Potenzialità e sfide dei sistemi energetici ibridi - Stefano Barberis e Alessandra Cuneo

Potenzialità e sfide dei sistemi energetici ibridi
8 luglio 2021
Stefano Barberis – Alessandra Cuneo

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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

SECTOR COUPLING E INTERAZIONE
DELLE RETI ENERGETICHE

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

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.

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

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.

Ruolo attivo dei cittadini nella transizione dagli attuali sistemi energetici in cui possono
prendere decisioni autonome sulla produzione, consumo e vendita della propria energia

Il sistema elettrico
MOTIVAZIONI
▪ Diffusione generazione distribuita,
soprattutto in bassa tensione
▪ Diffusione del concetto di Smart
Grid
▪ Da consumer a prosumer

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

Necessità di flessibilità
https://www.terna.it/it/sistema-elettrico/transparency-report

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

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).

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

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). "

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

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

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

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

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

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).

Utenze energetiche
Utenze Residenziali (singolo
utente/comunità energetiche)
Utenze/Distretti industriali
Utenze terziari
❑Centri commerciali
❑Campus Universitari
❑Centri di ricerca
❑Ospedali

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.

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.

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.

Il Ruolo dei Sistemi di Storage
e Power-to-X

ENERGY STORAGE
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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.)

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

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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?

Quali tecnologie per energy storage?
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“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)

36
Tante tecnologie, scenario tecnologico in continua evoluzione
Tutte le tecnologie di storage hanno pro/contro – la soluzione Migliore? Un Mix di tutte!

37

38
Che tipo di energy storage preferire?
Elettrico o Termico? Quale sarà il ruolo dei trasporti?

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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
Dove applicarle? Su tutta la filiera!

40
Sempre considerando POWER AND ENERGY CAPACITY
Dove applicarle? Su tutta la filiera!

41
Dove applicarle?

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
Dove applicarle? Per quali servizi?

43
Per scegliere quale servizio coprire – guardiamo quali caratteristiche richiede
Dove applicarle? Per quali servizi?

44
2019 GLOBAL SITUATION
Quali tecnologie per energy storage oggi?

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?

Accumulo Elettrico
46
FLESSIBILITA’ – RESPONSIVITA’ – CAPACITA’ DI STOCCAGGIO –
INTEGRAZIONE SULLE RETI/PROCESSI ESISTENTI

47
Accumulo Termico
FLESSIBILITA’ – RESPONSIVITA’ – CAPACITA’ DI STOCCAGGIO –
INTEGRAZIONE SULLE RETI/PROCESSI ESISTENTI

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)

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)

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

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Power-to-Hydrogen
(and e-fuels/carbon neutral fuels)
VALORIZZAZIONE DI CO2 CATTURATA

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Power-to-Hydrogen
(and e-chemicals/carbon neutral chemicals)
DOMANDA DA INDUSTRIA CHIMICA

53
Power-to-Hydrogen
(e-fuels/chemicals/carbon neutral fuels/chemicals)

➢ 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

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

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)

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!!!

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.

SECTOR COUPLING
E COMUNITA’ ENERGETICHE

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)

Sviluppo tecnologie rinnovabili Politiche di sostenibilità
Ruolo dei territori nelle
politiche di sviluppo
Comunità energetica

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

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

Il Progetto MUSE GRIDS

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

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

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

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

SMart IsLand Energy systems
• Smart grid demonstration,
• Storage and system integration
• Technical system evaluation and consulting
SMILE Project

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

SMILE Project
Samsø: a sector coupling island

Project info
✓H2020-LC-SC3-2018-ES-SCC Call
✓ Innovation Action
✓ EU Funding 12.160.234,50 €
✓ Duration 48M
✓ Coordinator CIRCE
✓ 26 partners

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.

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

UNIJE

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).

DUSTRY
Stefano.barberis@rina.org
Alessandra.cuneo@rina.org

Potenzialità e sfide dei sistemi energetici ibridi - Stefano Barberis e Alessandra Cuneo

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