Infrastrutture integrate per la transizione energetica

Titolo del progetto di ricerca

Heat in the pipe - The evolution of gas networks in decarbonized scenarios for the heating sector

Area scientifica

Reti energetiche, Riscaldamento, Energie rinnovabili

Coordinatore del progetto

Pierluigi Leone

Abstract

Il progetto “Heat in the pipe” è stato dedicato a valutare come i vettori elettricità, idrogeno, i combustibili biologici e sintetici possano combinarsi per una società più prospera, più inclusiva, più rispettosa delle risorse e dell’ambiente.

Diversi scenari sono stati considerati per studiare in particolare l’evoluzione e il ruolo della rete del gas nella transizione energetica verso una maggiore penetrazione delle fonti rinnovabili.

Descrizione del progetto di ricerca 

Con più di 2.8 milioni di chilometri di rete a livello globale, il gas consente di generare energia elettrica e calore ed è considerato il combustibile fossile più sostenibile, fondamentale nella transizione energetica. In vista di tale transizione sono necessari investimenti infrastrutturali che, sebbene oggi siano abilitanti, potrebbero diventare ostacolo verso ulteriori obiettivi ambientali di lungo periodo.

Il settore del riscaldamento incide per metà dei consumi finali globali di energia di cui il 75% provenienti da fonti fossili, in prevalenza gas. Per ciò si è ritenuta necessaria una ricerca sulla sua evoluzione, proiettandosi oltre il transitorio del gas naturale, verso una progressiva decarbonizzazione.

Nuove tecnologie quali pompe di calore, sistemi micro co-generativi, celle a combustibile, sistemi power-to-gas e biocombustibili potranno giocare un ruolo chiave nel settore del riscaldamento. Lo studio della sua evoluzione è stato considerato nel complesso, come parte del sistema energetico, individuando leve e fattori che lo polarizzano in un verso o nell’altro, come i mercati, nuovi regolamenti e standard e la governance integrata.

Il progetto di ricerca ha proposto nuovi modelli per studiare come innovare la rete del gas possa sostenere la transizione verso un sistema energetico più sostenibile, con un approccio che valorizzi l’integrazione delle reti energetiche (gas, elettricità, teleriscaldamento), piuttosto che la loro competizione.

Impatto sulla società 

La decarbonizzazione del settore del riscaldamento è un elemento fondamentale che l’Europa deve considerare per raggiungere gli obiettivi 2050 sulla sostenibilità energetica, per i quali sono previsti importanti investimenti e infrastrutture.

Le emissioni urbane legate alla produzione di calore incidono sul clima e sulla salute pubblica. Le città e le loro infrastrutture energetiche sono pertanto il cuore di questa ricerca e con esse i cittadini che le abitano.

I metodi di pianificazione urbana che il progetto svilupperà potranno essere applicati anche alle città dei paesi emergenti la cui crescita impone nuovi strumenti di pianificazione infrastrutturale.

Risultati della ricerca

Le stime di scenario fatte nell’ambito del progetto su un caso studio a scala urbana mostrano che la decarbonizzazione dell’80% del settore residenziale e commerciale al 2050 attraverso misure di integrazione tra infrastrutture elettriche, del gas naturale e della rete di teleriscaldamento con soluzioni che prevedono un progressivo utilizzo di gas rinnovabili è possibile ed economicamente comparabile al caso di forte elettrificazione dei consumi finali, sulla base del tasso di decarbonizzazione complessiva del parco di generazione elettrica italiano.

La co-simulazione delle reti consente di capire quali siano i limiti sulle infrastrutture esistenti e quali

sinergie possano offrire per un sistema energetico sempre più ad elevata efficienza, flessibile, sicuro e a

basse emissioni di carbonio.

Tra i principali risultati e impatti scientifici ricordiamo:

  • 6 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali
  • 8 presentazioni del progetto a conferenze di settore
  • Nuove collaborazioni con University of Sydney (Australia), Cardiff University (Gran Bretagna), Enea
  • 7 collaborazioni con aziende e 3 con altri stakeholder del settore (come Snam e Italgas)

Breve cv del coordinatore

Pierluigi Leone è professore associato presso il DENERG - Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino, dove insegna nei corsi di “Energia, Progresso e Sostenibilità” e “Progettazione e ottimizzazione di sistemi energetici”. Coordina il MOOC – “The strange paradox of the world energy question”.

E’ coordinatore della Task Force “Energia e Sviluppo” del Politecnico di Torino. Coordina i progetti europei “Enerbrain” sulla Libya e “Renew value” sul Marocco e Tunisia. Ha curato il coordinamento scientifico della dell’Infrastructure Corsortium for Africa nell’ambito del G7|2017.

Gruppo di lavoro @Polito

Igor Stievano, Professore Associato, DET - Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni

Andrea Lanzini, Ricercatore, DENERG

Chiara Delmastro, Dottoranda, DENERG

Marco Cavana, Dottorando, DENERG

Enrico Vaccariello, Dottorando, DENERG

Leonardo Rosciarelli, Assegnista di ricerca, DENERG

Partenariato

Partner accademico

Tu Delft, Olanda

Partner non accademico

Baltur, Italia

  • Budget: 124.800 euro
  • Data inizio: 15/09/2017
  • Data fine: 14/09/2019