Cos'è la modellazione Multi-Energy Hub?
La modellazione Multi-Energy Hub valuta elettricità, calore, raffrescamento, gas, idrogeno e accumulo insieme in un unico modello di ottimizzazione. Questa pagina spiega il metodo, perché conta per la pianificazione energetica di quartiere e come funziona in pratica.
Cos'è un hub energetico?
Un hub energetico è un nodo in un sistema energetico in cui più vettori energetici — elettricità, calore, raffrescamento, gas, idrogeno — vengono convertiti, accumulati e distribuiti. Il concetto appare nella letteratura accademica sui sistemi energetici come quadro di modellazione degli impianti che ricevono più ingressi energetici e forniscono più uscite energetiche attraverso combinazioni di tecnologie di conversione e di accumulo.
Un edificio con una caldaia a gas è un semplice hub monovettore. Una centrale energetica di quartiere con PV solare, una pompa di calore, un accumulo a batteria, una caldaia a gas di riserva e un accumulatore termico è un Multi-Energy Hub.
La modellazione Multi-Energy Hub è la pratica computazionale di rappresentare questi nodi matematicamente — definendone le opzioni tecnologiche, i vincoli e le connessioni — per poi ottimizzare sull'insieme di essi simultaneamente per trovare la configurazione di sistema che risponde meglio agli obiettivi specificati in termini di costo, CO₂, capacità o una combinazione.
Hub monovettore
Una caldaia a gas che alimenta il fabbisogno di calore di un edificio. Un vettore di ingresso, un vettore di uscita, nessun accoppiamento settoriale.
Multi-Energy Hub
Una centrale energetica di quartiere con PV solare, una pompa di calore, un accumulo a batteria, una caldaia a gas di riserva e un accumulatore termico. Più vettori interagiscono — la pompa di calore trasforma l'elettricità a buon mercato della notte in calore accumulato; la batteria assorbe il surplus solare.
Sistema multi-hub
Più hub connessi da collegamenti di rete — tubazioni di teleriscaldamento, cavi elettrici — costituiscono un modello di sistema energetico su scala di quartiere o di città. La scala va da un singolo edificio a una zona comunale.
Cosa contiene un modello Multi-Energy Hub
Un modello completo comprende cinque componenti. Ciascuno è necessario — l'assenza di uno di essi produce risultati su cui non ci si può fidare per decisioni di pianificazione.
Tecnologie candidate
L'insieme delle tecnologie di conversione e di accumulo consentite in ogni hub — PV solare, pompa di calore, caldaia a gas, batteria, accumulatore termico, elettrolizzatore, gruppo di cogenerazione, ecc. Il modello ottimizza il sottoinsieme da installare e a quale capacità.
Profili di carico orari
La domanda per ogni vettore energetico — elettricità, calore, raffrescamento e altri — a risoluzione oraria su un anno di riferimento. La risoluzione oraria è necessaria per catturare le interazioni temporali tra produzione, accumulo e domanda.
Parametri di costo e di prestazione
Costo di investimento, rendimento, durata di vita e costo di manutenzione per ogni tecnologia candidata. Sono i dati di input che l'ottimizzazione usa per valutare l'economia sul ciclo di vita di ogni configurazione.
Vincoli di bilancio energetico
Vincoli matematici che garantiscono che l'offerta soddisfi la domanda in ogni hub e a ogni ora. Sono le equazioni che rendono il modello fisicamente coerente — nessuna energia appare dal nulla, e nessuna domanda resta insoddisfatta.
Funzione obiettivo
Il bersaglio che l'ottimizzazione minimizza o massimizza — tipicamente il costo sul ciclo di vita, le emissioni di CO₂ o un compromesso Pareto tra i due. La funzione obiettivo determina cosa significa 'ottimale' per il progetto specifico.
Il metodo di ottimizzazione usato per risolvere questo modello si chiama programmazione lineare mista intera (MILP). Per una spiegazione dettagliata di come funziona l'ottimizzazione MILP e dei motivi per cui è adatta alla progettazione dei sistemi energetici, vedi la pagina sull'ottimizzazione MILP per i sistemi energetici.
Domande poste di frequente
Cos'è un Multi-Energy Hub?
Un hub energetico è un nodo in un sistema energetico che converte, accumula e distribuisce simultaneamente più vettori energetici — elettricità, calore, raffrescamento, gas e idrogeno. Un Multi-Energy Hub modella tutte le tecnologie di conversione e di accumulo di un sito insieme, consentendo di catturare e ottimizzare le interazioni di accoppiamento settoriale.
In cosa la modellazione Multi-Energy Hub si differenzia dalla modellazione tradizionale dei sistemi energetici?
Gli approcci tradizionali modellano i vettori energetici in studi separati. La modellazione Multi-Energy Hub colloca tutti i vettori, tutte le tecnologie e tutte le loro interazioni in un unico modello matematico, rivelando opportunità di ottimizzazione che gli studi monovettore mancano.
A quale scala di progetto è adatta la modellazione Multi-Energy Hub?
Il metodo si applica da un singolo edificio ai sistemi su scala cittadina. I singoli hub possono rappresentare edifici, isolati, campus o impianti industriali.
La modellazione Multi-Energy Hub è la stessa cosa dell'IA o del machine learning?
No. La modellazione Multi-Energy Hub si fonda sull'ottimizzazione matematica — tipicamente l'ottimizzazione MILP. È deterministica: gli stessi dati di input producono sempre gli stessi risultati.
Quale software viene usato per la modellazione Multi-Energy Hub?
Sympheny è una piattaforma cloud costruita specificamente per la modellazione Multi-Energy Hub. Offre un costruttore di hub con GIS, un database di tecnologie e un motore di ottimizzazione MILP che valuta oltre 50'000 combinazioni per esecuzione.
Vedete la modellazione Multi-Energy Hub su un progetto come il vostro
Prenotate una demo di 30 minuti. Vi presenteremo una configurazione di progetto, mostreremo come gli hub vengono configurati e connessi, e avvieremo uno scenario affinché possiate vedere gli output prima di impegnarvi.
