Il ruolo della rete di trasmissione negli scenari elettrici italiani di lungo termine decarbonizzati

In recent years, the EU has adopted important and bold policies to tackle the problem of global warming and climate change: with the Europen Green Deal, all member states have pledged to reduce greenhouse gas emissions by 55% by 2030 compared to 1990 levels, and the ultimate goal is to make Europe the world’s first climate-neutral continent by 2050. To achieve these challenging goals, decarbonization strategies have been developed that will lead to a radical change in the energy sector and in particular in the power sector: power generation will have to rely on intermittent and non-programmable renewable sources that will have to be supported by storage plants and strong reinforcement of the power grid. In this context, it is important to have tools capable of assessing the techno-economic feasibility of different energy scenarios: this thesis presents the CO.ME.S.E. code, developed at the Consorzio RFX and used to investigate the operation of future electricity systems and the relative energy cost. In particular, the research work is focused on the effects of the Italian power sector evolution on the transmission grid requirements. Improvements have been introduced regarding both the technical and economic description of the power grid, furthermore, the interaction between it and storage systems has been studied, implementing new alternatives for the model of the latter facilities in order to achieve more effective management of the generation fleet and improve code performance. The changes were applied to the study of Italian energy scenarios regarding the latest decarbonization policies and plans for the development of the power sector. Moreover, the simulations were supported by the use of an optimization algorithm in order to find the optimal (least-cost) configuration of the electricity system, while ensuring the achievement of decarbonization targets and the meeting of the demand. Finally, the possible integration of nuclear fusion into the electricity mix was studied, investigating the technical and economic impact such plants could have in a system with a very high share of photovoltaic and wind power.

Negli ultimi anni l’UE ha adottato politiche importanti e coraggiose per affrontare il problema del riscaldamento globale e del cambiamento climatico: con il Green Deal europeo tutti gli Stati membri si sono impegnati a ridurre le emissioni di gas serra del 55% entro il 2030 rispetto ai livelli del 1990, e l’obiettivo finale è rendere l’Europa il primo continente climaticamente neutro entro il 2050. Per raggiungere questi sfidanti obbiettivi sono state sviluppate strategie di decarbonizzazione che porteranno ad una radicale modifica del settore energetico ed in particolare del sistema elettrico: la generazione dovrà essere affidata a fonti rinnovabili intermittenti e non programmabili che dovranno essere affiancate da impianti di accumulo ed un forte rafforzamento della rete elettrica. In questo contesto è importante disporre di strumenti in grado di valutare la fattibilità tecno-economica dei diversi scenari energetici: in questa tesi si presenta il codice CO.ME.S.E., sviluppato al Consorzio RFX e utilizzato per indagare il funzionamento dei futuri sistemi elettrici e il relativo costo medio dell’energia. In particolare, il lavoro di ricerca si è concentrato sugli effetti che l’evoluzione del settore elettrico italiano comporta sui requisiti della rete di trasmissione. Sono stati introdotti miglioramenti riguardanti sia la descrizione tecnica che economica della rete elettrica, inoltre è stata studiata l’interazione tra essa e i sistemi di accumulo, implementando nuove alternative per il modello di quest’ultimi impianti in modo da ottenere una gestione più efficace del parco di generazione e migliorare le performance del codice. Le modifiche apportate sono state applicate allo studio di scenari energetici italiani riguardanti le più recenti politiche di decarbonizzazione e piani di sviluppo del sistema elettrico. Inoltre le simulazioni sono state affiancate dall’utilizzo di un algoritmo di ottimizzazione in modo da trovare la configurazione ottimale (a minor costo) del sistema elettrico, garantendo allo stesso tempo il raggiungimento dei target di decarbonizzazione e il soddisfacimento della domanda. Infine è stata studiata la possibile integrazione della fusione nucleare nel mix elettrico, indagando l’impatto tecno-economico che tali impianti potranno avere in un sistema che presenta un’elevata quota di fotovoltaico ed eolico.