Sistema energetico: cos’è, fornire servizi energetici 

Un sistema energetico è un sistema progettato principalmente per fornire servizi energetici agli utenti finali L’intento alla base dei sistemi energetici è di ridurre al minimo le perdite di energia a un livello trascurabile, nonché di garantire l’uso efficiente dell’energia. Il quinto rapporto di valutazione dell’IPCC definisce un sistema energetico come “tutti i componenti relativi alla produzione, conversione, consegna e utilizzo dell’energia”.

Componenti fisici di un sistema energetico generico che fornisce combustibili ed elettricità (ma non teleriscaldamento ) agli utenti finali

Le prime due definizioni consentono misure sul lato della domanda, tra cui l’illuminazione diurna , l’isolamento degli edifici retrofit e la progettazione di edifici solari passivi , nonché fattori socioeconomici, come aspetti della gestione della domanda energetica e del lavoro a distanza , mentre la terza no. Né il terzo spiega l’ economia informale dellabiomassa tradizionale che è significativa in molti paesi in via di sviluppo .

L’analisi dei sistemi energetici abbraccia quindi le discipline dell’ingegneria e dell’economia Unire le idee di entrambe le aree per formare una descrizione coerente, in particolare dove sono coinvolte le dinamiche macroeconomiche, è una sfida.

Il concetto di sistema energetico si sta evolvendo con l’entrata in vigore di nuove normative, tecnologie e pratiche, ad esempio rispettivamente lo scambio di quote di emissione , lo sviluppo di reti intelligenti e il maggiore utilizzo della gestione della domanda di energia .

Trattamento

Da un punto di vista strutturale, un sistema energetico è come qualsiasi sistema ed è costituito da un insieme di parti componenti interagenti, situate all’interno di un ambiente. Questi componenti derivano da idee trovate in ingegneria ed economia . Dal punto di vista del processo, un sistema energetico “è costituito da un insieme integrato di attività tecniche ed economiche che operano all’interno di un quadro sociale complesso”. L’identificazione delle componenti e dei comportamenti di un sistema energetico dipende dalle circostanze, dallo scopo dell’analisi e dalle questioni oggetto di indagine. Il concetto di sistema energetico è quindi un’astrazione che di solito precede una qualche forma di indagine computerizzata, come la costruzione e l’uso di un adeguatomodello energetico .

Visto in termini ingegneristici, un sistema energetico si presta alla rappresentazione come una rete di flusso : i vertici mappano a componenti ingegneristici come centrali elettriche e oleodotti e i bordi mappano alle interfacce tra questi componenti. Questo approccio consente di aggregare e trattare insieme raccolte di componenti simili o adiacenti per semplificare il modello. Una volta descritti in questo modo , possono essere applicati algoritmi di reti di flusso, come il flusso a costo minimo . I componenti stessi possono essere trattati come semplici sistemi dinamici a pieno titolo.

Modellazione economica

Al contrario, la modellazione economica relativamente pura può adottare un approccio settoriale con solo dettagli ingegneristici limitati presenti. Le categorie settoriali e sottosettoriali pubblicate dall’Agenzia internazionale dell’energia sono spesso utilizzate come base per questa analisi. Uno studio del 2009 sul settore energetico residenziale del Regno Unito contrappone l’uso del modello Markal ricco di tecnologia con diversi modelli di stock di alloggi settoriali del Regno Unito.

Dati

Le statistiche energetiche internazionali sono generalmente suddivise per vettore, settore e sottosettore e paese. I vettori energetici ( noti anche come prodotti energetici) sono ulteriormente classificati come energia primaria ed energia secondaria (o intermedia) e talvolta energia finale (o di consumo finale). I set di dati sull’energia pubblicati vengono normalmente regolati in modo da essere internamente coerenti, il che significa che tutti gli stock ei flussi di energia devono bilanciarsi . L’AIE pubblica regolarmente statistiche energetiche e bilanci energetici con diversi livelli di dettaglio e costi e offre anche proiezioni a medio termine basate su questi dati. La nozione di vettore energetico, utilizzata in economia energetica, è distinto e diverso dalla definizione di energia usata in fisica.

Ambiti

I sistemi energetici possono variare in ambito, da locale, municipale, nazionale e regionale, a globale, a seconda delle questioni oggetto di indagine. I ricercatori possono includere o meno misure dal lato della domanda nella loro definizione di sistema energetico. Il gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici ( IPCC ) lo fa, ad esempio, ma copre queste misure in capitoli separati su trasporti, edifici, industria e agricoltura.

Anche i consumi delle famiglie e le scelte di investimento possono rientrare nell’ambito di un sistema energetico. Tali considerazioni non sono comuni perché il comportamento dei consumatori è difficile da caratterizzare, ma la tendenza è quella di includere fattori umani nei modelli. Il processo decisionale familiare può essere rappresentato utilizzando tecniche di razionalità limitata e comportamento basato su agenti . L’ American Association for the Advancement of Science (AAAS) sostiene specificamente che “si dovrebbe prestare maggiore attenzione all’incorporazione di considerazioni comportamentali diverse dal comportamento basato sui prezzi e sul reddito nei modelli economici [del sistema energetico]”.

Servizi energetici

Il concetto di servizio energetico è centrale, in particolare quando si definisce lo scopo di un sistema energetico:

È importante rendersi conto che l’uso dell’energia non è fine a se stesso, ma è sempre diretto a soddisfare bisogni e desideri umani. I servizi energetici sono i fini per i quali il sistema energetico fornisce i mezzi.

I servizi energetici possono essere definiti come servizi forniti attraverso il consumo di energia o che avrebbero potuto essere forniti in tal modo. Più esplicitamente:

La domanda dovrebbe, ove possibile, essere definita in termini di fornitura di servizi energetici, caratterizzati da un’intensità adeguata, ad esempio la temperatura dell’aria nel caso del riscaldamento degli ambienti oi livelli di lux per l’ illuminazione . Questo approccio facilita una serie molto più ampia di potenziali risposte alla domanda di approvvigionamento, compreso l’uso di tecniche energeticamente passive, ad esempio l’ isolamento retrofit e l’illuminazione diurna .

Una considerazione dei servizi energetici pro capite e di come tali servizi contribuiscono al benessere umano e alla qualità della vita individuale è fondamentale per il dibattito sull’energia sostenibile . Le persone che vivono in regioni povere con bassi livelli di consumo di servizi energetici beneficerebbero chiaramente di maggiori consumi, ma lo stesso non è generalmente vero per quelle con alti livelli di consumo.

La nozione di servizi energetici ha dato origine a società di servizi energetici (ESCo) che stipulano un contratto per fornire servizi energetici a un cliente per un periodo prolungato. La ESCo è quindi libera di scegliere i mezzi migliori per farlo, compresi gli investimenti nelle prestazioni termiche e nelle attrezzature HVAC degli edifici in questione.

Standard internazionali

ISO  13600 , ISO 13601 e ISO 13602 costituiscono un insieme di standard internazionali che coprono i sistemi energetici tecnici (TES). Sebbene ritirati prima del 2016, questi documenti forniscono definizioni utili e un quadro per la formalizzazione di tali sistemi. Gli standard descrivono un sistema energetico suddiviso in settori di domanda e offerta, collegati dal flusso di beni energetici commerciabili (o energywares). Ogni settore ha una serie di input e output, alcuni sottoprodotti intenzionali e altri dannosi. I settori possono essere ulteriormente suddivisi in sottosettori, ognuno dei quali soddisfa uno scopo specifico. Il settore della domanda è infine presente per fornire servizi basati su energyware ai consumatori (vedi servizi energetici ).

Riprogettazione e trasformazione del sistema energetico

La progettazione del sistema energetico include la riprogettazione dei sistemi energetici per garantire la sostenibilità del sistema e dei suoi dipendenti e per soddisfare i requisiti dell’accordo di Parigi per la mitigazione del cambiamento climatico . I ricercatori stanno progettando modelli di sistemi energetici e percorsi di trasformazione per le transizioni di energia rinnovabile verso il 100% di energia rinnovabile , spesso sotto forma di documenti di testo sottoposti a revisione paritaria creati una volta da piccoli gruppi di scienziati e pubblicati su una rivista .

Le considerazioni includono la gestione dell’intermittenza del sistema , l’inquinamento atmosferico , vari rischi (come per la sicurezza umana, i rischi ambientali, i rischi di costo e i rischi di fattibilità), la stabilità per la prevenzione delle interruzioni di corrente (inclusa la dipendenza dalla rete o la progettazione della rete), i requisiti delle risorse (compresa l’acqua e minerali rari e riciclabilità dei componenti), requisiti di tecnologia/ sviluppo , costi, fattibilità , altri sistemi interessati (come l’uso del suolo che influisce sui sistemi alimentari ), emissioni di carbonio, quantità di energia disponibile e fattori relativi alla transizione (inclusi costi, manodopera- problemi correlati e velocità di implementazione).

La progettazione del sistema energetico può anche prendere in considerazione il consumo di energia , ad esempio in termini di domanda energetica assoluta, riduzione dei rifiuti e dei consumi (ad es. attraverso un consumo energetico ridotto, maggiore efficienza e tempistiche flessibili), miglioramento dell’efficienza del processo e recupero del calore residuo . Uno studio ha rilevato un potenziale significativo per un tipo di modellazione dei sistemi energetici per “andare oltre i singoli approcci disciplinari verso una sofisticata prospettiva integrata”.


https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_system

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