Environomic multi-objective optimisation of a district heating network considering centralized and decentralized heat pumps

Concern for the environment has been steadily growing in recent years, and it is becoming more common to include environmental impact and pollution costs in the design problem along with construction, investment and operating costs. To economically respond to the global environmental problems ahead, progress must be made both on more sustainable technologies and on the design methodology, which needs to adopt a more holistic approach. Heat pumps and, in particular systems integrating heat pumps and cogeneration units, offer a significant potential for greenhouse gas reduction. This paper illustrates the application of a multi-objective and multi-modal evolutionary algorithm to facilitate the design and planning of a district heating network based on a combination of centralized and decentralized heat pumps combined with on-site cogeneration. Comparisons are made with an earlier study based on a single objective environomic optimisation of the same overall model.

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Concepts associés (3)

Pompe à chaleur

Une pompe à chaleur (PAC), aussi appelée thermopompe en français canadien, est un dispositif permettant de transférer de l'énergie thermique (anciennement « calories ») d'un milieu à basse température (source froide) vers un milieu à haute température (source chaude). Ce dispositif permet donc d'inverser le sens naturel du transfert spontané de l'énergie thermique. Selon le sens de fonctionnement du dispositif de pompage, une pompe à chaleur peut être considérée comme un système de chauffage, si l'on souhaite augmenter la température de la source chaude, ou de réfrigération, si l'on souhaite abaisser la température de la source froide.

Cogénération

La cogénération est la production simultanée de deux formes d’énergie différentes dans la même centrale. Le cas le plus fréquent est la production simultanée d'électricité et de chaleur utile par des moteurs thermiques ou des turbines à gaz. La cogénération est une technique efficace d'utilisation des énergies fossiles et renouvelables, qui valorise une énergie généralement rejetée dans l'environnement, comme la chaleur. upright|thumb|Cycle d'une machine thermique parfaite dans un diagramme entropie-température.

Pollution

La pollution est la destruction ou dégradation d'un écosystème ou de la biosphère par l'introduction, généralement humaine, d'entités (physiques, chimiques ou biologiques), ou de radiations altérant le fonctionnement de cet écosystème. La pollution a des effets importants sur la santé et la biosphère, comme en témoigne l'exposition aux polluants et le réchauffement climatique qui transforme le climat de la Terre et son écosystème, en entraînant l'apparition de maladies inconnues jusqu'alors dans certaines zones géographiques, des migrations de certaines espèces, voire leur extinction si elles ne peuvent s'adapter à leur nouvel environnement biophysique.