Strategie di gestione energetica negli edifici

Abstract

Il settore residenziale comporta elevati consumi energetici ed alte emissioni. Pertanto, un’importante sfida in ambito ingegneristico è ridurre l’impatto ambientale e la spesa energetica e garantire allo stesso tempo il comfort per i residenti. A tale scopo, il presente studio si propone di integrare fonti di energia rinnovabile e altri sistemi di generazione e accumulo termico. Viene analizzato un edificio situato a Genova, dotato di pompa di calore, sistema di accumulo termico, caldaia a gas e pannelli fotovoltaici. L’approccio sviluppato prevede l’utilizzo di un algoritmo di ottimizzazione, finalizzato a ridurre le sollecitazioni sulla rete elettrica nelle ore di picco di domanda e di prezzo, diminuendo consumi e costi complessivi per gli utenti, senza compromettere il benessere termico degli occupanti. A tal proposito, sono stati utilizzati indicatori chiave di prestazione come il costo marginale della flessibilità e la flessibilità elettrica disponibile per valutare il potenziale di flessibilità e l’efficienza economica del sistema. I risultati ottenuti sottolineano che l’utilizzo di strategie di Demand Response, che portano ad una gestione ottimale dei carichi energetici e permettono di ridurre i costi e migliorare la flessibilità del sistema rispetto ai sistemi tradizionali, costosi e poco adattabili.

The residential sector accounts for significant energy consumption and high emissions. Therefore, a major challenge in the engineering field is to reduce the environmental impact and the energy costs while ensuring comfort for residents. For this end, this study aims to integrate renewable energy sources with thermal generation and storage systems. The analysis focuses on a building located in Genoa, equipped with a heat pump, a thermal energy storage system, a gas boiler, and photovoltaic panels. The developed approach for the study utilizes an optimization algorithm designed to alleviate stress on the electrical grid during peak demand and high-price hours, decreasing overall consumption and costs for users without compromising the thermal comfort of the occupants. In this regard, key performance indicators, such as the marginal cost of flexibility and available electrical flexibility, were employed to evaluate the system's flexibility potential and economic efficiency. The results demonstrate that the implementation of Demand Response strategies leads to optimal energy load management, reducing costs and enhancing system flexibility compared to traditional, expensive, and rigid systems.