Potenzialità e sfide dei sistemi energetici ibridi - Stefano Barberis e Alessandra Cuneo
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Il documento discute le potenzialità e le sfide dei sistemi energetici ibridi e del 'sector coupling', evidenziando l'importanza di una transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio entro il 2050. La pianificazione energetica e l'integrazione delle reti elettriche, del gas e del calore sono cruciali per garantire un sistema energetico efficiente e sostenibile. Si sottolineano anche le tecnologie di storage energetico e le normative necessarie per facilitare lo sviluppo delle comunità energetiche e delle soluzioni innovative nel settore energetico.
Potenzialità e sfide dei sistemi energetici ibridi - Stefano Barberis e Alessandra Cuneo
- 1. Potenzialità e sfide dei sistemi energetici ibridi 8 luglio 2021 Stefano Barberis – Alessandra Cuneo
- 2. Competence and Experience Tailored solutions for around 160 years RINA provides a wide range of services across the Energy, Marine, Certification, Transport & Infrastructure and Industry sectors through a global network of 200 offices in 700 countries. RINA is a member of key international organisations and an important contributor to the development of new legislative standards.
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- 4. Our Business Units Energy and Mobility Infrastructure Certification Marine Inspection & Field Industry
- 5. RINA R&D&I A spotlight on Innovation * Final FP7 Monitoring Report ** https://webgate.ec.europa.eu/dashboard/hub/ *** www.researchranking.org • 210+ Industrial Innovation related Regional, National and EU funded projects, delivered in the past 10 years • 300+ M€ Global Value of Industrial Innovation related EU funded projects, delivered in the past 10 years • 4th Top Industrial Participant in FP7 across EU based on the number of Participations * • 2nd Top Industrial Participant in H2020 across EU based on the number of Participations ** • 187 H2020 Participations and 47+ M€ Net EU Contribution • 5000+ Partners in Industrial Innovation related funded projects ***
- 6. Potenzialità e sfide dei sistemi energetici ibridi AGENDA • SECTOR COUPLING E INTERAZIONE DELLE RETI ENERGETICHE • IL RUOLO DEI SISTEMI DI STORAGE E POWER-TO-X • SECTOR COUPLING E COMUNITA’ ENERGETICHE • SISTEMI IBRIDI E ISOLE • Q&A
- 7. SECTOR COUPLING E INTERAZIONE DELLE RETI ENERGETICHE
- 8. Scenario energetico di riferimento 2050 LOW-CARBON ECONOMY Per ottenere questo risultato è necessario che: ▪ si abbia una riduzione delle emissioni del 40% entro il 2030 e del 60% entro il 2040 ▪ tutti i settori (produzione di energia, industria, trasporti, edifici, edilizia e agricoltura) diano il loro contributo in funzione delle rispettive potenzialità economiche e tecnologiche ▪ la transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio sia economicamente abbordabile entro il 2050 l’UE deve ridurre le emissioni di gas a effetto serra dell'80% rispetto ai livelli del 1990 Per un’economia europea: ▪ a basse emissioni di carbonio ▪ più rispettosa del clima ▪ piu efficiente dal punti di vista del consumo energetico
- 9. Scenario di riferimento Importanza del risparmio energetico nei sistemi di approvvigionamento energetico, attraverso una politica basata sull’uso razionale ed efficiente delle fonti energetiche. L’Unione Europea (UE) si pone da tempo tra i leader mondiali nella promozione e nello sviluppo di politiche di efficientamento per i sistemi di approvvigionamento energetico. 30 Novembre del 2016, mediante la definizione del Clean Energy Package, l’Europa ha avviato il percorso di costruzione di un’Unione dell’Energia, che possa consentire a tutti i cittadini dell’UE di poter usufruire di energia sicura, sostenibile e a prezzi competitivi.
- 10. Scenario energetico di riferimento Il settore residenziale e quello dei trasporti continueranno ad assorbire la maggior parte dell’energia consumata, pari complessivamente al 60%. Si evidenzia nel mix energetico una graduale penetrazione dell’energia elettrica attesa da qui al 2050, che passerebbe da un’incidenza del 20% ad una del 28%, soprattutto a discapito del petrolio
- 11. RINNOVABILI ELETTRICHE Forte crescita della quota FER nei consumi elettrici, che salgono al 55% (dal 34% del 2017) al 2030, con energia FER fino a 187 TWh al 2030 (114 TWh al 2018). Obiettivo sfidante data anche l’attesa elettrificazione dei consumi (consumi elettrici in lieve crescita) Contributo principale dal fotovoltaico (+30 GW dagli attuali 20 GW), seguito da eolico (+8 GW dagli attuali 10 GW). ▪ Grandi impianti: meccanismi competitivi, contratti per differenza a due vie; quadro favorevole alla stipula di contratti di lungo termine (PPA) promuovendo l’aggregazione della domanda e delineando un ruolo pubblico di garanzia. ▪ Individuazione di aree regionali in cui le procedure autorizzative possano essere accelerate ai fini di uno sviluppo coerente e concertato di impianti e infrastrutture di rete. ▪ Promozione dell’autoconsumo e della diffusione di sistemi di accumulo. Implementazione della normativa sulle comunità energetiche. ▪ Semplificazione delle procedure per interventi di revamping e repowering. Monitoraggio delle prestazioni degli impianti per valutare tempestivamente soluzioni efficaci atte ad evitare perdite sistematiche di producibilità.
- 12. Scenario energetico di riferimento Ruolo attivo dei cittadini nella transizione dagli attuali sistemi energetici in cui possono prendere decisioni autonome sulla produzione, consumo e vendita della propria energia
- 13. Il sistema elettrico MOTIVAZIONI ▪ Diffusione generazione distribuita, soprattutto in bassa tensione ▪ Diffusione del concetto di Smart Grid ▪ Da consumer a prosumer
- 14. Sector coupling – perche? Sector coupling può offrire un importante valore aggiunto nel processo di decarbonizzazione del sistema energetico dell'UE, contribuendo alla crescente esigenza di flessibilità e alla necessità di aumentare l’affidabilità del sistema energetico, riducendo i costi globali della transizione energetica
- 16. Sector coupling Definizione: In origine, il sector coupling si riferiva principalmente all'elettrificazione di settori dell’ uso finale come il riscaldamento e i trasporti, con l'obiettivo di aumentare la quota di energia rinnovabile in questi settori (nell'ipotesi che la fornitura di energia elettrica sia, o possa essere, in gran parte rinnovabile) e fornire servizi di bilanciamento al settore energetico Più recentemente, il concetto di accoppiamento settoriale si è ampliato per includere l'accoppiamento settoriale dal lato dell'offerta. L'integrazione dal lato dell'offerta si concentra sull'integrazione del settori elettrico e del gas, attraverso tecnologie come il power-to-gas. Anche la Commissione europea utilizza questa nozione più ampia di accoppiamento settoriale e la interpreta come una strategia per fornire una maggiore flessibilità al sistema energetico in modo che la decarbonizzazione possa essere ottenuta in un modo più conveniente
- 17. Sector coupling Il sector coupling consiste in un processo di riconversione dell'energia verso un settore industriale adiacente, in cui l'energia convertita (al netto delle perdite) può seguire percorsi diversi: • essere conservata più facilmente all'esterno che all'interno del sistema elettrico, in vista di una successiva riconversione in elettricità, ossia uno spostamento nel tempo e in alcuni casi anche nello spazio; • essere consumata in un altro settore, se più economica o più pulita di altre fonti energetiche tipiche di tale settore, in via temporanea (ottimizzazione operativa) o permanente (elettrificazione); • essere trasportata (sotto forma di calore o gas/liquido) in quei casi in cui le prestazioni di trasporto fisico siano più efficienti rispetto a quelle per la trasmissione e la distribuzione dell'elettricità, o siano più rapide, considerando i vincoli legali o amministrativi (autorizzazioni di costruzione, permessi ambientali, accettazione del pubblico).
- 18. Sector coupling • Elettrificazione degli usi finali – Pompe di calore e boiler elettrici – Veicoli elettrici – Fuochi ad induzione • Forte penetrazione delle fonti rinnovabili • Forte spinta all’efficienza energetica Elettrificare tutto il sistema energetico sarebbe troppo costoso. Può essere una buona soluzione per gli edifici ma per certi settori è meglio usare un approccio ibrido. Un paio di esempi: 1. Cogenerazione abbinata a reti di teleriscaldamento 2. Difficoltà ad elettrificare settori che utilizzano calore ad alta temperatura -> Power-to-X Controindicazioni di uno scenario 100% elettrico: ❖Costi infrastrutturali ❖Elevata necessità di flessibilità nella rete ❖Potenziamento ed estensione delle reti di ❖trasmissione e distribuzione sottodimensionate ❖Alti costi per elettrificare alcuni utenti finali difficili da elettrificare
- 19. Sistema energetico integrato Si è intensificato negli ultimi anni l’interesse verso le reti energetiche integrate, che sono state riconosciute come un’alternativa sostenibile ai sistemi di approvvigionamento convenzionali e come una valida opzione per lo sviluppo sostenibile dell’approvvigionamento energetico futuro Un sistema energetico integrato è definito come un sistema nel quale diversi vettori energetici (elettricità, calore, acqua, gas, ecc.) sono coordinati in maniera sinergica al fine di ottenere, anche grazie all’apporto di appropriati sistemi di accumulo, una soluzione ottimale per ogni singolo vettore e per il sistema energetico globale attraverso lo sfruttamento delle risorse energetiche presenti in situ (Rinnovabili e non). "
- 20. Sistema energetico integrato Vantaggi ❖ Sfruttamento di risorse locali ❖ Integrazione di fonti rinnovabili ❖ Impatto ambientale ridotto ❖ Mix energetico diversificato ❖ Uso più efficiente delle risorse ❖ Favorire mobilità elettrica ❖ Favorire politiche di partecipazione attiva della domanda ❖ Favorire integrazione diversi vettori energetici Svantaggi Processo di pianificazione complesso Gestione e controllo degli assets complesso
- 21. Tecnologie abilitanti Produzione ed utilizzo dell’energia Tecnologie che consentono di produrre in loco l’energia di cui necessitano le utenze e di consumare tale energia in maniera intelligente ed efficente Gestione, controllo e monitoraggio dei flussi energetici Distribuzione flussi energetici ed informativi Tecnologie che consentono di controllare da remoto gli assets di produzione/distribuzione/accumulo/consumo di energia e di gestire i flussi energetici Tecnologie che consentono di distribuire I flussi energetici ed informativi fra gli assets ed i sistemi di gestione
- 22. Tecnologie abilitanti Tecnologie rinnovabili o Eolico o Fotovoltaico o Solare termico o Ibrido PV/termico Tecnologie per la conversion dell’energia o Cogenerazione o Pompe di calore o Riscaldamento elettrico o Electrofules o Boiler a biomassa o Boiler a gas Tecnologie di controllo e conversione della potenza ▪ Colonnine per la ricarica di EV ▪ Vehicle-to-grid ▪ Sistemi di controllo ▪ Communication in Smart Energy Systems (SES) ▪ Asset aggregation and virtual power plant (VPP) technology ▪ Home energy management System Stoccaggio o Accumuli caldo/freddo o Accumuli elettrici o Accumuli di gas o Power-to-heat
- 23. Tecnologie abilitanti - accumulo ▪ Maggiore sfruttamento e migliore gestione dell’energia prodotta da fonti rinnovabili ▪ Riduzione dei picchi di potenza immessa in rete e degli squilibri dovuti all’aleatorietà delle fonti rinnovabili
- 24. Tecnologie abilitanti: Power-to-X Power-to-Heat/Cold Stoccaggio dell'elettricità in modi diversi (energia termica, chimica o elettrica) e nel lungo termine (stoccaggio stagionale) oltre che maggiori opzioni di flessibilità per le reti elettriche Power-to-Gas (P2G) Utilizzo di elettricità rinnovabile in eccesso per produrre: ▪ Idrogeno per utilizzo diretto negli usi finali o miscelato nella rete del gas (così da essere utilizzato anche nei settori «hard to abate» ▪ Metano sintetico mediante Idrogeno e cattura di CO2 (CCS) Power-to-Mobility Sfide dal punto di vista della generazione e trasmissione dell'energia a causa dei carichi non pianificati, potenzialità degli EV come vettore per lo stoccaggio elettrico distribuito e la loro potenziale partecipazione al mercato dei servizi ancillari Fonte: ETIP-SNET, White Paper: Holistic Architectures for Future Power Systems
- 25. Interazione con ICT e Demand side management (DSM) • Sviluppo di algoritmi di controllo e gestione • Sistemi di controllo e comunicazione • Installazione di tecnologie adatte al controllo e monitoraggio (smart meters, attuatori etc..) DSM è un termine generale che descrive l’abilità di influenzare il comportamento di un carico in modo tale da rispondere alle esigenze della rete. In molti casi corrisponde al cosiddetto «LOAD/TIME SHIFTING», impiegato allo scopo di evitare/ridurre i picchi di carico e sfruttare appieno la produzione da rinnovabile (+ eolico nelle ore notturne).
- 26. Utenze energetiche Utenze Residenziali (singolo utente/comunità energetiche) Utenze/Distretti industriali Utenze terziari ❑Centri commerciali ❑Campus Universitari ❑Centri di ricerca ❑Ospedali
- 27. Pianificazione di una rete energetica Per poter ottenere i potenziali attesi di una rete energetica, è necessario pianificarla in maniera opportuna, definendo, tra le numerose alternative offerte dal mercato, sia il mix ottimale di tecnologie in termini di tipologie, numeri e taglie, sia le loro strategie di funzionamento, per soddisfare il fabbisogno energetico di un’utenza o un gruppo di utenze La pianificazione di una rete energetica è intesa come quel processo decisionale volto ad ottimizzare il suo design, ovvero la sua configurazione, selezionando il mix appropriato di tecnologie in termini di tipologie, numeri e taglie, al fine di conseguire uno o più obiettivi, come ad esempio quello economico e/o quello ambientale, o quel processo decisionale volto ad ottimizzare il funzionamento dei componenti della rete, sempre al fine di conseguire uno o più obiettivi.
- 28. Pianificazione di una rete energetica La complessità di tale processo decisionale è legata alla presenza di molteplici sistemi di conversione e sistemi di accumulo dell’energia che convertono e accumulano una serie di vettori energetici con interazioni tra loro complesse, per soddisfare i carichi di un’utenza o gruppo di utenze in regime dinamico. La complessità è anche legata alla presenza di diversi stakeholder interessati allo sviluppo e conseguente diffusione di questo nuovo paradigma energetico, che definisce la necessità di adottare un approccio multi- obiettivo.
- 29. Summary - Le principali sfide Alcune delle principali sfide legate alla promozione di sinergie tra le reti di approvvigionamento energetico sono: ▪ Le complicate interazioni e interdipendenze tra le reti di approvvigionamento energetico non sempre sono di facile comprensione (tecnica e regolatoria). ▪ Mancanza d standard per l’interazione e l’accoppiamento di tecnologie tra le diverse reti energetiche: le interfacce di rete hanno spesso caratteristiche differenti rilevanti. ▪ Differenti mercati energetici (e relativi regolamenti) per i vari vettori. ▪ Difficile gestione del sistema integrato (Multi Input – Multi Output con diversi obiettivi) ▪ Le tecnologie e le soluzioni di accoppiamento delle reti sono state generalmente considerate nel contesto di obiettivi e vincoli a livello di distribuzione, non necessariamente riflettendo l'impatto sulla progettazione e sul funzionamento dei sistemi energetici a livello nazionale.
- 30. Il Ruolo dei Sistemi di Storage e Power-to-X
- 31. ENERGY STORAGE 32 Che cos’è un accumulo energetico (energy storage) • Sistemi in grado di “caricarsi” assorbendo energia da un Sistema di generazione (termico o elettrico) o dalla rete elettrica/di teleriscaldamento • Sistemi in grado di “scaricarsi” quando rilasciano energia stoccata alla rete o a un’utenza o a un processo • Il Sistema di carica/scarica/accumulo può avvenire in forma diretta (senza cambiamento del tipo di energia stoccata) o attraverso un cambiamento di forma dell’energia stessa (elettrica, termica, meccanica, chimica etc.)
- 32. Perchè gli energy storage? 33 - Sempre più rinnovabili non dispacciabili/programmabili - Differente ruolo dell’idroelettrico - Differente ruolo degli impianti fossili - Sempre più necessità di stabilità di rete - Sistemi energetici sempre più distribuiti
- 33. 34 Le nostre reti avranno pertanto sempre più necessità di flessibilità Tutte le potenziali fonti di flessibilità (ai vari livelli della filiera)) sono necessarie • Impianti di Potenza più flessibili e dispacciabili (anche grazie agli storage); • Meccanismi di gestione della domanda (Demand-Response) e smart grids(anche grazie agli storage); • Interconnessione dei mercati/sistemi elettrici nazionali adiacenti (anche grazie agli storage); • Energy storage. Perchè gli energy storage?
- 34. Quali tecnologie per energy storage? 35 “Developing technology to store energy so it can be available to meet demand whenever needed would represent a major breakthrough in the whole energy world” (USA – Department of Energy)
- 35. 36 Tante tecnologie, scenario tecnologico in continua evoluzione Tutte le tecnologie di storage hanno pro/contro – la soluzione Migliore? Un Mix di tutte! Quali tecnologie per energy storage?
- 36. 37 Quali tecnologie per energy storage?
- 37. 38 Che tipo di energy storage preferire? Elettrico o Termico? Quale sarà il ruolo dei trasporti? Quali tecnologie per energy storage?
- 38. 39 Different type of Energy Storage & Management Load Leveling, Peak Shaving, Enabling Renewables FOSSIL BASED POWER-TO-X-TO-POWER (heat and fuel for flexibilization) BESS, FLYWHEELS-CAPACITORS (fast regulation – output stability) RES BASED BESS for output stability P2G for large scale storage Quali tecnologie per energy storage? Dove applicarle? Su tutta la filiera!
- 39. 40 Sempre considerando POWER AND ENERGY CAPACITY Quali tecnologie per energy storage? Dove applicarle? Su tutta la filiera!
- 40. 41 Quali tecnologie per energy storage? Dove applicarle?
- 41. 42 EASE ha identificato una serie di servizi sul Sistema elettrico che gli energy storage dovrebbero essere in grado di coprire Generation Transmission Distribution Customer Services Conventional Renewable Black start Distributed Generation flexibility Participation to the primary frequency control Capacity support End-user peak shaving Arbitrage Capacity firming Participation to the secondary frequency control Dynamic, local voltage control Time-of-use energy cost management Support to conventional generation Limitation of upstream perturbations Participation to the tertiary frequency control Contingency grid support Particular requirements in power quality Curtailment minimisation Improvement of the frequency stability of weak grids Intentional islanding Continuity of energy supply Investment deferral Reactive power compensation Limitation of upstream disturbances Participation to angular stability Distribution power quality Compensation of the reactive power Limitation of upstream perturbations EVEN BEHIND THE METER Quali tecnologie per energy storage? Dove applicarle? Per quali servizi?
- 42. 43 Per scegliere quale servizio coprire – guardiamo quali caratteristiche richiede Quali tecnologie per energy storage? Dove applicarle? Per quali servizi?
- 43. 44 2019 GLOBAL SITUATION Quali tecnologie per energy storage oggi?
- 44. 45 Accumulo termico e elettrochimico nella filiera di produzione di energia Key Message: Both Negli ultimi decenni gli accumuli termici ed elettrochimici sono stati notevolmente sviluppati dal punto di vista tecnologico e stanno incrementando la loro presenza a livello di Sistema energetico/gestione utenze in tutto il mondo. I driver di tale crescita sono la sempre più diffusa presenza di rinnovabili, lo sviluppo del mercato dei servizi ancillary e del “demand side management”, lo sviluppo dell’elettromobilità e l’incremento delle carbon taxes a livello industrial (industrie “Hard to abate”) Quali tecnologie per energy storage oggi?
- 45. Accumulo Elettrico 46 FLESSIBILITA’ – RESPONSIVITA’ – CAPACITA’ DI STOCCAGGIO – INTEGRAZIONE SULLE RETI/PROCESSI ESISTENTI
- 46. 47 Accumulo Termico FLESSIBILITA’ – RESPONSIVITA’ – CAPACITA’ DI STOCCAGGIO – INTEGRAZIONE SULLE RETI/PROCESSI ESISTENTI
- 47. 48 Cos’è il power-to-X? Attraverso l’elettrificazione di alcuni processi è possibile gestire la domanda di alcuni settori (e.g. combustibili, calore, chemicals, gas etc.) cercando di accoppiarla alla richiesta di flessibilità di un Sistema elettrico sempre più “rinnovabile) VARIE TECNOLOGIE PER P2X = DIVERSI LIVELLI DI EFFICIENZA, FLESSIBILITA’. RESPONSIVITA’ Etc. (e.g. electric heaters Vs Heat Pump)
- 48. 49 Il nuovo ruolo del power-to-X PRO - Grandi quantità di energia stoccabili a medio (heat) – lungo (fuel) termine - Possibilità di usare asset esistenti (pompe di calore, produzioni industriali) CONTRO - Basse efficienze (soprattutto in caso di ciclo P2X2P) - CAPEX (in particolare per e-fuels)
- 49. 50 Il nuovo ruolo del power-to-X OGGI - Ottimo funzionamento “localizzato” per scopi di off-taker locali DOMANI - Interazione a livello di Sistema e reti energetiche
- 50. 51 Power-to-Hydrogen (and e-fuels/carbon neutral fuels) VALORIZZAZIONE DI CO2 CATTURATA
- 51. 52 Power-to-Hydrogen (and e-chemicals/carbon neutral chemicals) DOMANDA DA INDUSTRIA CHIMICA
- 53. 54 Power-to-Heat
- 54. ➢ Heat Pump (HP) as a smart electrical load ➢ HP may allow CC to sell grid services also when the CC is off ➢ HP will impact on the GT inlet air, reducing P_min and augmenting P_max as required ➢ If present, HP can produce useful heat for DHN or local heat off-taker (Industry), displacing auxiliary boilers ➢ HP will also increase the CC average annual efficiency Power-to-X-to-Power This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 884157
- 55. Similarly, instead of producing heat via a HP, flexibility potential range - operating power capacity, can be used – instead of being sold (when not dispatchable/Acceptable/remunerative on the market) – to produce hydrogen via an electrolyser. Such hydrogen can be blended with Natural Gas and then burnt directly in the GT also reducing CC/GT emissions. The hydrogen produced will be firstly accumulated in a storage and re-used to produce power when is more convenient. In case of local Carbon Capture, produced hydrogen can be synthetized in methane/methanol etc. Power-to-X-to-Power This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 957819
- 56. Energy Storage - Conclusioni 57 - Non esiste una tecnologia migliore delle altre: la soluzione migliore è un mix di tecnologie - Aspetti tecnologici ed economici (e di interazione con le reti esistenti) devono essere presi in considerazione - Gli accumuli energetici sono necessari nell’attuale scenario energetico anche per mantenere remunerativi (e rendere più flessibili) gli impianti esistenti (non solo rinnovabili) - Gli aspetti di fine vita e la sostenibilità dei materiali utilizzati devono essere tenuti in adeguato conto (storage elettrochimici – power-to-gas)
- 57. Energy Storage - Conclusioni 58 ➢ GENERATION: flexibilization of dispatchable power plants with EES/P2X2P/TES – integration of RES Plant with EES ➢ TRANSMISSION: fast reserve and regulation storages ➢ DISTRIBUTION: demand management (DR at building, but better at industrial level – aggregation of storages) and distributed storages (even behind the meter), promotion of V2G, promotion of P2H and low temperature DHN Dove fare Ricerca e Innovazione? SU TUTTA LA FILIERA!!!
- 58. Energy Storage - Conclusioni 59 • In questo momento il mercato è focalizzato su storage elettrochimici (trainato anche dall’elettromobilità) e su sistemi power-to-hydrogen. Tuttavia maggior attenzione dovrebbe essere data agli storage termici visto il loro minor costo (CAPEX), la possibile integrazione nell’industria di processo/generazione di energia e il loro utilizzo per sistemi power-to-heat. (come in generale attenzione a soluzioni «electro-driven» a 360°). • Tutte le tecnologie di accumulo scontano oggi problematiche relative ai loro costi capitali e alla dipendenza da materiali rari/difficoltà di smaltimento. • Gli accumuli energetici sono la tecnologia abilitante per eccellenza per promuovere e facilitare la penetrazione di concetti chiave della transizione energetica quali generazione distribuita, flessibilizzazione degli impianti di produzione, sfruttamento delle rinnovabili, poligenrazione, elettrificazione dei processi industriali etc. • Per facilitare la penetrazione degli accumuli energetici, meccanismi incentivanti dovrebbero essere studiati (e.g. capacità di stoccaggio minima a livello nazionale/regionale): attenzione a non ripetere gli errori fatti per gli impianti di generazione rinnovabile.
- 59. SECTOR COUPLING E COMUNITA’ ENERGETICHE
- 60. Comunità energetiche OBIETTIVI DEL CLEAN ENERGY PACKAGE ✓ Promuovere l’accettazione pubblica e lo sviluppo delle fonti rinnovabili a livello decentralizzato ✓ Promuovere l’efficienza energetica a tutti i livelli ✓ Promuovere la partecipazione al mercato di utenti che altrimenti non sarebbero stati in grado di farlo ✓ Consentire la fornitura di energia a prezzi accessibili ✓ Combattere la vulnerabilità e la povertà energetica, riducendo i costi di fornitura dell’energia ed i consumi promuovendo l’efficienza ▪ 2018/2001 dell'11 dicembre 2018 sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili (direttiva RED II) ▪ 2019/944 del 5 giugno 2019 relativa a norme comuni per il mercato interno dell'energia elettrica e che modifica la direttiva 2012/27/UE (direttiva IEM)
- 61. Comunità energetiche Sviluppo tecnologie rinnovabili Politiche di sostenibilità Ruolo dei territori nelle politiche di sviluppo Comunità energetica
- 62. Comunità energetiche DIRETTIVA (UE) 2018/2001 promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili (REDII) comunità di energia rinnovabile - soggetto giuridico: ▪ che, conformemente al diritto nazionale applicabile, si basa sulla partecipazione aperta e volontaria, è autonomo ed è effettivamente controllato da azionisti o membri che sono situati nelle vicinanze degli impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili che appartengono e sono sviluppati dal soggetto giuridico in questione; ▪ i cui azionisti o membri sono persone fisiche, PMI o autorità locali, comprese le amministrazioni comunali; ▪ il cui obiettivo principale è fornire benefici ambientali, economici o sociali a livello di comunità ai suoi azionisti o membri o alle aree locali in cui opera, piuttosto che profitti finanziari. DIRETTIVA (UE) 2019/944 mercato interno dell'energia elettrica (IEM) comunità energetica dei cittadini - un soggetto giuridico che: ▪ è fondato sulla partecipazione volontaria e aperta ed è effettivamente controllato da membri o soci che sono persone fisiche, autorità locali, comprese le amministrazioni comunali, o piccole imprese; ▪ ha lo scopo principale di offrire ai suoi membri o soci o al territorio in cui opera benefici ambientali, economici o sociali a livello di comunità, anziché generare profitti finanziari; ▪ può partecipare alla generazione, anche da fonti rinnovabili, alla distribuzione, alla fornitura, al consumo, all'aggregazione, allo stoccaggio dell'energia, ai servizi di efficienza energetica, o a servizi di ricarica per veicoli elettrici o fornire altri servizi energetici ai suoi membri o soci. ❖ Auto-consumatori di energia rinnovabile ❖ Comunità dell’energia rinnovabile ❖ Clienti Attivi ❖ Comunità Energetica dei cittadini
- 63. Il Progetto MUSE GRIDS Inizio: 1 Nov 2018 Fine: 30 Ottobre 2022 Durata: 4 anni Budget: 7.4 M€ New LECs 18 partners MUSE GRIDS tools 2 demo 4 virtual demo Dimostrare in due differenti contesti un insieme di soluzioni tecnologiche e non tecnologiche che mirino all'indipendenza energetica locale attraverso la promozione di UN SISTEMA ENERGETICO INTELLIGENTE E INTERCONNESSO TRA LE SUE RETI This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 824441
- 64. Il Progetto MUSE GRIDS This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 824441
- 65. Il caso studio di Osimo Osimo, con una popolazione di circa 35.000 abitanti vicino ad Ancona, è uno dei comuni gestiti dal Gruppo Astea (multi-utility) con una grande presenza di fotovoltaico attualmente non ottimizzata. ▪ Impianto di cogenerazione ed integrazione di uno stoccaggio di energia termica ▪ Utilizzo rete elettrica e Sistema di pompaggio come assets di flessibilità ▪ ASTEA headquarters come micro-rete nella rete integrando soluzioni power-to-X e V2G ▪ Coinvolgimento attivo degli utenti finali tramite algoritmi di demand/response -25% gas naturale -60% di elettricità dalla rete nazionale -25% di emissioni di CO2 This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 824441
- 66. Il Progetto LocalRES Responsabilizzare le comunità locali di energia rinnovabile per la decarbonizzazione dei sistemi energetici Inizio: 1st Maggio 2021 Durata: 48 mesi 21 Partners Tre principali obbiettivi: ❑ Coinvolgere i cittadini e le comunità energetiche nella partecipazione alla transizione energetica ❑ Sviluppare uno strumento di pianificazione orientato a consentire la partecipazione dei cittadini ai processi decisionali di pianificazione delle REC ❑ Sviluppare e dimostrate a Multi-Energy Virtual Power Plant (MEVPP) per ottimizzare iversi vettori energetici e diversi servizi energetici e di flessibilità da parte del REC, in base alle preferenze della comunità Quattro casi studio: Kökar (Finland), Berchidda (Italy), Ispaster (Spain), Ollersdorf (Austria) Azioni: ▪ Coinvolgimento della comunità ▪ Mobilità elettrica ▪ Espansione della rete con FER ▪ Ottimizzazione DHN ▪ Controllo intelligente This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 957819
- 67. Il caso studio di Berchidda Obiettivo: dimostrare soluzioni innovative per la decarbonizzazione del Sistema energetico locale tramite la costituzione di una Comunità Energetica in cui verranno installate e gestate diverse FER e risorse flessibili 1. Coinvolgimento della cittadinanza 2. Stoccaggio di energia 3. E-mobilità 4. Diffusione delle FER 5. Gestione intelligente delle fonti energetiche distribuite Auto-produzione Baseline (2020): 14% Short-term (2025): 34% Long term (2030): 52% Impatto sulla rete elettrica locale Unbalances reduction: 70% of outages and black-outs problems thanks to self-productio Grid regulation services: 55% of self-production could be dedicated to flexibility services Reduction on grid exchange: 62% thanks to RES self-production Aspetti sociali Creazione di CE: Sviluppo di servizi demand/response, aggregazione di utenti virtuali per servizi ancillari organizzati con cooperative di cittadini Risparmio in bolletta: 20% grazie all'ottimizzazione dell'autoproduzione e alla gestione comunale della rete di distribuzione (riduzione dei canoni di distribuzione) Coinvolgimento degli utenti finali: miglioramento della consapevolezza utilizzando il sistema di monitoraggio dell'energia, coinvolgimento diretto con i servizi di demand/response sull'uso razionale dell'energia, semplificazione dei sistemi di pagamento Qualità dell’aria Risparmio energetico: 15% Riduzione CO2: 380 tCO2/year This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 957819
- 68. SISTEMI IBRIDI E ISOLE
- 69. Clean Energy for EU Islands Iniziativa lanciata nel 2018 Le isole europee come apripista e Laboratorio per la transizione energetica europea. SFIDE: costo energia già alto, difficoltà di approvvigionamento energetico, garantire indipendenza energetica e approvvigionamento agli Abitanti locali OPPORTUNITA’: buona presenza di rinnovabili, alto potenziale rinnovabile, infrastrutture energetiche o indipendenti o più facilmente “ristrutturabili”/migliorabili, piccolo taglie Possibilità di sperimentazione per sector coupling (anche con EVs) e energy storage
- 70. SMart IsLand Energy systems • Smart grid demonstration, • Storage and system integration • Technical system evaluation and consulting SMILE Project This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 731249
- 71. SMILE Project Denmark’s Renewable Energy Island: over production from local wind! • Community owner wind turbines and district heating management • Local biomass and solar heating • Electric municipal transport • Renewable Marina • And many more Samsø This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 731249
- 72. SMILE Project Samsø: a sector coupling island This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 731249
- 73. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 824433 Project info ✓H2020-LC-SC3-2018-ES-SCC Call ✓ Innovation Action ✓ EU Funding 12.160.234,50 € ✓ Duration 48M ✓ Coordinator CIRCE ✓ 26 partners
- 74. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 824433 Objectives, concept and expected outcome ✓ The main goal of INSULAE is to foster the deployment of innovative solutions aiming to the EU islands decarbonization by developing and demonstrating at three Lighthouse Islands (Bornholm – DK, Madeira – PT, Unije – HR) a set of interventions linked to seven replicable use cases, whose results will validate an Investment Planning Tool that will be then demonstrated at four Follower Islands (Psara – GR, Nordeney – D, Menorca – ES, Marie Galante - FR) for the development of four associated Action Plans.
- 75. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 824433 UNIJE • Surface: 16.83 km2 • Coastline: 38.012 km • the island peak: 138 m.a.s.l • Unije, only settlement • 85 inhabitants • 47 households • Underwater grid cable connected • No cars on the island • Small sea port and airport
- 76. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 824433 UNIJE
- 77. This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 824433 Unije PV Plant Purpose Installed power 1270 kW Nominal voltage 3 x 230 / 400 V Nominal frequency 50 Hz Nominal power factor ≥ 0.95 Efficiency 97% Operation type In parallel with distribution grid Purpose For production in the distribution grid A 400 kW/1,6 MWh BESS will be coupled The expected consumers of electricity produced are consumers on the Island of the Unije, but also nearby islands of Susak, Srakane and Lošinj, via undersea medium voltage cable (10 kV).