• analisi dei sistemi energetici
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• fonti rinnovabili intermittenti
• fonti rinnovabili non programmabili

I sistemi di produzione, trasporto ed utilizzazione dell'energia sono sistemi estremamente complessi.
Tradizionalmente, per la loro analisi, la prima decomposizione che viene effettuata è quella nei tre settori elettrico, termico, trasporti/mobilità, ciascuno analizzabile in maniera distinta dagli altri. Se tale decomposizione presenta, da un lato, il significativo vantaggio di poter scomporre un problema in tre sottoproblemi di entità minore, con la possibilità di lavorare con un numero di variabili ridotto, d'altra parte una visione completamente slegata dei tre ambiti di riferimento rischia di diventare un limite ad una pianificazione logica di un problema, quello legato all'energia, di dimensioni e difficoltà sempre maggiori.

Sarà inevitabilmente necessaria, nel futuro, una nuova concezione dell'analisi integrata dei sistemi energetici, che recuperi le informazioni relative alle interazioni tra i tre aspetti del problema di partenza: interazioni che diverranno indispensabili per una sempre più efficiente evoluzione dei sistemi per l'energia, sia dal lato della produzione che dal lato dell'utilizzo.
Si pensi all'aumentato interesse verso tecnologie quali sistemi cogenerativi per utenze industriali (calore di processo) e civili (riscaldamento o climatizzazione estiva nei sistemi cosiddetti a trigenerazione), al dibattito sull'opportunità o meno di sviluppare sistemi per i trasporti basati sul vettore idrogeno o elettrico, o ancora, all'introduzione di tariffe di consumo di tipo bi-orario per conseguire un livellamento nei picchi delle curve del carico elettrico: in una visione tradizionale, in cui ci si pone come obiettivo principale l'incremento dell'efficienza a livello di singolo sistema, tali tecnologie sicuramente perderebbero parte del loro potenziale contributo alla risoluzione dei problemi energetici, fino alla possibilità, nel caso peggiore ma non del tutto irrealistico, di contribuire in negativo, con una sorta di effetto rebound sul sistema.

Un caso paradigmatico è lo sviluppo delle risorse energetiche rinnovabili, in particolar modo nelle tecnologie eolica e fotovoltaica. Fino ad oggi l'espansione di tali risorse è avvenuta essenzialmente tramite incentivi economici, al di fuori di una strategia di pianificazione organica: se finora questo non ha comportato grandi problemi di carattere tecnico, è opportuno chiedersi se una tale logica di sviluppo frammentata a livello locale possa essere a lungo termine sostenibile a livello di sistema.

Scopo del lavoro è quindi quello di sviluppare la conoscenza delle problematiche appena illustrate relative allo sviluppo armonico di sistemi energetici ad alto livello di penetrazione di fonti rinnovabili intermittenti (eolico e fotovoltaico), analizzando dapprima gli elementi di criticità, per poi cercare di fornire degli strumenti di analisi adeguati ad affrontare una efficiente pianificazione di un sistema di questo tipo. Si utilizza il sistema italiano come caso studio. La metodologia di lavoro potrà poi essere estrapolata su altri contesti, di scala e tipologia differente: dall'ottimizzazione tecnico-economica di singoli impianti energetici o virtualmente aggregati (stabilimenti industriali, consorzi residenziali, virtual power plants...), alla Pianificazione energetica locale (Piano Energetico Regionale, analisi di singole macroregioni soggette a vincoli sui transiti di potenza nella rete di trasmissione...).

Pur trattando ciascuno dei tre settori indicati, particolare attenzione sarà rivolta a quello elettrico, in quanto centrale anche in un'ottica integrata (si pensi ad esempio alle già citate cogenerazione e trazione elettrica), e alla risorsa eolica, riguardo alla quale, poiché allo stato attuale presenta una maggiore potenzialità, esiste già una letteratura tecnica nata all'esperienza di Paesi che già ora la utilizzano in maniera significativa.