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Ottimizzare il consumo di energie rinnovabili per edifici più efficienti dal punto di vista energetico

L’UE ha bisogno di più fonti di energia rinnovabile ma l’imprevedibilità del sole e del vento implica che la necessità di un ecosistema elettrico più flessibile. La responsabilizzazione dei consumatori può svolgere un ruolo importante nella flessibilità delle reti elettriche.

Energia

Dal momento che i livelli di consumo energetico degli edifici non sono costanti, le reti elettriche nazionali devono sempre bilanciare ininterrottamente la fornitura rispetto alle fluttuazioni della domanda. Una gestione del carico errata può comportare costi più elevati, sprechi di energia o interruzioni di alimentazione. L’uso crescente di fonti energetiche rinnovabili complica ulteriormente la fornitura e la domanda. L’energia elettrica non può essere immagazzinata facilmente e le fonti rinnovabili non producono una potenza sempre prevedibile, come nei casi in cui il sole non splende o il vento non soffia. La domanda deve essere regolata poiché la fornitura non può essere controllata facilmente. Questo processo è noto come risposta alla domanda e prevede lo spostamento del consumo di elettricità dai momenti di scarsa produzione di energie rinnovabili a quelli in cui la produzione è maggiore. La risposta alla domanda presenta un potenziale notevole per rendere più flessibili le reti elettriche.

Sfruttare al massimo le fonti energetiche rinnovabili

Il progetto Sim4Blocks ha testato la risposta alla domanda su interi isolati. Considerando gruppi di edifici anziché singole abitazioni, ha preso in esame un maggior numero di modi per applicare la risposta alla domanda, dalle persone residenti nelle abitazioni agli operatori dei sistemi di trasmissione che garantiscono la stabilità dei sistemi energetici. «L’attenzione è stata posta sullo sviluppo di soluzioni di risposta alla domanda innovative per i consumatori di tipo residenziale, dai consumi più contenuti, e per quelli di natura commerciale», ha spiegato il coordinatore Wolfram Mollenkopf. «Per attivare soluzioni di risposta alla domanda, il progetto ha combinato la tecnologia di gestione energetica decentralizzata a livello degli isolati urbani». Il gruppo di ricerca di Sim4Blocks ha testato i sistemi e i servizi di risposta alla domanda in tre siti pilota in Germania, Spagna e Svizzera, costituiti da gruppi di edifici a risparmio energetico elevato caratterizzati da sistemi energetici e normativi differenti. Per adattare il consumo di elettricità all’approvvigionamento sono state considerate le fluttuazioni naturali delle fonti energetiche rinnovabili. Una particolare caratteristica dei siti pilota svizzeri e tedeschi è stata la presenza di una rete di riscaldamento locale che ha rifornito un raggruppamento di edifici tramite pompe di calore decentralizzate. L’obiettivo è stato quello di ottimizzare il funzionamento delle pompe di calore in termini di flessibilità delle tariffe per l’elettricità, partecipazione ai mercati dell’energia e autoconsumo di energia fotovoltaica. Presso il sito spagnolo, i membri del gruppo hanno stabilito il consumo di elettricità ottimale per i residenti di un grande complesso residenziale, attraverso algoritmi di autoapprendimento.

Gestione innovativa dell’energia

Per far funzionare in modo flessibile le pompe di calore, i partner del progetto hanno sviluppato e testato prototipi software, algoritmi di ottimizzazione e loro corrispondenti interfacce per un’intuitiva interazione con l’utente. Nei comuni del sito tedesco è stata introdotta un’applicazione per incrementare l’autoconsumo. Presso il sito spagnolo, è stata creata una seconda applicazione per introdurre potenziali risparmi economici destinati ai residenti, incentivandoli a controllare i propri carichi elettrici. I risultati hanno dimostrato che le pompe di calore dispongono di un notevole potenziale di flessibilità, ma finora sono mancate interfacce omogenee. Inoltre, è possibile gestire raggruppamenti di pompe di calore per erogare energia di riserva negativa attraverso un aggregatore, ovvero un’entità commerciale che consente una cooperazione fluida tra un operatore di sistema e i piccoli consumatori per lo scambio di energia elettrica. Nel complesso, il consenso dei residenti nei confronti di questa nuova tecnologia è apparso promettente, ma sono necessari incentivi maggiori per incrementare i livelli di partecipazione. «Con l’adozione diffusa della gestione del carico sarà possibile integrare meglio maggiori quantità di energie rinnovabili nel mix elettrico e ridurre al tempo stesso gli investimenti necessari per l’infrastruttura di rete», conclude Mollenkopf. «Rafforzare la consapevolezza e il coinvolgimento rispetto al consumo energetico nell’ambito degli isolati urbani comporterà risparmi sui costi energetici e di utilizzo della rete».

Parole chiave

Sim4Blocks, energia, elettricità, edificio, DR, energia rinnovabile, rete elettrica, gestione del carico, risposta alla domanda

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