Questo rapporto si propone di approfondire l’analisi dei principali progetti di dimostrazione delle sinergie tra i diversi vettori energetici condotti in Europa e in diverse parti del mondo e di evidenziare le potenziali sinergie, lacune, sovrapposizioni con priorità e percorsi seguiti in Italia. Obiettivo finale dell’analisi comparata condotta è di fornire spunti per ricerche future e prospettive di sviluppi e/o collaborazioni con gli altri paesi. Il focus sulle sinergie tra diversi vettori energetici è stato motivato dall’importanza crescente che stanno assumendo queste tecnologie come possibili fonti di flessibilità nel sistema elettro-energetico, come indicato anche nel SET Plan (Strategic Energy Technology Plan) europeo. Il lavoro costituisce il proseguimento di precedenti attività di ricerca condotte dal 2014 al 2017 che, a partire dal campo delle Smart Grid e dei sistemi di accumulo energetico connessi in rete, erano infine state estese a una prima valutazione dei progetti dimostrativi delle sinergie tra vettori energetici, in particolare gas (Power-to-Gas: PtG, ovvero Power-to-Hydrogen e Power-to-Methane) e calore (Power-to-Heat: PtH, ovvero cogenerazione di calore e energia elettrica “CHP”, teleriscaldamento e teleraffrescamento “DHC”), in ambito sia europeo che internazionale.

Nel presente periodo di ricerca l’analisi su tali sinergie è stata approfondita, soprattutto grazie alla partecipazione alle attività di monitoraggio e valutazione di progetti di R&I in Europa condotte nell’ambito del progetto H2020 IntEnSys4EU. È stata poi monitorata e analizzata anche la situazione aggiornata internazionale, in particolare riportata dai Technical Coordination Programmes della International Energy Agency IEA. L’analisi dei progetti dimostrativi e dei loro “Key Exploitable Results” ha consentito di dimostrare il valore delle tecnologie PtG e PtH per ottenere sistemi energetici sostenibili ed efficienti e di approfondire gli ostacoli che ne impediscono una maggiore penetrazione nei mercati di tutto il mondo. Rispetto alla situazione di sviluppo abbastanza statica degli ultimi anni, in entrambi i casi i risultati hanno evidenziato alcuni aspetti che si stanno affermando nei progetti recenti o in corso, che nel medio periodo potrebbero portare a una significativa diffusione di sistemi basati su queste tecnologie.

Da un punto di vista tecnologico, i sistemi Power-to-Gas sono caratterizzati da Technology Readiness Level “TRL” elevati e quindi pronti per uno sfruttamento commerciale. La sfida è quella di riuscire a raggiungere una scala industriale economicamente vantaggiosa. Il settore dei trasporti giocherà un ruolo importante nella commercializzazione del concetto. Sono stati individuati alcuni progetti rivolti alla dimostrazione di altri “business cases” redditizi. La direzione appare quella di combinare diverse applicazioni, in un approccio multi-funzionale (ad esempio l’utilizzo dell’idrogeno prodotto da PtG per ridurre le emissioni di CO₂ mediante la cattura di CO₂ e la successiva metanazione) o inter-settoriale (sfruttando l’interesse condiviso di diverse filiere industriali).

È da tenere poi in conto la spinta verso l’utilizzo dell’idrogeno come “combustibile verde” cui si sta assistendo in molti paesi, anche grazie al supporto dei governi, al fine di contribuire a definire e dimostrare un “ciclo del carbonio sostenibile”. Nonostante i benefici multipli che comporterebbero e l’elevato grado di sviluppo industriale, sia nei componenti che nelle applicazioni, la diffusione di massa delle tecnologie Power-to-Heat di cogenerazione e di efficiente teleriscaldamento e teleraffrescamento (District Heating and Cooling – DHC) a livello internazionale è attualmente percentualmente limitata. Esistono infatti importanti barriere, principalmente relative ai segnali di prezzo locali dell’energia, che poco incentivano l’efficienza energetica, alla mancanza di pianificazione strategica delle infrastrutture energetiche e alla difficoltà di assicurare la stabilità a lungo termine delle politiche energetiche. Recentemente tuttavia (grazie anche agli interventi dei governi o delle autorità locali) si assiste a un incremento delle implementazioni di PtH, nonché all’emergere sempre più frequente di esempi “virtuosi”, che non riguardano più solo in Europa i paesi nordici, ma anche alcune grandi città del centro-sud Europa. Nei progetti ancora in corso, inoltre, si nota un interesse crescente per tali tecnologie, in quanto si prestano alla realizzazione di sistemi energetici locali integrati (“Smart Energy Systems”).

Nel successivo periodo di ricerca si prevede di estendere l’analisi anche ai progetti dimostrativi di “Smart Energy Systems” in senso più allargato, a livello europeo ma sempre con un’attenzione estesa all’ambito internazionale. L’analisi potrà contribuire anche alla “gap analysis” rispetto alla Roadmap di R&I (Ricerca e Innovazione) della ETIP SNET esistente e alla successiva prioritarizzazione degli argomenti di R&I futuri, finalizzate alla definizione della nuova Roadmap 2020-2029 e del relativo Implementation Plan 2021-2023 nel campo dei sistemi energetici integrati.