Con il progetto AUTENS l’Università di Pisa scommette sulle comunità energetiche sostenibili

Un progetto per rivoluzionare il paradigma della domanda/offerta di energia. È questo l’ambizioso scopo del progetto AUTENS (Autarchia Energetica Sostenibile), totalmente finanziato dall’Università di Pisa nell’ambito del programma PRA 2020, e che punta alla creazione di comunità energetiche autonome, in cui l’approvvigionamento energetico è garantito da fonti totalmente rinnovabili, ma, soprattutto, la domanda di energia si deve adattare alle risorse disponibili al momento.
“Nel paradigma attuale – spiega Giuseppe Anastasi, docente di Ingegneria informatica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e responsabile scientifico del progetto – a fronte di un fabbisogno di energia (ad esempio, produzione oraria di acqua calda a una certa temperatura), si progetta un sistema energetico che lo soddisfi, cercando al tempo stesso di massimizzare le cosiddette 4E, ovvero le prestazioni energetiche, exergetiche (quanto dell’energia prodotta è effettivamente convertibile in lavoro meccanico), economiche e ambientali. Quindi il fabbisogno di energia costituisce un vincolo da rispettare per il fornitore, che metterà a punto delle soluzioni per soddisfarlo. Nella prospettiva dell’autonomia energetica è necessario invece rovesciare questo paradigma e prevedere uno scenario in cui sarà necessario adattare le richieste di energia degli utilizzatori (anche negoziando i consumi per usi civili con quelli per uso industriale) con le risorse energetiche disponibili, in termini sia di consumi complessivi che di distribuzione oraria”.
Per fare questo, il progetto prevede la formazione di “comunità energeticamente autarchiche”, che aggreghino gruppi di edifici di vario tipo (abitazioni, edifici commerciali e industriali) e siano provviste di sistemi elettrici e termici alimentati da sole fonti rinnovabili prodotte localmente e che lavorano in sinergia. Questo richiede una stretta integrazione di tecnologie ICT, intelligenza artificiale e scienze sociali.
“Intendiamo esaminare situazioni in cui non è possibile, o sostenibile, fruire della rete elettrica e del gas – aggiunge Marco Raugi, professore ordinario di Elettrotecnica presso il Dipartimento dell’Energia, dei sistemi, del territorio e delle costruzioni e presidente del Centro interdipartimentale di ricerca sull'energia per lo sviluppo sostenibile (CIRESS) dell'Università di Pisa - e quindi l’utilizzazione di energia di una “comunità energetica” deve essere realizzata con sole fonti rinnovabili da produrre in loco attraverso energia solare, eolica, geotermica e da biomasse. Il progetto si propone anche la realizzazione di alcuni dimostratori per misurare le prestazioni di componenti come i pannelli solari ibridi termici/fotovoltaici, gli impianti a pompa di calore geotermica, gli accumuli a cambiamento di fase, e l’implementazione di un sistema di monitoraggio e controllo con algoritmi di machine learning”.
“Siamo consapevoli delle grosse implicazioni culturali di questo progetto – conclude Raugi – che esige un cambio di ottica e stile di vita radicali, e l’accettazione che l’energia non può più essere disponibile in ogni momento e per tutti, ma la domanda si deve adattare alla produzione attuale e a tutte e richieste della propria “comunità”. Tuttavia, dobbiamo fare i conti con il fatto che le risorse del pianeta non sono infinite, e modelli di sviluppo basati su una disponibilità sempre crescente di energia non sono compatibili con le risorse limitate del pianeta. La formazione di comunità energetiche che in modo autosufficiente soddisfino ai propri bisogni può aiutare a superare questa contraddizione. La sfida è quella di modificare le abitudini di consumo degli appartenenti alle comunità in modo radicale in nome della sostenibilità e dell’adattamento alle disponibilità del pianeta. Per questo motivo, AUTENS avvierà anche una indagine socio-economica per tracciare vari profili di esigenze energetiche elettriche e termiche e comprendere l'accettabilità sociale degli scenari di autarchia energetica prefigurati, inclusa la disponibilità a cambiamenti negli stili di consumo energetico a fronte di una disponibilità di energia limitata e della negoziazione con i consumi per le attività produttive”.
Il team di ricerca di AUTENS è composto da docenti dell’Università di Pisa ed è ampiamente interdisciplinare, includendo docenti e ricercatori di Ingegneria dell’Energia, Ingegneria dell’Informazione, e poi di Informatica, Economia, Farmacia e Giurisprudenza.