Analizzate 15.000 diverse combinazioni tecnologiche e individuate 150 soluzioni per un Trentino energeticamente autonomo e zero emissioni

TRENTO. Nel 2016 le risorse energetiche importate rappresentano la parte dominante per il Trentino: gas al 34,9%, seguito dai prodotti petroliferi (gasolio e benzina) al 30,3% e dall’import elettrico da rete nazionale a 0,1%. Le risorse locali sono attualmente minoritarie ma comunque rilevanti e spiccano in particolare la risorsa idrica (22,6%) e le biomasse (9,4%), mentre decisamente inferiore è l’utilizzo di energia solare (1,7%) e calore ambiente (1%). 

Le fonti energetiche rinnovabili si attestano a 34,8% della fornitura di vettori energetici. Elemento caratterizzante il sistema energetico trentino è l’abbondante produzione elettrica che supera del 65% i consumi elettrici. Inoltre, l’83% della produzione elettrica viene fornita da fonti rinnovabili (in primis l’idroelettrico). Non così positiva è invece la situazione nel settore termico, dove le fonti rinnovabili sono limitate al 24% dei fabbisogni, e nel settore dei trasporti, al 2%.

Uno studio di Fondazione Bruno Kessler è stato pubblicato sulla rivista internazionale "Energy" e permette di fornire una risposta a quale sua il mix tecnologico migliore per raggiungere gli obiettivi di CO2 al minor costo a supporto del nuovo Piano energetico ambientale della Provincia. Un progetto che ha preso avvio dall’analisi dei flussi energetici attuali e realizzata al 2016.

"L’analisi dei flussi energetici in provincia ha permesso di mettere in luce e quantificare i punti di forza e i punti di debolezza – spiega Luigi Crema, responsabile dell’Unità Ares di Fbk -. Il principale punto di forza è senza dubbio l’abbondante produzione idroelettrica che genera un surplus di fonti rinnovabili rispetto alla domanda elettrica trentina. In questo contesto, una complessiva decarbonizzazione del sistema energetico trentino non può che passare da soluzioni di elettrificazione che permettano di usufruire dell’elettricità 'verde' trentina anche nei settori termico (mediante pompe di calore) e dei trasporti (mediante mobilità elettrica), anche avvalendosi di una quota di produzione di idrogeno". 

L’analisi dei futuri scenari ha quindi richiesto un modello che integri il settore elettrico con quello termico e con quello dei trasporti. Inoltre, la variabilità stagionale e giornaliera delle fonti rinnovabili, sempre più protagoniste nella transizione energetica, non deve essere trascurata, pena l’eccessiva approssimazione nel matching produzione/consumi.

Sulla base di queste richieste, volte allo sviluppo di “Smart energy systems”, Fbk si è avvalsa del tool di analisi energetica denominato EnergyPLAN. Questo tool è utilizzato da numerosi ricercatori, consulenti e responsabili politici di tutto il mondo.

Dal punto di vista energetico il tool EnergyPLAN si basa su un equilibrio orario tra domanda e offerta, fornendo non solo informazioni sul bilancio energetico (fonti primarie, energie rinnovabili) ma anche sull’economia (costi di investimento, costi operativi, costi per i vettori energetici) e per l’ambiente (emissioni di CO2).

Il tool mette a disposizione numerosi vettori energetici e numerose soluzioni tecnologiche e tra queste sono state prese in considerazione opzioni a oggi ben conosciute e di interesse per il contesto territoriale trentino. Particolare attenzione è stata rivolta all’efficienza energetica e alle fonti rinnovabili.

Definita la cosiddetta “Baseline 2016” e l’adeguato tool di analisi (EnergyPLAN), l’elaborazione degli scenari di decarbonizzazione ha considerato alcuni altri elementi di valutazione. Innanzitutto, la definizione degli obiettivi da raggiungere in specifici target temporali; questo studio delinea due prospettive: allineamento agli obiettivi Ue negli scenari denominati “Low Carbon, LC” (emissioni CO2 -40% al 2030 e -80% al 2050), superamento degli obiettivi Ue negli scenari denominati “Low Carbon plus, LC+” (emissioni CO2 -50% al 2030 e -90% al 2050). Segue poi la considerazione di numerosi trend temporali valutati nel periodo 2016-2050: l’evoluzione della domanda energetica locale nei settori elettrico, termico e dei trasporti, il potenziale di efficientamento energetico, il potenziale delle tecnologie rinnovabili, il potenziale di elettrificazione e l’utilizzo di storage (termico, elettrico e a idrogeno).

L’ultimo elemento di valutazione, che rende questo studio particolarmente innovativo, è la ricerca di soluzioni ottimizzate dal punto di vista delle emissioni e da quello dei costi, mediante l’integrazione del tool EnergyPLAN con algoritmi evolutivi a multi-obiettivo (Multi-objective evolutionary algorithms – Moea).

L’innovativa combinazione di EnergyPLAN con Moea, sviluppata in Trentino dai ricercatori di Fbk in collaborazione con l’Università di Aalborg, permette di fornire risposta al quesito su quale sia il mix tecnologico migliore per raggiungere gli obiettivi di CO2 al minor costo.

“Per ogni target temporale (2030 e 2050) sono state valutate 15.000 diverse combinazioni tecnologiche e individuate 150 soluzioni non-dominate, cioè gli scenari ottimizzati che permettono di raggiungere un obiettivo di decarbonizzazione al minor costo possibile – specifica Diego Viesi, ricercatore dell’Unità Ares di Fbk -. Analizzando le caratteristiche degli scenari ottimizzati sono stati identificati il grado e l’evoluzione temporale delle misure di efficientamento energetico, di integrazione delle fonti rinnovabili e di elettrificazione (pompe di calore, veicoli elettrici, idrogeno), verso un Trentino energeticamente autonomo e a zero emissioni".

I risultati di questo studio abilitano l’identificazione di politiche “su misura” per il territorio trentino, che potrebbero indirizzare una profonda decarbonizzazione, in maniera moderata (LC) o rapida (LC+), verso percorsi ottimizzati, dal punto di vista tecnico, economico e sociale.

"E’ stato inoltre dimostrato come mantenendo costi complessivi prossimi a quelli attuali il futuro sistema energetico della Pat - conclude Viesi - potrà abbandonare i vettori stranieri (petrolio, gas), mantenendo le spese per vettori energetici, manodopera e tecnologie nel territorio locale, a beneficio delle aziende e dei cittadini trentini. Tutto ciò porta notevoli vantaggi per l’economia e la forza lavoro locali. Nel costo totale annuo, gli scenari LC/LC+ riducono la quota dedicata all’importazione di vettori energetici dal 28% della 'Baseline 2016' al 22/18% nel 2030 e al 6/4% nel 2050".