Dottorato in ENGINEERING AND APPLIED SCIENCE FOR ENERGY
AND INDUSTRY

Titolo della tesi: Decarbonization through electrification of large non-residential civil users: development of simulation models of aggregates of active and passive users for the access to the electricity market.

La decarbonizzazione, oggigiorno, è probabilmente l'obiettivo principale dell'intera umanità, poiché è la chiave per arrestare il cambiamento climatico e le sue conseguenze sull'ambiente, sulla salute e sulle attività umane. Questa tesi descrive il ruolo ed esplora il potenziale contributo degli edifici civili non residenziali in questo processo. La ricerca, condotta tra il 2022 e il 2025, si concentra sull'elaborazione di una metodologia coerente per analizzare le grandi utenze civili non residenziali, al fine di valutarne l'impronta di carbonio (legata ai consumi energetici), il fabbisogno energetico, il consumo di elettricità e, soprattutto, per definire un percorso di "decarbonizzazione attraverso l'elettrificazione" fattibile e affidabile che possa consentire a queste utenze di accedere al mercato elettrico. Il capitolo 1 fornisce una panoramica delle attuali politiche per la decarbonizzazione del settore civile, guidate dal programma UE Fit-for-55. Il Capitolo 2 si concentra sull'elettrificazione di grandi utenze civili non residenziali, definendo i confini di questa ricerca, dimostrando la fattibilità di questa soluzione, spiegando le principali tecnologie di efficienza (pompe di calore elettriche, in particolare) e di produzione di energia rinnovabile (soprattutto fotovoltaica). Il Capitolo 3 offre una panoramica delle possibilità, per gli edifici decarbonizzati ed elettrificati, di accedere al mercato elettrico sia per vendere servizi di demand response sia per acquistare/vendere energia rinnovabile in configurazioni moderne ottimizzate (i cosiddetti "prosumer"). Il Capitolo 4 illustra le metodologie di simulazione utilizzate per analizzare i casi studio della ricerca. Questi modelli si basano sulle norme attualmente disponibili, in particolare EN 16247 e UNI/TS 11300, e su una approfondita review della letteratura. I Capitoli 5, 6, 7 e 8 forniscono dettagli sui quattro casi studio oggetto di questo studio, selezionati a partire dalle loro caratteristiche comuni (settore terziario, enti pubblici, area metropolitana di Roma) in modo da iniziare a definire un campione rappresentativo per future ricerche. Il primo caso studio è un museo italiano in un edificio storico, la Galleria Nazionale d'Arte Moderna e Contemporanea di Roma. Questo museo è stato sottoposto a un processo di decarbonizzazione tramite elettrificazione e sono stati raccolti e analizzati dati reali misurati, per dimostrare l'affidabilità e la fattibilità della decarbonizzazione tramite elettrificazione. Il secondo caso studio è un centro di ricerca europeo, l'ESA ESRIN di Roma; il terzo caso studio è un centro di ricerca italiano, la cui identità non può essere rivelata poiché questa ricerca contiene dati sensibili per una gara d'appalto che sarà annunciata nei prossimi mesi; il quarto e ultimo caso di studio è la sede centrale di una pubblica amministrazione italiana, ospitata in un edificio storico, che ha una politica di sicurezza molto rigorosa e non ha autorizzato la comunicazione dei suoi dati sensibili. Questi ultimi tre casi di studio sono relativi a proposte di efficienza e decarbonizzazione che dimostrano i potenziali obiettivi raggiungibili attraverso questo processo. Il capitolo 9 raccoglie le conclusioni finali della ricerca, con un focus sugli sviluppi futuri. Gli ultimi capitoli riportano le pubblicazioni scientifiche e altre attività di ricerca svolte dal candidato durante il dottorato.