Sistemi multienergia: analisi del costo di acquisto dell'energia e della flessibilità elettrica offerta = Multi-energy systems: analysis of energy purchase cost and electrical flexibility provided

I sistemi multienergia (MES) rappresentano un modo per unire in un unico sistema diversi impianti tradizionalmente separati. Dal punto di vista elettrico risultano particolarmente interessanti, in quanto l'integrazione di diverse domande e di diversi vettori in un unico sistema permette di fornire una soluzione interessante per consentire una maggior penetrazione delle fonti rinnovabili nella rete elettrica. Ciò è possibile grazie alla flessibilità operativa offerta, che permette di modificare l'assorbimento di energia dalle varie reti esterne senza modificare le domande in output. La tesi ha l'obiettivo di analizzare i sistemi multienergia sotto diversi punti di vista. La prima parte della tesi si propone di valutare due metodi diversi di ottimizzazione del costo di acquisto dell'energia del MES presentati nella letteratura sul tema, costruendo dei sistemi di vincoli basati sulla topologia dei collegamenti interni e sui vincoli operativi dei singoli elementi di cui il MES è composto. In particolare, si valuta se la linearizzazione del sistema di vincoli fornisca degli effettivi vantaggi rispetto ad un sistema avente meno incognite ed equazioni, ma in cui queste ultime si presentino come non lineari. La seconda parte si pone l'obiettivo di analizzare la costruzione delle aree di fattibilità dei sistemi multienergia, esaminando a fondo l'interdipendenza tra i diversi carichi. Il punto principale è quello di comprendere quanto le interconnessioni tra gli elementi interni al MES e il modo in cui questi interagiscono tra loro possa influenzare l'area di fattibilità totale. In tal senso, si valuta se un approccio passivo tramite somma di Minkowski tra i vari componenti (proposto dalla letteratura) possa risultare preciso, oppure se sia sia necessario spingersi più a fondo per ottenere dei risultati migliori. Infine, nella terza parte si vanno ad eseguire diversi stress test su un modello di MES, basati sull'evoluzione del costo dell'energia nel triennio 2020/2022. Per farlo, si vanno ad analizzare gli andamenti dei costi del gas naturale e dell'energia elettrica nel periodo considerato. Il triennio in questione è particolarmente interessante, dati gli importanti eventi accaduti nel periodo e la loro influenza sul costo dell'energia, quali la pandemia di Covid-19 e l'invasione russa in Ucraina. Per gli stress test si va a considerare sia una variazione contemporanea di gas ed energia elettrica, sia una variazione relativa tra i due, verificando quanto questi influiscano sul costo minimo, sull'aumento del costo rispetto al minimo e sulla strutturazione degli incentivi, necessaria per rendere redditizio all'utente gestore del MES un'eventuale partecipazione ad un programma di Demand Response (DR).