gli strumenti di supporto alla pianificazione … · urban integrated energy planning procedure...
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Pianificazione Energetica a Livello Locale Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Via Giulio Romano n. 41, Roma
Ing. Maurizio Gargiulo,
E4SMA Srl
GLI STRUMENTI DI SUPPORTO ALLA
PIANIFICAZIONE ENERGETICA LOCALE DI
LUNGO PERIODO
Prof. Stefano Paolo Corgnati,
LAME, Politecnico di Torino
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
EDIFICI CITTADINI ENERGIA
ATTIVITA’ DI PIANIFICAZIONE ENERGETICA URBANA
1.Caratterizzazione
energetica del parco
edilizio
2.Analisi di scenario di
lungo periodo
3.Supporto alle
decisioni
Attività Principali
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
LE FASI DI PIANIFICAZIONE ENERGETICA URBANA
Urban Integrated Energy Planning Procedure
Phase I. Preparation
•Building stock data collection
•GIS platform
•Stakeholders’ involvement
•Definition of a shared city vision
Phase II. Detailed Urban building Energy Modelling
•Urban Building Energy Modeling
•Urban Comprehensive
•Energy System Models
Phase III. Prioritization and Decisional Process
•Multicriteria Spatial Decision Support System
Phase IV. monitoring
•Post-intervention actions to ensure a successful implementation
Esistono numerosi strumenti di pianificazione energetica, ma non
esiste una linea guida condivisa o un framework teorico
riconosciuto a supporto dei pianificatori.
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ENEA, 22 maggio 2017, Roma
c c
LA CARATTERIZZAZIONE ENERGETICA DEL PARCO EDILIZIO
ID1 ID2
ID1
ID2
TOP VIEW: Perimeter (P) and Base Surface (BFA)
FRONTAL VIEWS: Volume (V), Contiguities (C),
External Surface (S)
H
2
H
1
V1 = BFA1 *H1
V2 = BFA2 *H2
C = L* H2
S1 = BFA1*2 + P1*H1 –
C
S2 = BFA2*2 + P2*H2 –
C
S/V_1 = S1/V1
S/V_2 = S2/V2
I
D
2 H
1
H
2
ID1
L
BUILDINGS GEOMETRY
MUNICIPAL TECHNICAL MAP: construction
period, number of floors (H), census tract
CENSUS SECTIONS DATA: Population,
buildings’ occupation, etc.
ENERGY ANALYSES: Assessing the energy consumption of reference buildings
CREATION OF A GIS PLATFORM
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
ANALISI DI SCENARIO DI LUNGO PERIODO: SIMULAZIONE
“The key to proper buildings and district heat technologies integration is
that the entire effort be properly planned, coordinated and implemented
over a long enough period to engage stakeholders and allow for capital
investment planning.”
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
ANALISI DI SCENARIO DI LUNGO PERIODO: OTTIMIZZAZIONE
Optimized investment strategies should be planned in a holistic and integrated framework
taking into account long term cross-sectoral interactions (e.g. with scenario tools).
TIMES model for the city of Torino to support the definition of Energy Plans and energy
strategies
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ENEA, 22 maggio 2017, Roma
PIANIFICAZIONE ENERGETICA LOCALE: SFIDE E BARRIERE
1.Assenza di linee guida condivise
2.Problema dati (raccolta/elaborazione/privacy)
3.Cambiamento richiede sforzi (competenze,
strumenti, tempo, personale..)
4. Mancanza approccio partecipativo
PRINCIPALI BARRIERE
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
Profilo Societario
• Realizza analisi e strumenti per lo studio di sistemi integrati dal punto di vista
Energetico/Economico/Ingegneristico ed Ambientale.
• Supporta i responsabili decisionali nel processo di indagine e pianificazione
nel medio-lungo termine.
• Specializzata nella modellazione dei sistemi energetici su diverse scale
geografiche (Nazioni, Regioni e Città).
Per testare diverse ipotesi tecnologiche e politiche energetico-ambientali in modo
integrato.
Analizzando gli effetti in termini di emissioni, consumi, costi ed investimenti
necessari.
• Partecipa attivamente alle attività dell’ETSAP, uno dei Technology
Collaboration Programme dell’Agenzia Internazionale dell’Energia.
• Utilizza i seguenti strumenti:
Modelli TIMES costruiti ad hoc per le diverse scale di analisi.
Modelli multi-criteriali quali PROMETHEE.
Altri strumenti di simulazione a livello settoriale e/o integrato (LEAP).
• Partecipa a progetti di ricerca Europea e collabora con Universita’ e Centri di
Ricerca in diverse parti del mondo.
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Gli strumenti utilizzati
MARKAL/TIMES (Market Allocation / The Integrated MARKAL-EFOM System) • Modello matematico (LP) di un sistema energetico integrato di una o più regioni;
• Approccio bottom-up basato su database tecnologicamente ricchi per la stima delle dinamiche
energetiche su un orizzonte temporale.
• Assume esogenamente le domande di servizio energetico.
• L’obiettivo del modello è il soddisfacimento della domanda con il minimo costo del sistema
all’interno di una serie di vincoli (es. minimo utilizzo di tecnologie rinnovabili, standard di
efficienza energeticaa, etc.)
• Viene utilizzato per modelli Nazioanli, Regionali e per Città.
PROMETHEE (Tool multi-criteriale) Visual PROMETHEE è un software multi-criteriale di supporto alle decisioni (MCDA).
È stato disegnato per:
• valutare diverse possibili decisioni o elementi secondo diversi criteri spesso conflittuali.
• ordinare le possibili decisioni dalla migliore alla peggiore.
• valutare le decisioni di maggiore consenso quando diversi decisori hanno punti di vista
contrastanti.
• Giustificare o invalidare decisioni sulla base su elementi «oggettivi».
Usa approcci di tipo «outranking» (surclassamento) per definire il modo in cui il decision maker
confronta due azioni (comparazione a coppie). Questo approccio non richiede al decisore di definire
ciò che è buono o ciò che è male.
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ENEA, 22 maggio 2017, Roma
Parole chiave: integrato / partecipativo / multi-modello
Il progetto EU FP7 InSmart (Integrative Smart City Planning) http://www.insmartenergy.com/ :
• Mette insieme città, organizzazioni scientifiche ed industriali.
• Disegna ed implementa una metodologia “comprensiva” per supportare la pianificazione
sostenibile (focus: energia).
• Utilizza un approccio (tools) alla pianificazione di tipo integrato e multidiscilpinare.
Risultati
Le misure piu’ adatte
(investimenti, azioni),
sul breve-medio termine
(2020-2030) per uno
sviluppo sostenibile del
sistema energetico delle
4 cittta’ Europee.
Citta’ e partners
NOTTINGHAM
CESENA
TRIKALA EVORA
Modelli Urbani: Il Progetto InSmart
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
Obiettivi Condivisione delle alternative (scenari)
Identificazione dei criteri di valutazione
Attribuzione dei “pesi” che descrivono
l’importanza relativa dei criteri
Modelli Urbani: Il Progetto InSmart
Stakeholder meetings
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
Approccio PAES Approccio INSMART
Metodologia Top-down:
Azioni legate a obiettivi nazionali
"scalati" su un contesto locale
Bottom-up:
Guidato da azioni di pianificazione
urbana e territoriale
Settori Residenziale, Terziario, Pubblica
amministrazione (Agricoltura,
Industria)
Residenziale, Trasporti, Pubblica
amministrazione
Azioni Dirette (interne al sistema) e
Indirette (esterne al sistema) Dirette (interne al sistema)
Variabili decisionali Interne e Esterne alla municipalita' Interne alla municipalita'
Emissioni CO2, CH4, N2O (CO2 equivalenti) CO2, SOx, particolato
Allocazione interventi Simulata Ottimale (vincolata)
Modelli Urbani: Il Progetto InSmart
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
Approccio ed obiettivi del PAES
• Riduzione del 20% delle emissioni pro-capite (rispetto al1995).
• Ridurre entro il 2020 le emissioni pro-capite a 2,9 tonnellate di CO2.
• Riduzione di 133.000 tonnellate rispetto allo scenario “business as usual”.
Approccio INSMART
• Le opzioni “A” ed “F” sono quelle che meglio rispondono alle condizioni imposte
al sistema Cesena (dall’analidi MCDA). • Al 2030 l’opzione “A” riduce del 13,9% le emissioni
rispetto a quelle “equivalenti” del 1995.
Rispetto ad una evoluzione “BaU”, la
corrispondente riduzione e’ di circa 104.000
tonnellate al 2030.
Il valore di emissioni (tonnellate per capita) si
riduce da 3,7 (nel 2013) a 2,6 (nel 2030).
• Al 2030 l’opzione “F” riduce del 16,9% le emissioni
rispetto a quelle “equivalent” del 1995.
Rispetto ad una evoluzione “BaU” la
corrispondente riduzione e’ di circa 113.000
tonnellate al 2030.
Il valore di emissioni (tonnellate per capita) si
riduce da 3,7 (nel 2013) a 2,5 (nel 2030).
Modelli Urbani: Il Progetto InSmart
Risultati a confronto
Pianificazione Energetica a Livello Locale: Esperienze e Condivisione
ENEA, 22 maggio 2017, Roma
Via Livorno 60 – Environment Park
Torino, Italy
+39 011.225.7351
e4sma.com
Twitter: @E4SMAsrl
LinkedIn: E4SMA
:
Ing. Maurizio Gargiulo
Google Scholar
Prof. Stefano Corgnati
REFERENCE PUBLICATIONS
o Delmastro, C.; Mutani, G.; Corgnati, S. P.
(2016). A supporting method for selecting
cost-optimal energy retrofit policies for
residential buildings at the urban scale.
In: ENERGY POLICY, 99, 42-56
o International Energy Agency, (2016).
Energy Technology Perspectives 2016
Towards Sustainable Urban Energy
Systems, “Energy conservation and low
carbon district heating in Turin”, Chapter
4, 202-205.
o Becchio, C.; Corgnati, S.P; Delmastro, C.;
Fabi, V.; Lombardi, P. (2016) . The role of
nearly-zero energy buildings in the
transition towards Post-Carbon Cities. In:
SUSTAINABLE CITIES AND SOCIETY, vol.
27, pp. 324-337.