Creare una piattaforma di lunga durata per tracciare il futuro dell'energia

Mentre i costi dell'energia salgono alle stelle e le industrie lottano per sopravvivere, Gli EMB3R possono fare la differenza. I ricercatori austriaci rivelano come la piattaforma sia destinata ad aiutare le aziende a convertire in modo economico il calore di scarto in un prezioso flusso di entrate, ora e per molti anni a venire.

Come si fa a creare una piattaforma digitale in grado di unire i fornitori e i potenziali utenti di calore di scarto su scala locale e nazionale, fornendo al contempo dati significativi sui prezzi e sull'efficienza della rete, ora e in futuro? Questa è la domanda a cui hanno risposto i ricercatori della start-up viennese di economia energetica e-think energy research e della Technische Universität Wien (TU Wien) nello sviluppo della piattaforma EMB3Rs.

Progettata per mettere in contatto fornitori di calore di scarto e utenti finali, la piattaforma mappa l'offerta e la domanda di energia termica da parte di potenziali soggetti interessati e determina l'opzione più economica per collegare i potenziali utenti. La piattaforma mostrerà come il calore e il freddo in eccesso possano essere riutilizzati come preziosa fonte di energia per altri processi industriali, per il teleriscaldamento e per altre applicazioni.

Ali Kök del gruppo di economia energetica della TU Wien e Marcus Hummel di e-think hanno lavorato insieme per definire i requisiti e le specifiche della piattaforma EMB3Rs. Nelle parole di Hummel, "si è trattato di un processo intenso e certamente non è stato un compito semplice". Ma mentre il progetto si avvicina alla fine, sia Kök che Hummel sono certi che la loro perseveranza ha dato i suoi frutti e li darà ancora per molti anni.

Andare lontano

EMB3Rs comprende diversi moduli software open-source che sono stati programmati per gestire una vasta gamma di dati tecnici ed economici relativi all'energia. Ad esempio, un modulo commerciale valuta il rischio in una struttura energetica, un modulo di ottimizzazione tecno-economica determina l'opzione meno costosa per l'utilizzo dell'energia termica in eccesso in una catena di fornitura e un modulo di mercato calcola i prezzi potenziali del calore di scarto in diversi contesti di mercato.

Ali Kök e i colleghi della TU Wien hanno sviluppato l'importantissimo modulo GIS della piattaforma. Questo modulo è fondamentale per trovare il modo più conveniente di collegare le fonti e i pozzi di calore/freddo e considera le opzioni di riutilizzo del calore/freddo di scarto a una certa distanza da un sistema di teleriscaldamento e raffreddamento.

Nell'ambito dei suoi calcoli, il modulo GIS determina la distanza tra la sorgente e il pozzo, progetta una potenziale soluzione di rete ed elabora i costi di investimento necessari per la rete e le perdite di calore/freddo associate. Questi calcoli richiedono diversi dati: ad esempio, i costi delle pompe, dei tubi e degli scavi, le temperature del terreno e la capacità termica dell'acqua, nonché la posizione delle strade accessibili.

Secondo Kök, lui e i suoi colleghi hanno recuperato i dati dalle informazioni degli utenti e hanno lavorato a stretto contatto con ADENE - Agência para Energia - in Portogallo. In questo caso, i database di ADENE relativi ai certificati di prestazione energetica (EPC) degli edifici portoghesi e agli audit industriali sono stati fondamentali per localizzare i potenziali pozzi e fonti di calore/freddo e determinare le soluzioni di rete a livello locale e nazionale.

I ricercatori hanno anche scaricato gli importantissimi dati sulla rete stradale dal database open source e gratuito OpenStreetMap. "Il nostro modulo GIS utilizza i dati di questo database geografico per creare, ad esempio, la rete di teleriscaldamento più breve", spiega Kök.

Le questioni di scala

Durante lo sviluppo del modulo GIS, la scalabilità è stata in primo piano nella mente di Kök e dei suoi colleghi. Come sottolinea Kök: "In alcuni casi si possono modellare piccole aree con un numero ridotto di fonti di calore e di utenti, ma si può anche voler modellare a livello regionale, come una parte di una grande città".

Per garantire che la piattaforma EMB3Rs sia facilmente scalabile dal livello locale a quello nazionale, i ricercatori hanno progettato il modulo GIS in modo da ridurre la risoluzione delle sue reti all'aumentare dell'area da modellare. Questo garantisce anche che i tempi di calcolo del modulo rimangano relativamente brevi quando si tratta di creare una rete su una vasta area.

"Se l'utente deve effettuare una valutazione nazionale, [il modulo] non può utilizzare tutte le strade di un intero Paese, perché i tempi di calcolo sarebbero infiniti", spiega Kök. "Quindi, in base alla complessità di un'area, rimuoviamo i dettagli e abbassiamo la risoluzione della rete per garantire la scalabilità". Ad esempio, il modulo rimuove le piste ciclabili e i percorsi pedonali dai suoi calcoli man mano che aumenta la scala.

"Ottenere il giusto compromesso tra dettaglio e scalabilità è stata una sfida fondamentale, ma ci siamo riusciti", aggiunge. "Il nostro obiettivo è stato quello di utilizzare EMB3R in casi di studio molto piccoli, ma potremmo anche volerlo utilizzare a livello nazionale".

La complessità della progettazione dei moduli e dell'integrazione con la piattaforma non può sfuggire a nessuno - infatti, sia e-think che TUWien hanno coordinato il difficile processo di definizione dei requisiti dei moduli e della piattaforma, in linea con tutte le esigenze degli utenti. Tuttavia, dopo anni di sviluppo, Hummel è certo che i benefici di EMB3Rs saranno duraturi.

Come sottolinea, la piattaforma è in grado di fornire dati sfumati e dettagliati "a livello stradale", il che la rende uno strumento di pre-fattibilità molto utile per la pianificazione e la progettazione di soluzioni energetiche. "Gli strumenti digitali stanno diventando sempre più importanti: man mano che vengono generati dati più dettagliati, è necessario analizzarli e abbiamo bisogno di strumenti per farlo", afferma.

"Abbiamo riscontrato che può essere piuttosto difficile mantenere vivo lo sviluppo di strumenti open-source... ma penso che sarà diverso per uno strumento di pre-fattibilità come EMB3Rs, poiché le informazioni fornite dalla piattaforma possono essere portate direttamente ai responsabili delle decisioni ed essere effettivamente utilizzate nello sviluppo dei progetti", aggiunge. "Per questo motivo, penso che ci sia una reale possibilità che EMB3Rs diventi un progetto di lunga durata per il quale gli utenti pagheranno".

Impatto duraturo

Quindi, mentre il progetto EMB3Rs si avvia alla conclusione, quale impatto avrà la piattaforma sui crescenti problemi energetici del mondo? Per Hummel, la risposta non sta solo nella longevità per fare la differenza, ma anche nell'educazione. Egli ritiene che EMB3Rs abbia una reale opportunità di mostrare alle industrie che generano calore di scarto come questo possa essere utilizzato per creare un potenziale flusso di reddito, soprattutto nei sistemi di teleriscaldamento.

"Poiché il calore di scarto si trova alla fine del tubo, è anche alla fine dei pensieri di molte industrie, ma con EMB3Rs possiamo dimostrare il valore del calore di scarto", afferma.

"Ad esempio, gli EMB3R possono mostrare come il prezzo che si ottiene per la fornitura di calore di scarto a un sistema di teleriscaldamento dipenda dalla quantità di calore disponibile, dalla regolarità, dalla domanda e dalle altre opzioni di fornitura nella rete", aggiunge. "Ho visto diversi contratti sfavorevoli per il calore di scarto, ma questo è dovuto al fatto che le aziende non sanno quanto dovrebbero ottenere per questo".

Kök è d'accordo e ritiene che la piattaforma EMB3Rs sia arrivata al momento giusto. "Di recente ho partecipato a una conferenza scientifica incentrata sul teleriscaldamento, e qui abbiamo sentito come alcune aziende siano sopravvissute ai prezzi elevati dell'energia vendendo il loro calore di scarto", afferma. "Quindi, già la crisi energetica di oggi sta motivando le aziende a valutare come possono ottenere un guadagno dall'integrazione del calore di scarto nei sistemi energetici".