L’obiettivo principale del progetto è quello di esplorare e promuovere nuove strategie di pianificazione e gestione dei sistemi energetici urbani, che siano in grado di minimizzare il ricorso alle fonti fossili.
Se, da un lato, la diffusione delle fonti rinnovabili intermittenti (solare ed eolico, in primis) permette la riduzione delle emissioni di gas serra e inquinanti, dall’altro mette a dura prova la stabilità e l’affidabilità dei sistemi di distribuzione dell’energia.
Per rispondere in maniera efficiente a questa sfida è necessario progettare e gestire reti e servizi energetici (gas, calore, elettricità, trasporti) in maniera integrata: l’uso intelligente dei sistemi di conversione e accumulo dell’energia può innescare favorevoli sinergie. La generazione distribuita (o diffusa), inoltre, sta permettendo ad alcuni consumatori di essere allo stesso tempo produttori (Prosumer) e promuovendo fenomeni di aggregazione degli stessi (Energy Community e Distretti Energetici): nuovi player dei mercati energetici.
Per mettere in pratica questo processo di integrazione, è indispensabile sviluppare:
(i) modelli matematici per la simulazione real-time del comportamento dei sistemi di produzione, accumulo e distribuzione dell’energia;
(ii) strumenti software per l’ottimizzazione dei profili di scambio tra le reti di distribuzione interne ed esterne;
(iii) strumenti hardware per il controllo degli impianti.
Tanto gli strumenti hardware che quelli software saranno validati e testati su casi studio reali e verranno delineati i possibili percorsi per la valorizzazione industriale dei risultati.
I principali risultati attesi sono:
Verranno sviluppate delle linee guida il cui obiettivo è la promozione (i) dell’aggregazione degli utenti consumatori/produttori in comunità energetiche e della loro partecipazione attiva ai bilanci energetici della comunità e (ii) del contributo proattivo dei distretti energetici al sicuro funzionamento delle reti energetiche regionali e nazionali. A tale scopo, sarà necessario analizzare aspetti tecnici, regolatori, economici e sociologici caratterizzanti gli scambi bi-direzionali sia internamente al distretto/comunità che con l’esterno (altri distretti, reti nazionali, ecc.).
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Obiettivo di questi modelli è costituire i mattoni per lo sviluppo del gemello digitale (digital twin) del distretto per (i) la virtualizzazione dei diversi componenti di un distretto energetico, (ii) la comprensione degli aspetti fondamentali che determinano le interazioni all’interno del distretto e la realizzazione di strumenti di controllo semplificati (Model Predictive Control), (iii) la costruzione di simulatori per la verifica preliminare degli algoritmi di ottimizzazione (approccio Model in the Loop) e (iv) lo sviluppo di sistemi di diagnosi per i distretti energetici.
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Grazie alle linee guida per l’adeguamento tecnologico dei distretti energetici attivi e ai software sviluppati all’interno del progetto sarà possibile gestire in maniera ottimizzata gli scambi bidirezionali intra-distretto (rete elettrica e rete termica, ricarica dei veicoli elettrici, ecc.) e tra il distretto e la rete esterna. Tali strumenti di gestione saranno integrati con un sistema diagnostico in grado di rilevare scostamenti del comportamento reale rispetto al comportamento atteso.
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Tale componente sarà in grado di integrare i dati raccolti in tempo reale dai sistemi di monitoraggio locali (prestazioni dei sistemi energetici, dati ambientali, ecc.) con le previsioni fornite dai modelli di analisi predittiva (produzione da rinnovabili, fabbisogni energetici, uso degli ambienti, ecc.) e controllare in maniera ottimale gli impianti a servizio delle utenze. Verrà studiata anche la possibilità di sfruttare i segnali inviati dai mercati energetici (ad es., MSD).
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Gli strumenti software saranno validati sui campus dell’Università di Parma e del Politecnico di Milano. Inoltre, grazie al contributo delle aziende partecipanti al progetto, sarà possibile validare gli strumenti hardware in un ambiente industrialmente rilevante. Al fine di massimizzare le future possibilità di industrializzazione, durante lo svolgimento dell’intero progetto verrà prestata particolare attenzione all’interoperabilità dei componenti hardware e software sviluppati con il mercato di riferimento, sviluppando linee guida per lo scambio di dati e misure raccolte dai sistemi di monitoraggio.
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