Towards sustainable energy systems: a multi-vector hub study of a University Campus

The thesis analyzes the concept of an energy hub, understood as an integrated energy system capable of managing multiple energy carriers in a coordinated way through conversion and storage technologies, with the aim of optimizing the energy supply of a community. Energy hubs represent an advanced solution for the development of more flexible, sustainable, and resilient energy systems. The study focuses on the energy hub of the University Campus of Savona, which consists of multiple gas microturbines, a photovoltaic plant, a battery storage system, and a connection to the electrical grid. The system was modeled using the HOMER Pro software, which enabled the simulation of its operation under different scenarios, evaluating technical, economic, and environmental performance. The analysis included the testing of various configurations, including the introduction of deferrable loads and the expansion of photovoltaic capacity. The results highlight how the use of flexible loads, combined with increased solar generation, allows for more efficient resource management, significantly reducing fuel consumption and, in some cases, the Net Present Cost (NPC). The integration of renewable sources and demand-side flexibility emerge as key factors for optimizing complex energy systems.

La tesi analizza il concetto di energy hub, inteso come sistema energetico integrato capace di gestire in modo coordinato diversi vettori energetici mediante tecnologie di conversione e accumulo, con l’obiettivo di ottimizzare l’approvvigionamento energetico di una comunità. Gli energy hub rappresentano una soluzione avanzata per lo sviluppo di sistemi energetici più flessibili, sostenibili e resilienti. Lo studio si concentra sull’energy hub del Campus Uni-versitario di Savona, costituito da più microturbine a gas, un impianto fotovoltaico, un si-stema di batterie di accumulo e la connessione alla rete elettrica. Il sistema è stato modellato tramite il software HOMER Pro, che ha permesso di simulare il funzionamento in diversi scenari operativi, valutando le prestazioni tecniche, economiche e ambientali. L’analisi ha incluso la sperimentazione di diverse configurazioni, tra cui l’introduzione di carichi diffe-ribili (deferrable loads) e l’ampliamento della capacità fotovoltaica. I risultati evidenziano come l’impiego di carichi flessibili, combinato con una maggiore produzione da fonte sola-re, consenta una gestione più efficiente delle risorse, riducendo in modo significativo i con-sumi di combustibile e, in alcuni casi, il costo netto attuale (NPC). L’integrazione delle fonti rinnovabili e la flessibilità della domanda emergono come fattori centrali per l’ottimizzazione di sistemi energetici complessi.