En l’entorn en constant canvi de la gestió de l’energia urbana, els sistemes de calefacció i refrigeració de districte (DHC) tenen un paper crític per reduir les emissions de carboni i augmentar l’eficiència. Aquests sistemes, que distribueixen l’energia tèrmica a través d’una xarxa de canonades aïllades, són un component essencial de la planificació urbana sostenible, especialment als Smart Energy Districts. Amb la creixent complexitat de les xarxes energètiques, les tècniques digitals avançades com el modelatge d’informació d’edificis (BIM) i els sistemes d’informació geogràfica (GIS) s’han convertit en crítiques per modernitzar la planificació de xarxes DHC. En aquest sentit, el projecte HYPERGRYD, que compta amb el suport del programa Horizon 2020 de la Unió Europea, utilitza un conjunt d’eines BIM-GIS per millorar l’eficiència, la precisió i l’adaptabilitat de les xarxes DHC. Aquest article explora com la integració BIM-GIS revoluciona el disseny, l’operació i la gestió dels sistemes DHC, oferint als enginyers, urbanistes i professionals de l’energia una visió del futur dels Smart Energy Districts.
La creixent importància dels sistemes DHC a les xarxes d’energia urbana
Els sistemes de calefacció i refrigeració de districte (DHC) s’han considerat durant molt de temps com un mètode eficient per subministrar energia tèrmica a diversos edificis d’una ciutat. Aquests sistemes poden millorar l’eficiència energètica i minimitzar les emissions de gasos d’efecte hivernacle centralitzant la producció de calefacció i refrigeració i distribuint-la per una xarxa de canonades aïllades. Les xarxes DHC modernes, especialment els sistemes de 4a i 5a generació, estan pensades per absorbir les fonts d’energia renovables (FER) i la calor residual, convertint-les en components crítics de qualsevol solució energètica intel·ligent. Tanmateix, a mesura que les ciutats creixen i les demandes energètiques urbanes es fan més complicades, les noves tecnologies per planificar, optimitzar i controlar aquestes xarxes adquireixen cada cop més importància. Aquí és on entra la integració BIM i GIS, que permet als enginyers i planificadors gestionar millor els components espacials i tecnològics de les xarxes DHC.
Comprendre BIM i GIS en el context de DHC
Modelatge d’informació d’edificis (BIM)
Building Information Modeling (BIM) és una representació digital dels atributs físics i funcionals d’un edifici. Permet la generació i gestió de models 3D integrals que es poden utilitzar al llarg del cicle de vida d’un projecte, des de la planificació i disseny fins a l’operació i el manteniment. El BIM permet a les parts interessades treballar junts de manera més eficaç, assegurant que totes les parts del disseny, construcció i funcionament d’un edifici s’integren correctament. En el context de les xarxes DHC, el BIM s’utilitza per simular els components de la infraestructura de calefacció i refrigeració. Això implica el disseny de canonades, intercanviadors de calor i fonts d’energia, així com els edificis que connecten a la xarxa. En incloure informació específica sobre materials, dimensions i factors operatius, BIM garanteix que la infraestructura DHC estigui optimitzada per a l’eficiència i la longevitat.
Sistemes d’informació geogràfica (SIG)
El SIG és una tecnologia utilitzada per capturar, emmagatzemar, analitzar i gestionar dades espacials. En la planificació urbana i el desenvolupament d’infraestructures, el SIG té un paper crucial en la visualització i la gestió de la informació geogràfica. Això inclou des de l’ús del sòl i la zonificació fins a la topografia i els serveis subterranis. Per als sistemes DHC, el GIS proporciona el context espacial necessari per planificar rutes de xarxa, optimitzar el flux d’energia i avaluar l’impacte ambiental de la infraestructura. Mitjançant la integració de GIS amb BIM, els planificadors poden assegurar-se que la disposició de les xarxes DHC s’alinea amb les característiques geogràfiques i ambientals de la zona, tenint en compte factors com el terreny, els serveis públics existents i la densitat de l’edifici.
La integració BIM-GIS: un canvi de joc per a la planificació de xarxes DHC
Tot i que BIM i GIS s’han utilitzat tradicionalment de manera independent en la planificació d’infraestructures, la seva integració ofereix avantatges importants per al disseny i la gestió de la xarxa DHC. El conjunt d’eines BIM-GIS desenvolupat com a part del projecte HYPERGRYD proporciona una plataforma unificada que permet als enginyers i planificadors combinar el detall tècnic dels models BIM amb la intel·ligència espacial dels SIG. Aquesta integració revoluciona la manera com es planifiquen els sistemes DHC, oferint diversos avantatges clau:
1. Dissenys de xarxa optimitzats
Un dels aspectes més crítics de la planificació de la xarxa DHC és determinar la disposició òptima de canonades i altres components de la infraestructura. Tradicionalment, aquest procés implicava un mapeig manual de la xarxa, cosa que podria provocar ineficiències i errors costosos. Amb la integració BIM-GIS, els planificadors poden utilitzar les dades SIG per avaluar les característiques geogràfiques de la zona i després superposar el model BIM del sistema DHC per dissenyar un disseny de xarxa que maximitzi l’eficiència. Per exemple, el conjunt d’eines BIM-GIS permet als planificadors visualitzar com es disposaran les canonades en relació amb els serveis públics, carreteres i edificis existents. Això garanteix que la xarxa estigui dissenyada per minimitzar les interrupcions, reduir els costos d’instal·lació i optimitzar el flux d’energia. A més, els planificadors poden utilitzar el conjunt d’eines per simular diferents configuracions de xarxa i avaluar el seu impacte en l’eficiència energètica, ajudant a identificar la solució més rendible.
2. Millora de la presa de decisions
En proporcionar una visió integral tant de la infraestructura física com de l’entorn circumdant, el conjunt d’eines BIM-GIS millora la presa de decisions al llarg de les fases de planificació i operació d’una xarxa DHC. Els enginyers i els urbanistes poden utilitzar la plataforma integrada per executar simulacions, analitzar dades i prendre decisions informades sobre el disseny i l’operació de la xarxa.
Per exemple, el conjunt d’eines es pot utilitzar per avaluar l’impacte de diferents fonts d’energia, com ara la solar tèrmica, la geotèrmica o la calor residual, en el rendiment de la xarxa. Gràcies a la seva integració amb serveis de tercers com el SAint (Interfície d’anàlisi d’escenaris per a sistemes energètics) d’ENCO i l’eina d’optimització exergoeconòmica de GET per a 4a i 5a generació de DHC, el conjunt d’eines BIM-GIS permet als planificadors simular els fluxos d’energia i la dinàmica tèrmica amb encara més gran. precisió. L’eina SAint permet un modelatge i simulació avançats de xarxes tant tèrmiques com elèctriques, mentre que l’eina Exergoeconomic proporciona informació crítica sobre el cost i l’eficiència exergètica del sistema energètic. Aprofitant aquestes integracions, els planificadors poden optimitzar la integració de fonts d’energia renovables, assegurant que la xarxa DHC funcioni amb la màxima eficiència alhora que minimitzen els costos i les pèrdues d’energia. A més, el conjunt d’eines permet el seguiment en temps real de la xarxa, permetent als operadors fer ajustos en funció de les condicions actuals. Aquest nivell de visibilitat i control és especialment important per als sistemes DHC moderns, que han de ser altament adaptables a les fluctuacions de la demanda i el subministrament d’energia.
3. Millora de la col·laboració i la comunicació
La integració BIM-GIS facilita una millor col·laboració i comunicació entre els agents implicats en la planificació de la xarxa DHC. Amb una plataforma unificada, els enginyers, els planificadors, les empreses de serveis públics i els responsables polítics poden accedir a les mateixes dades i models, assegurant-se que tothom treballa des d’una comprensió comuna del projecte. Aquesta millora de la comunicació és especialment valuosa en projectes urbans a gran escala, on múltiples parts interessades han de coordinar els seus esforços per garantir la implementació exitosa del sistema DHC. El conjunt d’eines BIM-GIS permet a les parts interessades compartir models, executar simulacions i prendre decisions conjuntes basades en dades precises i en temps real. Això redueix el risc de mala comunicació, retards i revisions costoses.
4. Cost i eficiència dels recursos
Un dels objectius clau d’integrar BIM i GIS en la planificació de xarxes DHC és millorar l’eficiència dels recursos. Mitjançant l’ús del conjunt d’eines BIM-GIS per optimitzar el disseny i el funcionament de la xarxa, els planificadors poden reduir el cost global d’instal·lació i manteniment del sistema DHC. Per exemple, traçant amb precisió les rutes de les canonades i utilitzant dades GIS per evitar obstacles, els planificadors poden minimitzar la quantitat d’excavació i construcció necessària, reduint tant el temps com el cost. A més, el conjunt d’eines ajuda a optimitzar l’ús dels recursos dins de la pròpia xarxa. Mitjançant la simulació dels fluxos d’energia i l’anàlisi de la dinàmica tèrmica, els planificadors poden identificar possibles ineficiències i fer ajustos per millorar el rendiment global del sistema. Això no només redueix els costos operatius, sinó que també allarga la vida útil de la infraestructura, assegurant que el sistema DHC segueixi sent un actiu valuós per a la ciutat durant els propers anys.
5. Escalabilitat i Prova de Futur
La flexibilitat i escalabilitat del conjunt d’eines BIM-GIS el converteixen en una solució ideal per a les ciutats que busquen modernitzar la seva infraestructura energètica. Tant si una ciutat està planificant un nou sistema DHC com si està actualitzant un d’existent, el conjunt d’eines es pot utilitzar per dissenyar i implementar xarxes escalables i adaptables a les necessitats futures. Per exemple, a mesura que les ciutats creixen i augmenten les demandes d’energia, la xarxa DHC es pot ampliar o reconfigurar per acollir nous edificis i infraestructures. La integració BIM-GIS garanteix que aquests canvis es puguin fer sense problemes, sense comprometre l’eficiència o el rendiment de la xarxa existent. A més, mitjançant la incorporació de monitorització en temps real i anàlisi predictiva, el conjunt d’eines permet als operadors anticipar i abordar problemes potencials abans que es converteixin en problemes costosos.
Conclusió
La integració de BIM i GIS és un canvi de joc per a la planificació i gestió de xarxes DHC als districtes d’energia intel·ligent. En combinar la informació tècnica detallada de BIM amb la intel·ligència espacial de GIS, el conjunt d’eines BIM-GIS del projecte HYPERGRYD ofereix una solució potent per optimitzar la infraestructura energètica. Per als enginyers energètics, els planificadors urbans i els responsables polítics, aquest conjunt d’eines representa un avenç significatiu en la modernització dels sistemes energètics urbans. No només millora l’eficiència i el rendiment de les xarxes DHC, sinó que també garanteix que aquests sistemes siguin escalables, adaptables i sostenibles a llarg termini. A mesura que les ciutats continuen creixent i evolucionant, la integració BIM-GIS tindrà un paper cada cop més important en la configuració del futur de la gestió de l’energia urbana.
Escrit per Jorge Leao d’IDP
