Progetti Nazionali

La "Ricerca di Sistema elettrico" è un programma che prevede un insieme di attività di ricerca e sviluppo finalizzate a ridurre il costo dell'energia elettrica per gli utenti finali, migliorare l'affidabilità del sistema e la qualità del servizio, ridurre l'impatto del sistema elettrico sull'ambiente e sulla salute e consentire l'utilizzo razionale delle risorse energetiche e assicurare al Paese le condizioni per uno sviluppo sostenibile.
Le attività della Ricerca di Sistema (RdS) sono finanziate attraverso Il “Fondo per il finanziamento delle attività di ricerca e di sviluppo d’interesse generale per il sistema elettrico nazionale” istituito presso la Cassa per i servizi energetici e ambientali (CSEA) e alimentato dal gettito della componente A5 della tariffa di fornitura dell’energia elettrica. L’ammontare di questa componente viene stabilito periodicamente dall’Autorità per l'Energia Elettrica e il Gas ed il Sistema Idrico (AEEGSI).
Le attività di ricerca e sviluppo, gli obiettivi e gli stanziamenti economici sono definiti attraverso Piani triennali predisposti dall’AEEGSI (che ha acquisito da giugno 2007 le funzioni del Comitato di Esperti di Ricerca per il Settore Elettrico) e approvati dal Ministero dello Sviluppo Economico, previa acquisizione del parere del Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca, del Ministero dell'Ambiente e della tutela del Territorio e del Mare.
Per l'attuazione delle attività di ricerca, definite nei Piani triennali, e nei Piani Operativi che ne fanno parte integrante, il Ministero dello Sviluppo Economico stipula Accordi di Programma (AdP) con ENEA, RSE S.p.A e CNR. I tre soggetti affidatari annualmente presentano Piani Annuali di Realizzazione (PAR) in cui sono pianificate le attività di ricerca previste nell’accordo.
Il DUEE attualmente coordina le attività relative a due progetti di RdS:

- Progetto 1.5
“Tecnologie, tecniche e materiali per l'efficienza energetica e il risparmio di energia negli usi finali elettrici degli edifici nuovi ed esistenti”, (01/01/2019-31/12/2021)

Persona di contatto
Giovanni Puglisi (DUEE-SPS, )

Abstract
Il parco edilizio italiano, nonostante i progressi registrati negli ultimi anni, grazie soprattutto ai meccanismi d’incentivazione, è caratterizzato ancora da consumi energetici elevati, a causa prevalentemente delle prestazioni degli edifici esistenti. Il settore civile continua a essere, pertanto, strategico per il raggiungimento degli obiettivi in tema di efficienza energetica.
Il progetto si propone di sviluppare dei modelli d’uso estensivo del vettore elettrico negli edifici volto a incrementare la prestazione energetica e aumentare la quota di energia rinnovabile che soddisfa il fabbisogno energetico, integrando e coordinando le tecnologie per il soddisfacimento del fabbisogno con sistemi avanzati di controllo e gestione.

Struttura progetto

WP1 - Edifici ad alta efficienza energetica
L’attuale approccio di calcolo utilizzato per la Certificazione energetica degli edifici sarà confrontato con differenti metodologie (metodi dinamici) basate sul calcolo orario (UNI 52016) previste dalla nuova Direttiva Europea EPBD sugli edifici. Modelli di edifici Zero Energy Buildings (ZEB) saranno analizzati in diversi contesti climatici, mentre l’elaborazione di dati climatici a ridotta scala temporale consentirà maggior accuratezza nelle valutazioni delle fonti rinnovabili. Sarà inoltre realizzata un’analisi tecnico-economica sull’applicazione dei modelli BIM per la progettazione integrata degli edifici, nonché una valutazione dell’impatto ambientale delle principali tecnologie utilizzate attraverso metodologie di analisi di ciclo di vita (LCA).
Responsabile: Domenico Iatauro (DUEE-SPS-ESU, )

WP2 - Materiali e soluzioni innovative per ottimizzare l’isolamento dell’involucro edilizio
È prevista la valutazione dei benefici energetici e microclimatici delle strutture verdi (tetto, parete e serra bioclimatica verdi), con particolare riferimento alla riduzione dei consumi elettrici per la climatizzazione degli edifici e al contrasto del fenomeno “isola di calore”. Saranno quindi sviluppati modelli teorici da includere nella metodologia Life Cycle Assessment (LCA) per quantificare le interazioni tra ambiente costruito e clima urbano, applicati a casi studio. Le attività includono inoltre lo studio e lo sviluppo di generatori di corrente DC e dispositivi elettroluminescenti OLED per finestre intelligenti in edifici ecofriendly, in cui saranno sperimentati materiali emissivi e/o funzionali bio-ispirati e/o biodegradabili.
Responsabile: Giovanni Puglisi (DUEE-SPS, )

WP3 - Componenti e impianti innovativi per incrementare l'efficienza energetica e l’uso delle fonti rinnovabili negli edifici
Le attività prevedono lo studio, condotto tramite modelli e dimostratori sperimentali, di soluzioni innovative finalizzate a ottenere benchmark di riferimento per la gestione di edifici multiutenza secondo uno schema di “micro comunità energetica” basata su nuovi sistemi ibridi per la generazione e l’accumulo dell’energia prodotta localmente da fonti rinnovabili. La ricerca include lo sviluppo e la verifica sperimentale di controlli avanzati, anche di natura predittiva, per sistemi ibridi a pompa di calore in edifici ad alta efficienza. Sarà inoltre approfondita la possibilità di realizzare elementi di tamponatura che ospitino al loro interno componenti per l’accumulo elettrico, garantendo le funzioni strutturali e di isolamento termo-acustico. Per analizzare la convenienza energetica, economica ed ambientale di edifici full-electric saranno realizzati monitoraggi finalizzati alla profilazione di utenze residenziali e terziarie. Sarà infine sviluppato un innovativo prototipo di sistema di poligenerazione di energia (elettrica, termica e frigorifera, da fonte solare, geotermica e da biomasse) per testare configurazioni basate su differenti tecnologie e strategie di controllo e regolazione, attraverso modelli di simulazione dinamica e analisi economica.
Responsabile: Biagio Di Pietra, (DUEE-SPS-SEI, )

WP4 - Reti energetiche integrate
La ricerca prevede l’analisi di soluzioni tecnologiche che possano contribuire ad una progressiva indipendenza energetica delle isole minori, con particolare riferimento alla produzione di acqua calda sanitaria e alla climatizzazione estiva, alla gestione delle utenze, alla valorizzazione dalla frazione umida degli scarti domestici, all’influenza delle condizioni climatiche sulla produzione di energia da fonti rinnovabili. Nell’ambito delle reti termiche e della loro possibile interazione con le FER elettriche non programmabili (grazie al power-to-heat/cool), saranno valutate configurazioni innovative di reti a bassa temperatura, neutre, attive (utenti prosumer) e di teleraffrescamento.
Responsabile: Paolo Sdringola (DUEE-SPS-SEI, )

WP4.1 - Reti energetiche integrate – Attività DTE
Si prevede la sperimentazione su un sistema indoor di diverse tipologie di rete, range di generazione, livelli di accumulo e carico termico, utile per l’implementazione di strategie di gestione basate sull’impiego di uno o più sistemi di accumulo termico. Il suddetto sistema permetterà inoltre la validazione di un innovativo modello di ottimizzazione multi-obiettivo per il dimensionamento e la localizzazione ottimizzata dei componenti di reti termiche. Le attività di ricerca includeranno, infine, soluzioni tecniche avanzate di accumulo del freddo da poter integrare in reti energetiche collegate a utenze residenziali, basate sull’utilizzo di materiali a cambiamento di fase (PCM).
Responsabile: Luigi Mongibello (DTE-STSN-SGRE )

- Progetto 1.6
“Efficienza energetica dei prodotti e dei processi industriali”, (01/01/2019-31/12/2021)

Persona di contatto
Miriam Benedetti (DUEE-SPS-SEI, )

Abstract
Negli anni recenti l’intensità energetica dell’industria nazionale è andata progressivamente diminuendo, sia per la delocalizzazione delle produzioni più energivore, sia per il costante incremento dell’efficienza energetica. I dati ricavati dall’analisi delle diagnosi energetiche eseguite ai sensi dell’articolo 8 del D.lgs. 102/2014, le informazioni derivanti dai progetti di efficienza energetica eleggibili ai sensi del meccanismo dei TEE e il Piano Annuale per l’Efficienza Energetica offrono una panoramica dei possibili interventi di efficientamento del processo produttivo, evidenziando la mole di investimenti attivabili nel settore delle costruzioni e della produzione di componenti e impianti ad alta efficienza, prevalentemente fornita da industrie nazionali. Il risparmio potenziale complessivo stimato è pari a 1,5 Mtep, di cui oltre 1,1 Mtep conseguibile attraverso interventi i cui investimenti presentano tempi di ritorno inferiori o pari a 5 anni.

Struttura progetto

WP1 - Definizione degli standard di efficienza energetica per apparecchi e attrezzature
L’etichettatura energetica e l’ecodesign dei prodotti connessi all’energia sono prioritarie per raggiungere gli obiettivi dell'economia circolare e per ridurre gli impatti di tali prodotti sul sistema energetico nazionale. Verranno svolte in tale ambito attività di preparazione e monitoraggio di politiche ad hoc e di definizione dei relativi parametri tecnici, energetici, prestazionali e dell'efficienza dei materiali per salvaguardare l’industria nazionale assicurando che lo sviluppo tecnologico sia in linea con i target comunitari.
Responsabile: Milena Presutto (DUEE, )

WP2 - Miglioramento dell’efficienza energetica di processi di produzione e di gestione dell’ambiente costruito
In Italia circa il 55% delle costruzioni residenziali presenti sul territorio risale a prima degli anni '60 di cui il 4% è antecedente al 1919: circa ¼ di questi edifici non ha mai subito interventi di ristrutturazione. Il progetto vuole trovare una soluzione per il superamento delle barriere (economiche e gestionali) che ostacolano la realizzazione di interventi di riqualificazione dell’involucro edilizio.
Verrà realizzato un catalogo di soluzioni di tipo modulare (Off-Site Construction - OSC) che consentano la posa in opera garantendo contemporaneamente tempi rapidi, realizzazione in presenza di abitanti, limitazione di polveri nell’aria e costi contenuti. Tale catalogo raccoglierà informazioni relative alle varie fasi realizzative e ai relativi tempi e costi, dalla fabbrica al cantiere, per ogni soluzione.
Responsabile: Maria-Anna Segreto (DUEE-SPS-SEI, )

WP3 - Sviluppo di tecniche e soluzioni impiantistiche per l’efficientamento di processi industriali ad alta e bassa temperatura
Le attività sono suddivise in due principali filoni: (i) sviluppo di sistemi innovativi da utilizzare nell’implementazione della MISA (Magnetic Induction Swing Adsorption), tecnologia separativa nuova, smart ed energeticamente efficiente basata sulla possibilità di modulare la rigenerazione dei supporti adsorbenti mediante uno stimolo esterno elettromagnetico; (ii) creazione di uno strumento di supporto alle decisioni per facilitare le aziende nella valutazione delle soluzioni di recupero di calore a bassa temperatura, e quindi incrementare il tasso di penetrazione delle tecnologie disponibili riducendo la quantità di calore di scarto inutilizzato.
Responsabile: Miriam Benedetti (DUEE-SPS-SEI, )

WP3.1 - Sviluppo di tecniche e soluzioni impiantistiche per l’efficientamento di processi industriali ad alta e bassa temperatura – Attività DTE
L’obiettivo principale di questo progetto è l’aumento di efficienza di processi industriali attraverso il recupero degli eccessi di energia e materia (e.g. carbonio e scorie). Verranno presi in esame le principali industrie ad alto consumo di energia (acciaio, ferro e cemento) che fanno dell’Italia la seconda economia in Europa.
Responsabile: Stefano Stendardo (DTE-PCU-IPSE, )

WP4 - Definizione di best practices e di indicatori di performance per interventi di efficienza energetica
L’attività che sarà svolta ha lo scopo di valorizzare la banca dati costituita dalle diagnosi energetiche pervenute a seguito del D.Lgs. 102/2014 nel 2018-2019 mediante la determinazione e la valutazione di indici di riferimento affidabili per il settore produttivo manifatturiero, focalizzandosi sui settori maggiormente energivori.
Responsabile: Fabrizio Martini (DUEE-SPS-ESE, )

WP5 - Efficientamento energetico degli impianti di depurazione municipale e del trattamento delle acque reflue in ambito industriale
L’obiettivo del WP5 è la messa a punto di strumenti in grado di favorire la conversione degli impianti di depurazione in strutture in grado di assicurare il recupero di risorse, principalmente di energia elettrica e termica, garantendo la qualità degli effluenti allo scarico.
Responsabile: Davide Mattioli (SSPT-USER-T4W, )