Esplorazione ottimale delle risorse rinnovabili per supportare la transizione energetica

L'esaurimento delle risorse di combustibili fossili e i danni ambientali ad essi associati hanno spinto lo sviluppo e l'emergere di nuovi sistemi energetici basati su fonti di energia rinnovabile (FER) nel XXI secolo. In questa tesi viene proposto un approccio di pianificazione ottimale per i sistemi di energia rinnovabile basato sulla massimizzazione dell'autosufficienza. La strategia di pianificazione mira a garantire che una singola regione o regioni adiacenti possano soddisfare principalmente le proprie esigenze energetiche attraverso le FER, utilizzando la rete elettrica per lo scambio di energia tra di loro. L'obiettivo è sviluppare uno strumento basato su Python per stimare il potenziale delle FER e trovare le capacità ottimali di generazione e accumulo eolico e fotovoltaico che soddisfino il bilancio energetico e delle risorse elettriche, rispettando i vincoli della rete a livello orario e mantenendo un certo livello di benefici economici. Per raggiungere questo obiettivo, sono stati formulati due modelli di ottimizzazione a seconda che l'analisi riguardi un singolo sito o più siti. Nel primo caso, la funzione obiettivo viene convertita nella minimizzazione dell'assorbimento di energia dalla rete. Nel secondo caso, vengono aggiunti i vincoli della rete elettrica per modellare il flusso di energia e i relativi vincoli della rete. Lo scopo dello strumento è supportare decision-maker e policy-maker nella creazione e analisi di diversi scenari energetici con risoluzione oraria, per un periodo di tempo non superiore a 25 anni. Come caso di studio, è stata selezionata l'Isola di Sardegna per gli anni 2030 e 2050. I risultati finali della simulazione evidenziano il livello di autosufficienza dalla provincia all'intera isola per un periodo di 21 anni, garantendo un tasso interno di rendimento (TIR) superiore o uguale all'8%, con un ritorno positivo dell'investimento iniziale alla fine della vita utile dei sistemi di energia rinnovabile installati.