Feasibility study for installation of on-site energy resources in public buildings

In modern society, the building environments significantly contribute to the energy demand and in some countries account for up to 50% of primary energy consumption. To reduce building energy consumption, new rules and regulations are being increasingly introduced in order to support sustainable construction. However, the rate of new building construction is low in most developed countries (due in part to the recent economic downturn and financial crisis that has blocked the construction market); therefore, efforts are and should focus on existing buildings, especially public buildings, that according to statistics are large and inefficient energy-consumers compared to residential and office buildings. Therefore, in recent years it has become, of considerable interest the search for the models that can predict/estimate energy consumption of buildings because of all the reasons stated above and because of rising costs of energy supply. So, the aim of this thesis is to develop a tool to estimate the building's energy consumption and supply costs by offering a novel approach in demand modelling taking into account user iteration, ambient and geographic condition, electricity and gas tariffs, the techno-economic studies, cost optimality, optimization of the energy supply mix and integration of renewables. Specifically, the work will start with an examination of the available demand modelling tools followed by the description of the case study and detailed demand modelling. Then the energy demand coverage will be assessed and finally the cost sensitivity analysis performed. The final part will investigate the feasibility of the additional on-site PV and CHP generation.

Nella società attuale l’ambiente costruito contribuisce in gran parte alla domanda di energia ed in alcuni paesi è responsabile del 50% del consumo di energia primaria. Per ridurre il consumo energetico degli edifici, nuove norme e regolamenti stanno aumentando il fascino delle costruzioni sostenibili. Tuttavia, il tasso di costruzione è basso nella maggior parte dei paesi sviluppati (dovuto in parte anche alla recente crisi economica e finanziaria mondiale che ha bloccato il mercato delle costruzioni); dunque gli sforzi si stanno e si devono concentrare sugli edifici esistenti, in particolare per gli edifici pubblici, che sono statisticamente più energivori ed inefficienti degli edifici residenziali e per uffici. Di conseguenza, negli ultimi anni, ha assunto notevole importanza la ricerca di modelli che possano prevedere/stimare i consumi energetici degli edifici; questo sia per quanto detto precedentemente sia per il continuo aumento del costo di approvvigionamento energetico. Dunque lo scopo di questa tesi è sviluppare uno strumento per stimare il consumo energetico dell’edificio e le spese di fornitura proponendo un nuovo approccio nella modellazione della domanda che tenga in conto l’interazione dell’utente, l’ambiente e la condizione geografica, l’analisi delle tariffe di accesso a gas ed elettricità, gli studi tecnico-economici, l’ottimizzazione dei costi, l’ottimizzazione del mix di approvvigionamento energetico e l’integrazione di rinnovabili. Nello specifico il lavoro inizierà con l'esame degli strumenti di modellazione della domanda disponibili, seguirà con la descrizione del caso studio e con la modellazione dettagliata della domanda. Verrà poi valutata la copertura della domanda di energia e, infine, sarà effettuata l'analisi di sensitività dei costi. La parte finale studierà la fattibilità della generazione di energia in situ tramite solare fotovoltaico e cogenerazione.