Naarmate steden in een steeds sneller tempo groeien, bezorgdheid over de opwarming van de aarde en fossiele brandstoffen worden steeds schaarser, steden zullen meer duurzame energieoplossingen moeten toepassen. EPFL-onderzoekers hebben een model ontwikkeld dat kan worden gebruikt om stedelijke energiesystemen te ontwerpen door het gebouw niet als een op zichzelf staande structuur te analyseren, maar als één stuk in een stedelijke puzzel.

Tot nu toe, architecten, ingenieurs, stedenbouwkundigen en overheden hebben bij het ontwerpen van energiesystemen voor renovatie- en bouwprojecten geen rekening gehouden met de invloed van het stadsklimaat op de energiebehoefte van een gebouw. Maar dankzij een model ontwikkeld door onderzoekers van EPFL, ze zullen nu een holistische benadering kunnen hanteren van de energiebehoeften van een wijk – of een hele stad – om geïntegreerde en meer duurzame energiesystemen te creëren. Het werk van de onderzoekers is gepubliceerd in Toegepaste energie .

Het evalueren van de energiebehoefte op stedelijke schaal is de hoeksteen van het concept van energiehubs. Het nieuwe model, ontwikkeld door de Urban Systems-groep binnen EPFL's Solar Energy and Building Physics Laboratory (LESO) in de School of Architecture, Civiele en Milieutechniek, combineert een stedelijk klimaatmodel met een bouwsimulator en optimalisatie van het energiesysteem. "Ik vond het belangrijk om te kunnen bepalen wat de energiebehoefte van alle gebouwen in een stad zou zijn om er een energiesysteem voor te creëren, " zegt Dasun Perera, die werkt aan het ontwerp van het energiesysteem. "Warmte, kou en wind hebben allemaal invloed op de energiebehoefte, en gebouwen hebben invloed op elkaar, te."

Voor hun project het LESO-team koos ervoor om steden in zeer verschillende klimaten te analyseren:Zwitserland en Palestina. "Op één locatie vraag naar verwarming is groot, terwijl in de andere een grotere behoefte aan airconditioning is. Maar dit gaat allemaal veranderen, " legt Dasaraden Mauree uit, die ook betrokken was bij een verwante studie die werd gepubliceerd in Sustainability, MDPI. Voor dat onderzoek Mauree analyseerde de EPFL-campus alsof het een Zwitserse stad op zich was. Hij voerde verschillende scenario's uit over een tijdsbestek van bijna een eeuw, in een poging om te begrijpen wat de impact van klimaatverandering zal zijn in de jaren 2039, 2069 en 2099. "Mensen denken niet per se zo ver vooruit, maar dat is essentieel als we gebouwen renoveren en bouwen die voldoen aan de energie-efficiëntienorm Minergie P." Het klimaat van Zwitserland zal veel mediterraner zijn, dus de vraag naar airconditioning zal stijgen.

De onderzoekers hebben laten zien hoe gebouwen de energie-integratie kunnen beïnvloeden en hebben bewezen dat energieoptimalisatie op buurt- of gemeenschapsniveau kosteneffectiever is dan het optimaliseren van het energieverbruik van een enkel gebouw. Vooruit gaan, snelle verstedelijking, steeds dichtere constructie en de impact van klimaatverandering zullen allemaal moeten worden meegewogen in elke oplossing voor deze uitdaging. “Extreme stedelijke klimaten spelen een grote rol in de energiebehoefte. Als je geen rekening houdt met het milieu en het microklimaat in steden, je energiesysteem zal falen, en u zult hoogstwaarschijnlijk ver achterblijven bij uw verwachtingen, ' zegt Perera.