Modellazione bottom-up del settore residenziale italiano : sviluppo, validazione e applicazione per la valutazione di percorsi di decarbonizzazione

The residential sector accounts for approximately 27% of the final energy consumption in Europe. Sustainable development goals have been set by the United Nations for 2030 and, subsequently, by the European Union, leading to the definition of National strategies, i.e. “Strategia Energetica Nazionale” (SEN) and “Piano Nazionale Integrato per l’Energia” (PNIEC). It is worth noting that national strategies are based on energy modelling approaches to support planning on the short-, medium-, and long-terms. Above-mentioned PNIEC poses peculiar and precise goals in terms of the shares of renewable energy sources, within the power production sectors, and energy efficiency in the residential sector. In this broader framework, this thesis contributes to the existing discussion by proposing a bottom-up modelling approach to compute the electrical and thermal energy consumption of the residential sector. The modelling approach is based on micro-data describing the household consumption patterns, obtained by the Italian Institute of Statistics (ISTAT) and shared with Ricerca sul Sistema Energetico within an agreement. The proposed model is described, commented and validated within a global and a local perspective. On a global point of view, the model is validated by comparing the modelling outcomes with national aggregated historical data (TERNA, IEA data); conversely, on a local point of view, the model is validated by comparing the modelling outcomes with the available micro-data of the different households. Finally, this thesis concludes with a discussion of the decarbonisation pathways within the residential sector, aiming to provide precise guidelines of the preferential pathways to be pursued for a decarbonisation of the Italian households.

Il settore residenziale contribuisce a circa il 27% dei consumi finali di energia in Europa. Le Nazioni Unite hanno posto degli obiettivi al 2030 per lo sviluppo sostenibile, successivamente trattati nello specifico dall’Unione Europea, portando alla definizione di strategie nazionali come la “Strategia Energetica Nazionale” (SEN) e il “Piano Nazionale Integrato per l’Energia” (PNIEC). Le strategie nazionali si basano su approcci di modellizzazione energetica per supportare la pianificazione a breve, medio e lungo termine. Il PNIEC definisce obiettivi specifici in termini di quote di energia da fonti rinnovabili, nei settori della produzione di potenza, e di efficienza energetica relativa al settore residenziale. In questo contesto, il presente lavoro di tesi contribuisce alla discussione esistente proponendo un approccio di modellazione bottom-up per il calcolo dei consumi energetici elettrici e termici del settore residenziale. L’approccio modellistico si basa su micro-dati che descrivono le abitudini di consumo delle famiglie, ottenuti dall’Istituto Nazionale di Statistica (ISTAT) e condivisi con Ricerca sul Sistema Energetico nell’ambito di un accordo. Il modello proposto viene descritto, analizzato e validato a livello globale e locale. Dal punto di vista globale, il modello è validato confrontando i risultati della modellazione con dati storici nazionali aggregati (dati TERNA, IEA); al contrario, dal punto di vista locale, il modello è validato confrontando i risultati della modellazione con i micro-dati disponibili delle diverse famiglie. Infine, la tesi si conclude con una discussione sui percorsi di decarbonizzazione del settore residenziale, con l’obiettivo di fornire linee guida precise sui percorsi preferenziali da seguire per la decarbonizzazione del settore residenziale italiano.