{"id":24968,"date":"2021-03-31T13:30:59","date_gmt":"2021-03-31T13:30:59","guid":{"rendered":"https:\/\/react2020.eu\/?p=24968"},"modified":"2021-03-31T13:30:59","modified_gmt":"2021-03-31T13:30:59","slug":"la-flessibilita-delle-pompe-di-calore-per-il-demand-response-nelle-isole-aran","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/react2020.eu\/it\/2021\/03\/31\/la-flessibilita-delle-pompe-di-calore-per-il-demand-response-nelle-isole-aran\/","title":{"rendered":"La flessibilit\u00e0 delle Pompe di Calore per il Demand Response nelle Isole Aran"},"content":{"rendered":"\n

Dr. Gerhard TOTSCHNIG, Dr. Demet SUNA<\/strong><\/p>\n\n

AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Giefinggasse 2 1210 Vienna\/Austria \nT: +43 664 88335436, E-Mail: gerhard.totschnig@ait.ac.at, W: www.ait.ac.at<\/a><\/p>\n\n

Introduzione<\/strong><\/h2>\n\n

Nell’ambito del progetto H2020 REACT viene analizzato il potenziale di adattare in modo flessibile il consumo di elettricit\u00e0 di tipici edifici residenziali con pompe di calore ad aria nelle Isole Aran cercando di focalizzare il consumo di elettricit\u00e0 alle ore in cui \u00e8 vantaggioso per il sistema elettrico dell’isola. Ci\u00f2 significa consumare energia quando \u00e8 disponibile e meno costosa, ed evitare il consumo di elettricit\u00e0 quando la fornitura \u00e8 scarsa ed ha un costo maggiore . I risultati di questa analisi mostrano che in media il 35% della domanda di elettricit\u00e0 potrebbe essere spostata in momenti di abbondanza di energia e si potrebbe risparmiare il 32% dei costi di elettricit\u00e0. Tuttavia, per essere in grado di far funzionare tutti i sistemi in modo economico sono necessarie tariffe flessibili per gli utenti finali, in modo che questi ultimi possano reagire alle variazioni di disponibilit\u00e0 e prezzo. <\/p>\n\n

Contesto e approccio<\/strong><\/h2>\n\n

Le isole Aran sono un gruppo di tre piccole isole culturalmente significative al largo della costa occidentale dell’Irlanda, nella baia di Galway con una storia importante che risale a migliaia di anni fa. Pi\u00f9 del 75% del territorio \u00e8 designato come \u2018\u2018Zona di Protezione Speciale\u2019\u2019 dove lo sviluppo \u00e8 limitato. La topografia \u00e8 dominata dal calcare carsico, dai muri a secco e da scogliere rivolte a sud\/ovest. Le isole sono famose per le loro tipiche case in pietra, molto esposte ai venti prevalenti da ovest\/sud-ovest. L’attivit\u00e0 principale delle isole \u00e8 il turismo e la popolazione media raddoppia durante i mesi estivi. \nLo scopo dell’analisi \u00e8 quello di stimare il potenziale di flessibilit\u00e0 di tipici edifici residenziali con pompe di calore ad aria alle isole Aran e con il variare del prezzo dell\u2019elettricit\u00e0 ogni ora.<\/p>\n\n

\u00a0<\/p>\n\n

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Dalla figura 1 si pu\u00f2 vedere che quasi tutte le famiglie di Inis M\u00f3r abitano in una casa familiare\/bungalow mentre non sono presenti molti appartamenti. L’86% delle famiglie utilizzano riscaldamento a combustibili fossili (petrolio, carbone, torba, vedi Figura 1, vedi [2,3,4,5]) e il 50% delle case \u00e8 stato costruito prima del 1970 (vedi tabella 1, vedi [2,3,4,5]).<\/p>\n\n

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In una prima fase, gli edifici e i cluster chiave sono stati scelti (Figura 2) sulla base di un sistema di punteggio che coinvolge vari criteri tecnici, comunitari ed economici.<\/p>\n\n

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Strumento e metodologia di pianificazione<\/strong><\/h2>\n\n

Si presume che gli edifici residenziali potranno beneficiare di un prezzo orario dell’elettricit\u00e0 variabile, come definito dal mercato irlandese del giorno prima. Poich\u00e9 i prezzi dell’elettricit\u00e0 del giorno prima sono fissati il giorno precedente, le pompe di calore elettriche possono essere ottimizzate in modo tale da consumare elettricit\u00e0 nelle ore che hanno un costo inferiore. <\/p>\n\n

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Dalla Figura 3 si pu\u00f2 vedere che in Irlanda ci sono forti variazioni giornaliere dei prezzi dell’elettricit\u00e0. Facendo funzionare le pompe di calore secondo i segnali del mercato, le famiglie possono risparmiare e adottare un comportamento favorevole alla domanda di elettricit\u00e0. Consumando ad orari diversi al di fuori degli orari di punta che hanno un prezzo pi\u00f9 elevato si appiana la curva di domanda, evitando cos\u00ec i picchi di domanda sfavorevoli alla rete. <\/p>\n\n

Modello a risoluzione temporale variabile<\/strong><\/h2>\n\n

Per l’analisi \u00e8 stato simulato un insieme di edifici tipici dotati di pompe di calore ad aria e di accumulatori termici. La flessibilit\u00e0 media sul lato della domanda e i risparmi sui costi degli edifici a pompa di calore sono stati analizzati sviluppando un modello di ottimizzazione. Per catturare realisticamente il fabbisogno energetico, \u00e8 stato sviluppato un modello con risoluzione temporale variabile.<\/p>\n\n

Nei periodi con consumo di acqua calda, il modello ha una risoluzione temporale di 1 minuto. Nei periodi senza consumo di acqua calda, la risoluzione temporale per il riscaldamento e la ricarica del serbatoio d’acqua calda \u00e8 di 1 ora. Di conseguenza, l’anno \u00e8 ottimizzato con 42.000 passi temporali. La base del modello \u00e8 un modello fisico di diversi edifici residenziali e dei loro sistemi di riscaldamento, che descrive le loro propriet\u00e0 termiche, i guadagni interni, i guadagni solari e le perdite di riscaldamento. Nella simulazione sono stati utilizzati i dati di radiazione solare e di temperatura[1] delle Isole Aran nell’anno 2016.<\/p>\n\n

Modello delle Pompe di Calore<\/strong><\/h2>\n\n

Le prestazioni delle pompe di calore dipendono fortemente dalla temperatura della fonte di calore e dalla temperatura della fornitura di calore. Per i siti dimostrativi sono state considerate delle pompe di calore ad aria che hanno costi d’investimento piuttosto bassi e possono essere standardizzate. La fonte di calore \u00e8 l’aria esterna, da cui viene estratto il calore. Il coefficiente di prestazione (COP) descrive la potenza termica fornita dalla pompa di calore in relazione all’elettricit\u00e0 consumata:<\/p>\n\n

Produzione termica in uscita = Contributo elettrico in entrata * COP<\/p><\/blockquote>\n\n

Per gli edifici del sito dimostrativo, il calore estratto dall’aria ambiente \u00e8 convertito dalla pompa di calore in temperature pi\u00f9 elevate di acqua calda fornita ai radiatori di riscaldamento montati a parete. Il fattore di prestazione COP della pompa di calore dipende fortemente dalla temperatura dell’aria esterna e dalla temperatura di mandata dei radiatori.<\/p>\n\n

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Le temperature dell’aria esterna alle isole Aran variano per la maggior parte del tempo tra i 5 e i 10 \u00b0C in inverno (Figura 5). Un ambiente con tali temperature \u00e8 molto propizio alle pompe di calore ad aria.<\/p>\n\n

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Limiti dei Radiatori <\/strong><\/h2>\n\n

La potenza termica massima che i radiatori per il riscaldamento possono fornire alla stanza dipende fortemente dalla temperatura di mandata [2]. I radiatori perdono fortemente la loro capacit\u00e0 di fornire il calore a temperature di mandata pi\u00f9 basse (Figura 6).<\/p>\n\n

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D’altra parte, le pompe di calore diventano pi\u00f9 efficienti (COP pi\u00f9 alto) a temperature di mandata pi\u00f9 basse e hanno una maggiore potenza termica massima di uscita. \n \n<\/p>\n\n

Cambio intelligente della modalit\u00e0 delle pompe di calore<\/strong><\/h2>\n\n

Poich\u00e9 alte temperature di mandata portano a bassi valori di COP e scarsa efficienza elettrica della pompa di calore ad aria, il controllo della pompa di calore nella simulazione pu\u00f2 cambiare\/ottimizzare la temperatura di mandata per i radiatori a seconda delle esigenze di riscaldamento e dei prezzi della potenza in salti di 10 \u00b0C (40\u00b0C, 50\u00b0C, 60\u00b0C, 70\u00b0C) illustrati nella Figura 7. Oltre al riscaldamento, la pompa di calore pu\u00f2 anche riscaldare i serbatoi d\u2019acqua calda e fornire direttamente acqua calda sanitaria.<\/p>\n\n

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La figura 8 mostra la fornitura di calore e le diverse temperature di mandata durante l’anno 2016 . Si pu\u00f2 vedere che la temperatura di mandata varia spesso durante l\u2019anno Questo \u00e8 il risultato dello scenario di minimizzazione dei costi per la casa 1 (vedi definizione sotto). I diversi livelli di potenza di riscaldamento fornita (heat supply) dipendono dai limiti del radiatore alla data temperatura di fornitura.<\/p>\n\n

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Scenari simulati<\/strong><\/h2>\n\n

Per i sette edifici delle isole Aran elencati nella tabella 2 sono state condotte delle ottimizzazioni. Due scenari vengono confrontati per analizzare quanta flessibilit\u00e0 della domanda di energia elettrica e quanti risparmi sui costi possono essere generati dal funzionamento ottimale degli edifici residenziali dotati di pompe di calore ad aria. Per decidere il momento ottimale per l\u2019attivazione delle pompe di calore \u00e8 stato usato il prezzo del mercato a breve termine (prezzo spot) irlandese. <\/p>\n\n

Gli scenari:<\/pre>\n\n