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PERCORSO A – GENERAZIONE SOSTENIBILE DI ENERGIA, RETI E MERCATI

Coordinatori: Paolo Silva e Andrea Marchisio

La produzione di energia da fonti energetiche rinnovabili (RES) ha conosciuto uno straordinario successo nell’ultimo decennio. Nel 2014 è stato raggiunto l’obiettivo di penetrazione del 38% fissato nella Strategia Energetica Nazionale per il 2020.
Ciò impone un’attenta valutazione delle interazioni con il sistema elettrico, la corretta previsione di produzione da fonti rinnovabili non programmabili, la gestione ottimizzata e in tempo reale del parco di centrali elettriche, l’introduzione di accumuli di energia e di approcci Demand Response, l’auspicabile trasformazione della rete in smart grid.

Nel Percoso A vengono approfonditi gli aspetti tecnologici, lo stato dell’arte nel settore, le condizioni al contorno legislative e di mercato, le problematiche connesse allo sviluppo di nuovi progetti RES e alla gestione ottimizzata di impianti esistenti, il mercato potenziale nel breve e medio periodo.

La produzione di energia elettrica e termica da parte di generatori di piccola taglia distribuiti sul territorio, costituisce un ribaltamento dello scenario tecnologico che ha governato l’espansione del sistema energetico negli ultimi cento anni. Oggi, l’uso razionale dell’energia (quindi la possibilità di ridurre le emissioni di CO2 nell’atmosfera) è legato all’affermazione del nuovo paradigma della generazione distribuita.
Trattandosi di una trasformazione di sistema i problemi da affrontare sono numerosi e complessi, investono aspetti tecnologici (i nuovi generatori, la loro connessione alla rete e la loro regolazione, la loro integrazione nell’ambiente costruito), normativi, economici, finanziari e organizzativi, oltre che sociali.

Per quanto riguarda le fonti rinnovabili, con oltre mezzo milione di impianti, una produzione che ha superato i 110 TWh e la previsione di un’ulteriore crescita, si pone la necessità di formare competenze nel campo del nuovo mercato elettrico che sta emergendo: oltre agli aspetti tecnici legati alla realizzazione di nuovi impianti e alle recenti evoluzioni tecnologiche delle principali fonti rinnovabili, un accento particolare verrà dato alla tematica del dispacciamento dell’energia e alla gestione ottimizzata delle reti e dell'enorme parco degli impianti esistenti. Sta nascendo infatti l’esigenza di prevedere con strumenti affidabili la produzione da energia solare ed eolica, considerate fonti non programmabili, assieme alle competenze per progettare e utilizzare sistemi efficienti di accumulo dell’energia e alla capacità dei vari attori del mercato di aggregare l’offerta di energia e realizzare interventi di demand side management.

Accanto alle applicazioni tradizionali delle rinnovabili mediante impianti connessi alla rete, si affacciano nuove opportunità di utilizzo all’interno di reti isolate. Sono sempre più numerosi i casi di successo in cui le rinnovabili contribuiscono alla produzione elettrica in reti isolate, ad integrazione/sostituzione dei combustibili fossili. Si pensi alle applicazioni industriali di tipo off-grid, come l’industria estrattiva, mineraria e il comparto oil & gas, alla possibilità di sfruttamento nelle isole di piccole-medie dimensioni, auspicata anche da recenti disposizioni della comunità europea, e all’enorme potenzialità legata all’elettrificazione di villaggi rurali nei paesi in via di sviluppo, prevista dai vari programmi internazionali di cooperazione e sviluppo.

Nel modulo vengono infine approfonditi gli aspetti tecnologici legati alla diffusione della cogenerazione, della trigenerazione e in particolare della micro-cogenerazione, allo scopo di fornire un quadro sufficientemente esaustivo dello stato dell’arte nel settore delle produzione decentrata mediante impianti efficienti alimentati a combustibili fossili e rinnovabili. Questo percorso del Master affronterà in definitiva le sfide imposte dalla rapida trasformazione del sistema elettrico, fornendo le competenze utili sia per i produttori esistenti nella fase di ridefinizione delle proprie strategie, sia per i nuovi attori che dovranno gestire la complessità di quote sempre più elevate di rinnovabili non programmabili nel sistema elettrico.



Modulo 3A – Gli impianti per la produzione sostenibile dell'energia
Responsabili scientifici: Paolo Silva e Stefano Campanari

Il modulo affronta in modo sistematico le diverse tecnologie attualmente impiegate per la generazione di potenza da fonti rinnovabili. L’approccio impiegato consente di comprendere a fondo i principi di funzionamento di ciascuna di esse, avere una panoramica degli ultimi sviluppi tecnologici e valutare in modo critico le potenzialità e le criticità di ciascuna fonte in relazione al contesto Italiano e internazionale.

Al pari delle fonti energetiche rinnovabili, vengono studiate le tecnologie per la cogenerazione, la trigenerazione e la termoutilizzazione dei rifiuti. Per ciascuna di esse vengono affrontati gli aspetti tecnologici sottesi alla realizzazione e gestione di un impianto, in termini di bilanci energetici e analisi economica dell’investimento.

Le esercitazioni guidate, assieme al lavoro di gruppo del successivo Modulo 4A, consentono di confrontarsi con casi reali di particolare interesse e di acquisire gli strumenti pratici necessari ad interfacciarsi con il mondo del lavoro.

Articolazione del Modulo:

  • Impianti di produzione elettrica da fonti rinnovabili: sole, vento, acqua, biomasse, geotermia.
  • Esercitazioni: dimensionamenti e aspetti progettuali per impianti a fonti rinnovabili.
  • Impianti di produzione termica: cogenerazione, reti di teleriscaldamento e termoutilizzazione dei rifiuti.
  • Esercitazioni: dimensionamenti e aspetti progettuali per impianti di cogenerazione.
  • Aspetti legati al dimensionamento e gestione ottimizzata di impianti di generazione in una rete off-grid.
  • Mercati e filiere delle fonti rinnovabili e della cogenerazione.


Modulo 4A - La realizzazione degli impianti e le modalità di finanziamento
Responsabile scientifico: Giuseppe Artizzu

Lo sviluppo e la realizzazione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili: dalla concezione ed analisi di fattibilità tecnica ed economica, alla gestione delle complesse procedure autorizzative ed ambientali, al reperimento dei fondi per la realizzazione. Un approccio multidisciplinare ai fattori di natura economico-finanziaria, amministrativa e contrattuale che intersecano la dimensione tecnologica di un progetto per un impianto a fonti rinnovabili.

Articolazione del Modulo:

  • Gestione di un progetto e procedure autorizzative.
  • Impatto ambientale e Valutazione di Impatto Ambientale degli impianti a fonte rinnovabile.
  • Pianificazione finanziaria e aspetti contrattuali.
  • Cenni e alcuni casi studio sui sistemi isolati.
  • Lavoro di gruppo: Progettazione di un impianto a fonti rinnovabili, considerando gli aspetti tecnici, economici, ambientali, normativi e contrattuali.


Modulo 5A - Il sistema elettrico, il quadro regolatorio, i mercati e i nuovi modelli di business
Responsabile scientifico: Andrea Marchisio

L’obiettivo del modulo è fornire gli strumenti per comprendere e valutare gli aspetti economici del sistema elettrico italiano, attraverso la descrizione e l’analisi del funzionamento e degli esiti dei mercati elettrici verso il tempo reale, alla luce del ruolo e degli effetti degli economics delle fonti rinnovabili.
Particolare attenzione è dedicata all’evoluzione del sistema regolatorio, affrontata in termini attuali e prospettici.
Le dinamiche che governano mercato e regolamentazione dell’energia elettrica impongono agli operatori un continuo aggiornamento dei propri modelli di business: il modulo raccoglie pertanto le risposte degli stakeholder al nuovo assetto del sistema anche attraverso testimonianze dei principali soggetti istituzionali e privati coinvolti nell’intera filiera del sistema elettrico.

Articolazione del Modulo:

  • Mercato elettrico e regolazione.
  • Valorizzazione dell'energia elettrica: focus sulle fonti rinnovabili.
  • Il mercato dal punto di vista del consumatore.
  • Laboratorio: Simulazione del tipico processo di consultazione dell’Autorità per l’energia.
  • Gli operatori rinnovabili e la gestione degli asset di impianti.
  • Lavoro di gruppo: Ottimizzazione della gestione di un impianto a fonti rinnovabili esistente, al fine di massimizzare la producibilità ed efficienza dell’impianto ed al contempo i ricavi derivanti dalla gestione dello stesso.


Modulo 6A - La gestione intelligente delle reti energetiche
Responsabile scientifico: Maurizio Delfanti

Nel modulo vengono analizzate le strutture del sistema elettrico e del sistema gas con particolare attenzione all'articolazione infrastrutturale, ai requisiti di sicurezza, ai principi di dimensionamento, alla pianificazione delle reti, ai modelli economici di gestione, alla normativa e alla regolamentazione italiana di settore.
Vengono introdotte anche le innovazioni che stanno modificando radicalmente le modalità di gestione delle reti, dalla generazione distribuita ai Sistemi Efficienti di Utenza, dai sistemi di accumulo al dispacciamento innovativo.
L'obiettivo è quello di ottenere le Smart grids, che devono sviluppare una gestione della domanda e aggregazione dell'offerta, introducendo i nuovi paradigmi della gestione distribuita di energia e dell'efficienza energetica come servizio.

Articolazione del Modulo:

  • Struttura del sistema elettrico: articolazione reti, carico aggregato e dispacciamento.
  • Le reti del gas: rete di trasporto, distribuzione e stoccaggio. Ruolo del biogas.
  • Nuovi paradigmi: gestione distribuita di energia ed efficienza energetica come servizio.
  • Smart grids, gestione della domanda e aggregazione dell'offerta.
  • Tecnologie e sistemi di accumulo dell'energia.
  • Cenni alle reti isolate e presentazione di casi studio.
  • Laboratorio: Gestione di un'utenza complessa in un contesto SmartGrid.