh / ha et densités de surface de plancher brutes en m 2 / ha
  • Première année d'investissement
  • Dernière année d'investissement
  • Durée d'amortissement en années
  • Économie d'énergie accumulée attendue: rapport entre l'énergie économisée au cours de la dernière année d'investissement, due par exemple à la rénovation des bâtiments et à la demande de chaleur au cours de la première année de l'investissement.
  • Part de marché DH au début de la période d'investissement
  • Part de marché DH attendue à la fin de la période d'investissement
  • Taux d'intérêt
  • Plafond des coûts du réseau DH en EUR / MWh : dans les zones DH potentielles, le coût du réseau de distribution ne peut dépasser le plafond des coûts du réseau de distribution.
  • Coût de construction constant en EUR / m ainsi que coefficient de coût de construction en EUR / m 2 pour:
    • Centre-ville
    • Ville extérieure
    • parc
  • Heures de chargement complet

Les couches et paramètres de sortie sont:

  • Demande totale dans la région sélectionnée au cours de la première année d’investissement en MWh
  • Demande totale dans la région sélectionnée au cours de la dernière année d’investissement en MWh
  • Potentiel maximum du système DH pendant la période d'investissement en MWh
  • Coûts du réseau DH spécifique à l'énergie en EUR / MWh
  • Coûts du réseau de distribution DH spécifiquement énergétiques en EUR / MWh
  • Coûts du réseau de transport DH spécifiquement énergétiques en EUR / MWh
  • Coûts spécifiques du réseau de distribution DH par mètre en EUR / m
  • Coûts spécifiques du réseau de transport DH par mètre en EUR / m
  • Total des coûts de réseau - annuité en EUR
  • Total des coûts du réseau de distribution - annuité en EUR
  • Total des coûts du réseau de transport - annuité en EUR
  • Longueur totale de la tranchée du réseau de distribution en km
  • Longueur totale de la tranchée du réseau de transport en km
  • Nombre total de zones cohérentes
  • Nombre de zones cohérentes économiques
  • Densité de la demande de chaleur au cours de la dernière année de la période d'investissement (en tenant compte des économies d'énergie) en format matriciel
  • Zones DH (économiques et non économiques) au format shapefile
  • Lignes de transmission et leurs capacités au format shapefile

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Méthode

Ici, une brève explication de la méthodologie est fournie. Pour une explication plus complète de la méthodologie et des formulations, veuillez vous reporter au document publié sur ce module de calcul [ 1 ].

Le module de calcul a pour objectif de rechercher les régions dans lesquelles le système DH peut être construit sans dépasser un plafond de coût spécifique moyen défini par l'utilisateur en EUR / MWh . Ceci est fait sous les hypothèses suivantes:

  • La zone économique DH avec la demande de chaleur la plus élevée est considérée comme la seule source de chaleur disponible. Il produit de la chaleur pour lui-même et pour tous les autres domaines économiques cohérents.
  • entre deux zones DH, la chaleur peut circuler dans une direction,
  • la demande annuelle en DH est considérée comme restant constante après la dernière année de la période d'investissement
  • la part de marché ou les économies d’énergie ont les mêmes pourcentages dans les cellules d’une zone DH et également dans différentes zones DH.
  • Le modèle crée un seul système DH connecté. Il n'est pas possible d'avoir deux réseaux.
  • Le plafond du coût de la grille des paramètres d'entrée est multiplié par environ 95% pour obtenir le plafond des coûts du réseau de distribution. Cette valeur est utilisée pour déterminer les zones DH potentielles.

La détermination des zones économiques DH se fait en trois étapes. Pour plus de détails, reportez-vous aux tests fournis.

ÉTAPE 1: Calcul des coûts du réseau de distribution en fonction de la demande de chaleur et du ratio de parcelle à l’aide de EHDM et EGFAM

ÉTAPE 2: Détermination des zones DH potentielles

ÉTAPE 3: Détermination des zones DH économiques et des capacités et configuration de la ligne de transport requises pour connecter ces zones entre elles.

Options du solveur

Ce module de calcul utilise le solveur Gurobi pour résoudre le problème d'optimisation. Afin de garantir une fonctionnalité stable du module de calcul, nous avons introduit plusieurs options pour résoudre le problème d'optimisation. Ces options sont les suivantes:

  • L'écart entre la limite inférieure et supérieure de l'objectif est défini sur 0,01 (MIPGap = 1e-2).
  • La différence relative entre les objectifs primal et double a été fixée à 0,0001 (BarConvTol = 1e-4).
  • La priorité du solveur est définie sur 1 pour trouver les solutions réalisables. Ici, le focus n'est ni optimalité ni objectif (MIPFocus = 1).
  • Nous avons limité la quantité de RAM utilisée à 500 Mo afin de ne pas entrer dans des situations critiques en cas d'exécution simultanée par les utilisateurs (NodefileStart = 0.5).

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Dépôt GitHub de ce module de calcul

Ici, vous obtenez le développement de pointe pour ce module de calcul.

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Échantillon échantillon

Ici, le module de calcul est exécuté pour l’étude de cas de Vienne, en Autriche. Tout d'abord, utilisez la barre "Aller à l'endroit" pour naviguer jusqu'à Vienne et sélectionnez la ville. Cliquez sur le bouton "Couches" pour ouvrir la fenêtre "Couches" puis cliquez sur l'onglet "MODULE DE CALCUL". Dans la liste des modules de calcul, sélectionnez "CM - Potentiel de chauffage urbain: évaluation économique".

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Test Run: valeurs d'entrée par défaut pour l'étude de cas de Vienne

Les valeurs par défaut fournies dans la boîte à outils conviennent en principe à Vienne, c’est-à-dire qu’elles peuvent ne pas convenir à d’autres régions et doivent être adaptées en fonction de votre étude de cas. Le calcul est effectué pour la période allant de 2018 à 2030 (2018 est l'année 0 et 2030 est la 12e année et la période d'investissement sera de 12 ans). Le ratio des économies d'énergie accumulées attendues montre la réduction de la demande de chaleur par rapport au début de la période d'investissement (année 2018). La part de marché DH désigne la part de marché au sein des zones DH. Sa valeur au début de la période d'investissement (année 2018) indique la part de marché réelle (généralement connue). La part de marché attendue pour la période d'investissement correspond à ce que vous espérez atteindre. Cette valeur provient de feuilles de route, de scénarios, de politiques, etc. Dans le cas par défaut, nous considérons le taux d'intérêt de 5%. Le plafond des coûts du réseau DH est multiplié par environ 95% pour obtenir un plafond des coûts pour le réseau de distribution. En utilisant cette valeur, les zones DH potentielles sont obtenues. Dans les zones potentielles, le coût moyen du réseau de distribution ne peut dépasser le plafond des coûts du réseau de distribution. La valeur des heures à pleine charge est utilisée pour estimer la charge de pointe et trouver la dimension appropriée pour le réseau de transport.

La constante de coût de construction et le coefficient de coût de construction proviennent de la référence [ 2 ]. Les régions obtenues sont très sensibles à ces valeurs. Par conséquent, à titre de commentaire général, nous suggérons de calculer d'abord avec ces valeurs et uniquement si vous pensez que ces valeurs entraînent une surestimation ou une sous-estimation de vos résultats, puis modifiez-les.

Par défaut, la carte de densité de chaleur et la carte de densité de surface de plancher brute fournies par la boîte à outils sont utilisées pour le calcul. Vous pouvez utiliser vos propres couches téléchargées pour exécuter le calcul. Ici, nous utilisons des couches par défaut.

Maintenant, appuyez sur le bouton Exécuter et attendez que le calcul soit terminé.

REMARQUE IMPORTANTE : veuillez noter que ce module de calcul peut prendre plusieurs minutes pour trouver la solution finale. Si votre calcul prend très longtemps (plus de 10 minutes), sélectionnez une région plus petite pour votre calcul. De plus, l'utilisation de valeurs arbitraires peut entraîner un long temps de calcul. Par conséquent, assurez-vous que les valeurs fournies conviennent à la région sélectionnée.

La figure suivante montre les résultats obtenus pour les paramètres d'entrée donnés à Vienne. Les indicateurs les plus importants sont illustrés dans la fenêtre RÉSULTATS. De plus, vous pouvez obtenir certains indicateurs en appuyant sur chacune des zones potentielles sur la carte.

Figure 1

Les couches en sortie apparaissent dans la fenêtre COUCHES sous la section Module de calcul.

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Références

[1]. Fallahnejad M, M Hartner, L Kranzl et Fritz S. Impact des coûts d’investissement de la distribution et du transport des systèmes de chauffage urbain sur le potentiel de chauffage urbain. Energy Procedia 2018; 149: 141–50. doi: 10.1016 / j.egypro.2018.08.178.

[2] Persson U, Werner S. Distribution de la chaleur et compétitivité future du chauffage urbain. Appl Energy 2011; 88: 568–76. doi: 10.1016 / j.apenergy.2010.09.020.

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Comment citer

Mostafa Fallahnejad, dans Hotmaps-Wiki, https://github.com/HotMaps/hotmaps_wiki/wiki/CM-District-heating-grid-costs (avril 2019)

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Auteurs et relecteurs

Cette page est écrite par Mostafa Fallahnejad *.

  • [] Cette page a été révisée par Lukas Kranzl *.

* Energy Economics Group - TU Wien Institut des systèmes énergétiques et des entraînements électriques Gusshausstrasse 27-29 / 370 1040 Wien

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Licence

Droits d'auteur © 2016-2019: Mostafa Fallahnejad

Licence internationale Creative Commons Attribution 4.0 Ce travail est sous licence Creative Commons CC BY 4.0 Licence internationale.

Identificateur de licence SPDX: CC-BY-4.0

Licence-Text: https://spdx.org/licenses/CC-BY-4.0.html

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Reconnaissance

Nous souhaitons exprimer notre profonde gratitude au projet Horizon 2020 Hotmaps (accord de subvention n ° 723677), qui a fourni le financement nécessaire à la réalisation de la présente enquête.

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