Analisi degli effetti delle opzioni tariffarie regionali sull'ottimizzazione di μ-grids energetiche alimentate da impianti poligenerativi

The optimization of combined energy systems for the production and distribution of warm and cold fluids to civil users is very complex; two possible configurations, i.e. the small single units for individual buildings and the large plants integrated with district heating networks, can be essentially considered, especially in cold climates. Dealing with such a complex problem, involving a very large number of variables, requires efficient algorithms and resolution techniques. The research develops a new methods of Mathematical Programming, and particular techniques of Mixed Integer Linear Programming (MILP) for the optimization of poly-generation systems dedicated to individual users (Single Building Optimization, SBO) and district energy sistem (μ -grids) powered by CHCP which include a thermal energy storage in the more general configuration. A novel approach is presented, oriented to design and optimize district energy systems, assuming to have detailed data available as concerns the energy consumption profiles and the location of buildings; the method evaluates a number of feasible layouts for the heat distribution network and relies upon pre-defined cost models for plant components in order to identify the most profitable plant design and operation. The research, being connected to a tariff changing scenario and don’t taking into account the types of consumption, show how the regional Tariff areas lead to different system configurations. A qualitative analysis is done on the effects that tariff options have on the local design criteria for poly-generation plants using the software optimization of a cluster of buildings of a hospital complex with the same consumption profiles and placed in three different regions of Italy such as Sicily, Lazio and Piemonte evaluating different system configurations and obtained their values of objective function.

L'ottimizzazione di sistemi energetici complessi per la produzione e la distribuzione di fluidi caldi e freddi per utenti civili è un problema molto complesso; due possibili configurazioni possono essere prese in considerazione, ovvero le piccole unità singole per singoli edifici ed i grandi impianti integrati con reti di teleriscaldamento. Affrontare un problema così complesso, che coinvolge un numero molto elevato di variabili, richiede algoritmi e tecniche di risoluzione efficienti. La ricerca svolta ha consentito di sviluppare nuovi metodi di mathematical programming, ed in particolare tecniche di Mixed Integer Linear Programming (MILP), per quanto concerne l’ottimizzazione di sistemi poligenerativi dedicati a singole utenze (Single Building Optimization, SBO) e distretti energetici (μ-grids) alimentati da tecnologia CHCP che includono nella configurazione più generale un modulo di accumulo termico. Viene presentato un nuovo approccio, orientato alla progettazione e ottimizzazione di una μ-grids energetica asservita ad un cluster di edifici, assumendo di avere a disposizione dati dettagliati per quanto riguarda i profili di consumo energetico e l'ubicazione degli edifici. Il metodo restituisce il layout della la rete di distribuzione del calore e, affidandosi a modelli di costo pre-definiti per i componenti d'impianto, individua la configurazione e la gestione oraria dell’impianto al fine di massimizzazione il risparmio economico ed energetico. La ricerca, inserendosi in uno scenario di cambiamento dell’assetto tariffario, mostra come, indipendentemente dalle tipologie di consumi, gli ambiti tariffari regionali - zonali italiani conducano a configurazioni poligenerative differenti. Alla luce di ciò viene fatta un’analisi di natura qualitativa sugli effetti che le opzioni tariffarie locali hanno sui criteri di progetto degli impianti poligenerativi, applicando il software d’ottimizzazione ad un set di edifici di un complesso ospedaliero aventi medesimi profili di consumo e collocati in tre diverse regioni d’Italia, quali la Sicilia, il Lazio e il Piemonte, comparando le diverse configurazioni impiantistiche ottenute ed i rispettivi valori della funzione obbiettivo.