L¿Italia si è posta obiettivi ambiziosi di efficienza energetica e penetrazione delle rinnovabili. In questo contesto, è essenziale una pianificazione ottimale per supportare i decisori politici nella transizione.
In qualsiasi realtà sono presenti diverse ¿necessità¿ che sono largamente energivore, queste sono: energetiche, idriche, gestione dei rifiuti e di spostamento sia terrestre che marittimo a seconda dei casi. Durante un processo di pianificazione è necessario pensare al soddisfacimento di queste richieste in modo ottimale. Questo è tanto più importante quanto più il sistema energetico risulta integrato.
Il presente studio si propone di sviluppare un software per la pianificazione ottimale di un sistema integrato in grado di sfruttare le sinergie offerte dall¿interazione tra i settori elettrico, termico e trasporto mettendo in comunicazione settori che troppo spesso vengono considerati separatamente. Il software sarà in grado di simulare il funzionamento delle diverse tecnologie di generazione e di gestire l¿allocazione dei flussi energetici sfruttando sistemi di stoccaggio e le più recenti soluzioni basate sul Demand Side Management (DSM). Inoltre, sarà in grado di valutare la loro taglia ottimale, utilizzando un algoritmo di ottimizzazione lineare per individuare la soluzione che riesca ad ottimizzare i risultati in termini economici rispettando al contempo le richieste ambientali e sociali.
Lo scopo è quello di pianificare un sistema ad alta penetrazione di rinnovabili, efficiente, economicamente e socialmente sostenibile per supportare i ministeri, le agenzie nazionali e le associazioni di settore nella transizione energetica del Paese. Inoltre, lo studio applicherà particolare attenzione al vettore energetico idrogeno ed il modello sarà in grado di valutare tutte le tecnologie e soluzioni che utilizzano questo vettore in modo tale da valutare lo sviluppo futuro di questo vettore in Italia
La ricerca in esame si propone di sviluppare un modello per la pianificazione energetica a lungo termine attraverso un modello di ottimizzazione, con dettaglio temporale orario, che consideri oltre alla richiesta elettrica del caso studio anche il consumo termico e quello legato al settore dei trasporti. Il modello sarà inoltre in grado di valutare il livello ottimo di elettrificazione del settore termico considerando la possibilità di fornire servizi di flessibilità alla rete aumentando così la capacità della rete di accogliere produzione da FER non programmabili. In questo modo si punta a progettare un sistema integrato che sfrutti al massimo le potenzialità offerte dal territorio. Inoltre, il modello sviluppato sarà in grado di analizzare le tecnologie legate all¿utilizzo del vettore energetico idrogeno. In questo modo, il modello, unico nel suo genere, riuscirà a valutare tutte le opzioni ad oggi possibili per lo sfruttamento e la valorizzazione dell¿idrogeno in modo tale da individuare l¿importanza che questo vettore dovrà assumere in ambito nazionale individuando al contempo quali sono le tecnologie e le soluzioni su cui puntare. In particolar modo, questo focus sul vettore idrogeno attraverso l¿uso di un modello di ottimizzazione a lungo termine non è riscontrato ad oggi in letteratura e rappresenta un avanzamento dell¿attuale stato dell¿arte di particolare importanza data l¿attenzione che l¿idrogeno sta assumendo nell¿ultimo periodo e nelle previsioni e strategie di diversi stati europei, tra cui l¿Italia, al 2050.
Le informazioni di dettaglio sull¿idrogeno hanno una grande rilevanza fra tutte le specifiche contenute nel Piano nazionale di ripresa e resilienza (Pnrr) italiano. Già da questo si può dedurre l¿importanza che l¿idrogeno assumerà per il nostro Paese nei prossimi anni e di come questo tema sia visto come innovativo dal legislatore. Nel documento che il governo italiano ha presentato all¿Unione Europea, oltre a riassumere le cosiddette linee guida preliminari della strategia nazionale sul tema, si dichiara che per portare dall¿1% attuale a circa il 2% l¿uso di questa molecola nei consumi finali di energia al 2030 ¿saranno necessari fino a 10 miliardi di euro di investimenti tra il 2020 e il 2030¿, oltre a quelli che devono essere sommati per la capacità di generazione rinnovabile aggiuntiva che sarà necessaria per produrre idrogeno verde stimato. Per il legislatore, l¿idrogeno sarà un vettore energetico multiuso capace di abilitare il Sector coupling in maniera consistente. Il potenziale avanzamento proposto da questo studio è di avviare la predisposizione di un software in grade di valutare, con le dovute restrizioni, le possibilità tecnico-economica di realizzare questi scenari che si prevedono da qui ai prossimi 10 anni, cosa che al momento non è stata fatta in sede di valutazione e predisposizione del piano.
La possibilità di considerare diversi settori rappresenta un importante caratteristica in quanto continuando a pensare al sistema elettrico come un settore separato dagli altri si tenderà ad aumentare il costo delle rinnovabili costringendo i progettisti o a prevedere impianti di stoccaggio sovradimensionati per valorizzare al massimo l¿energia prodotta in eccesso o a sottodimensionare quelli di produzione ad energia rinnovabile di fatto non sfruttando al massimo le potenzialità offerte dal territorio.
Inoltre, in questo periodo storico in cui la transizione energetica rappresenta una delle più importanti politiche a livello nazionale ed europeo un modello in grado di pianificare la transizione ottimale dell¿intero Paese potrà rappresentare un interessante mezzo per valutare le politiche nazionali e monitorarne l¿andamento. Il gruppo proponente la proposta ritiene che questo potrà rappresentare un interessante strumento anche per aumentare i contatti e le collaborazioni con centri di ricerca nazionali ed internazionali oltre che con i decisori politici e le associazioni di settore. Il sofwtare che si verrà delineando all¿interno di questo progetto, si distinguerà da quelli preesistenti perché non rappresenterà un mero bilancio energetico delle tecnologie presenti, bensì si spingerà oltre fornendo un analisi energetica ottimizzata in termini di flussi energetici e di gestione, e in termini economici relativi al costo di investimento iniziale e di manutenzione. Inoltre, tenendo in considerazione che gli scenari descritti nei vari report e documenti ufficiali si sviluppano da qui al prossimo decennio, a differenza di molti prodotti presenti ora sul mercato, il software sarà in grado di lavorare con simulazioni a lungo termine per coprire appunto un arco temporale minimo di dieci anni e così da fornire non solo un obiettivo al 2050 ma fornendo anche gli step intermedi ottimali per raggiungere tale traguardo.