La Comunità Europea ha chiaramente delineato i propri obiettivi in materia di sostenibilità ambientale, indicando ambiziosi target di riduzione dei consumi energetici, di riduzione delle emissioni e di incremento dell¿utilizzo di fonti energetiche rinnovabili. In questo contesto, lo studio di soluzioni per la riqualificazione energetica degli edifici esistenti è di fondamentale importanza, essendo il settore edilizio responsabile di più del 40% dei consumi complessivi.
Tali soluzioni devono essere inquadrate in uno scenario energetico nuovo, in cui sono necessari interventi per abilitare su larga scala l¿integrazione delle energie rinnovabili.
Per far fronte all¿aleatorietà della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, diventa necessario fornire una maggiore flessibilità dal lato della domanda, attraverso opportuni programmi di Demand Response (DR). Tale flessibilità deve essere ricercata in tutti i settori di consumo, ivi incluso il settore residenziale. Nel contesto italiano, tuttavia, il settore residenziale si presenta come poco elettrificato e molto frammentato, rendendo necessario uno studio volto a valutare il potenziale di aggregabilità di diverse utenze.
L¿obiettivo della ricerca che si propone è la realizzazione di un sistema di supporto alle decisioni per la valutazione delle diverse strategie di ristrutturazione attraverso la misurazione della loro sostenibilità attraverso un processo di ottimizzazione multi-obiettivo.
L¿attenzione della ricerca sarà rivolta a quelle porzioni del patrimonio edilizio che maggiormente si prestano all¿aggregazione, a partire dai quartieri di edilizia residenziale pubblica costruiti nel secolo scorso.
Questi quartieri sono stati pensati per accogliere le abitazioni, il verde ed i servizi, e sono nati con una forte vocazione di inclusione e di comunità, che può essere recuperata in chiave moderna con un¿aggregazione anche energetica.
Nella convinzione che il futuro del nostro sistema energetico debba essere basato sulla generazione distribuita con un sempre maggior impiego di autoproduzioni da fonte rinnovabile, appaiono necessari interventi ed innovazioni per facilitarne la penetrazione. Occorre arrivare alla raccolta integrale della producibilità rinnovabile, da effettuarsi, oltre che con interventi sulla rete, anche con sistemi di accumulo/stoccaggio dell'energia elettrica prodotta e non immettibile in rete, o con innovazioni sul lato della domanda di energia elettrica.
Ad oggi, il sistema elettrico nazionale, tende a registrare eccessi di produzione nei giorni semifestivi e festivi soprattutto nelle stagioni intermedie, quando l'energia non è utilizzata per esigenze di climatizzazione invernale o estiva. Visto il trend di crescita delle rinnovabili elettriche e visto il calo dei consumi indotto dall'efficientamento energetico, non è difficile immaginare un prossimo futuro nel quale gli eccessi di produzione si verificheranno in periodi più estesi di quelli attuali. Tali eccessi possono essere causati dalla grande produzione da fonte rinnovabile e dalle difficoltà tecniche (e dai costi conseguenti) di un blocco degli impianti termoelettrici limitato a poche ore.
Quanto descritto per il sistema elettrico italiano avviene in molti altri sistemi elettrici, che, in maniera analoga, stanno evolvendo verso un mix di generazione più decentrata e caratterizzata da una minore prevedibilità e controllabilità, soprattutto a seguito della massiccia integrazione delle fonti energetiche rinnovabili.
Per abilitare l'integrazione su larga scala delle energie rinnovabili, al fine di procedere alla decarbonizzazione dei sistemi elettrici senza mettere in pericolo la sicurezza degli approvvigionamenti, è necessario che sia fornita una maggiore flessibilità dal lato della domanda, attraverso opportuni programmi di Demand Response (DR).
La DR è uno strumento per ridurre o posticipare investimenti più costosi sulla rete, spostando la domanda nei momenti in cui vi è più energia rinnovabile disponibile, rendendo il bilanciamento (globale e locale) più facile e riducendo nel complesso i costi di sistema.
In linea di principio, gli utenti possono offrire i loro servizi di DR senza l'intervento di un intermediario; tuttavia, i singoli utenti, soprattutto se chiamati ad affrontare direttamente degli investimenti, potrebbero decidere di non partecipare.
Questo è il motivo per cui può diventare necessaria la figura di un intermediario, che agevoli i consumatori residenziali a fornire flessibilità sulla propria domanda di energia elettrica.
Gli intermediari, indicati anche come aggregatori in letteratura, sono soggetti che facilitano l¿operazione di DR tra i consumatori, che si adoperano per fornire flessibilità e che usano la flessibilità per ottimizzare le proprie attività. Nella definizione italiana (decreto legislativo 4 luglio 2014, n. 102) l'aggregatore è un ¿fornitore di servizi che, su richiesta, accorpa una pluralità di unità di consumo, ovvero di unità di consumo e di unità di produzione, per venderli o metterli all'asta in mercati organizzati dell'energia.
L'aggregatore rappresenta un nuovo ruolo all'interno dei mercati europei dell'energia elettrica.
Nello svolgimento delle sue funzioni, l'aggregatore somma le diverse flessibilità dei consumatori per costruire un servizio di Demand Response affidabile e può negoziare accordi anche con consumatori di categorie diverse (industriali, commerciali, residenziali; per massimizzare i vantaggi dell'aggregazione è necessaria una certa diversità del portafoglio aggregato), creando un carico controllabile complessivo, fatto di tante piccole utenze, e vendendolo come una singola entità.
Per questo obiettivo l'aggregatore deve (1) identificare e selezionare potenziali gruppi di consumatori che vogliono vendere la propria flessibilità; per fare questo in modo efficiente, l'aggregatore deve avere una buona conoscenza dei propri consumatori in modo da poterli classificare e dividere in base al profilo di consumo e alla disponibilità a modificare il proprio consumo energetico; (2) identificare e selezionare la distribuzione geografica dei propri consumatori; avere un volume minimo di consumatori per ogni data zona geografica consente di sviluppare un'attività sostenibile sia tecnicamente che economicamente.
La ricerca proposta vuole dare un contributo alla conoscenza dei consumatori residenziali, proiettando la situazione esistente in uno scenario futuro congruente con il contesto nazionale ed europeo.
Il sistema di supporto decisionale che si propone vuole quindi essere uno strumento per misurare scelte di riqualificazione dei patrimoni edilizi, prendendo inizialmente in esame quelle porzioni del patrimonio edilizio che maggiormente si prestano all'aggregazione, in un contesto generalmente frammentato e poco elettrificato.