Il presente rapporto fornisce una descrizione dettagliata degli aspetti modellistici e delle analisi di scenario realizzate tramite il simulatore integrato di medio termine di sistemi elettrici e gas. Tale strumento è il risultato della collaborazione tra RSE e l’Università degli Studi di Bergamo, finalizzata alla creazione di modelli matematici e algoritmi risolutivi per la simulazione dell’interazione tra i sistemi elettrico e gas.
In particolare, questo strumento risulta di interesse cruciale per la valutazione della sempre maggiore interconnessione tra componente elettrica e componente gas nei sistemi energetici, risultante dall’installazione di impianti Power-to-Gas (PtG) che, grazie alla loro flessibilità, possono aiutare i sistemi elettrici nel fronteggiare le problematiche legate alla crescita della generazione da fonti rinnovabili non programmabili. Le unità PtG consumano elettricità per produrre idrogeno tramite il processo di elettrolisi e, attraverso il processo di metanazione, che consuma anche CO2, può essere ottenuto biometano sintetico da immettere nel sistema gas.
Lo strumento qui descritto simula in maniera coordinata l’operatività dei sistemi elettrico e gas per garantire il soddisfacimento al minimo costo complessivo delle domande di elettricità e gas, considerando un orizzonte temporale annuale discretizzato in ore e nel rispetto di molteplici vincoli di natura operativa. Il tratto distintivo del simulatore è la modellazione integrata della conversione bidirezionale tra elettricità e gas. In particolare, mentre la trasformazione del gas in elettricità è modellata tramite generatori termici alimentati a gas, anche la conversione opposta, ovvero la trasformazione dell’elettricità in gas, è inclusa nell’analisi tramite la modellazione di impianti PtG.
Il simulatore fornisce, inoltre, una rappresentazione dettagliata delle ulteriori componenti del sistema elettrico, quali generatori termici non alimentati a gas, linee di trasmissione, bacini idroelettrici e batterie, e del sistema gas, tra cui fonti di produzione del gas e stoccaggi di gas.
Il nuovo strumento di simulazione è stato applicato per simulare diverse configurazioni del sistema energetico italiano al 2030. È stato analizzato lo scenario energetico Green Deal generato con il modello TIMES_RSE nel corso del 2020. Lo scenario presenta un forte sviluppo di fotovoltaico ed eolico e mostra le prime applicazioni dell’idrogeno nei settori finali (industria e trasporti). Sono state definite due varianti di scenario per analizzare la presenza di una maggiore produzione da fotovoltaico e di una domanda esogena di biometano sintetico, in modo da testare l’intero processo di PtG.