Simulation of domestic heat pump and building inertia to provide grid flexibility

The growing demand for electricity, the increasing penetration of non-programmable renewable sources and the prospect of reducing the role of thermoelectric power plants make it necessary to find new subjects capable of providing ancillary services to the electric grid. This work studies how much flexibility a house heated with a heat pump can offer while ensuring thermal comfort. The case studied concerns a single-family house that has radiant floor heating and an inverter air source heat pump. The building offers its availability on a typical winter day in the morning between 9:00 and 11:00 and in the afternoon between 16:00 and 20:00, and is paid for the capacity made available. On a winter day, offering flexibility leads to shifting consumption during the day rather than increasing it. This makes offer the available electrical power to ancillary services economically convenient. Finally, six sensitivity analyses were performed to investigate how the results change in the case of a very cold day, a mid-season day, a newly constructed building, fan coil heating, different electricity prices during the day and in the case of a geothermal heat pump.

La crescente domanda di energia elettrica, l'aumento della penetrazione delle fonti rinnovabili non programmabili e la prospettiva di ridurre il ruolo delle centrali termoelettriche rendono necessario trovare nuovi soggetti in grado di fornire servizi ancillari alla rete elettrica. Questo lavoro studia quanta flessibilità può offrire un'abitazione riscaldata con una pompa di calore garantendo al contempo il comfort. Il caso studiato riguarda una casa monofamiliare dotata di riscaldamento a pavimento e di una pompa di calore inverter ad aria. L'edificio offre la sua disponibilità in una tipica giornata invernale al mattino tra le 9:00 e le 11:00 e nel pomeriggio tra le 16:00 e le 20:00 e viene remunerato per la capacità resa disponibile. In una giornata invernale, offrire flessibilità porta a spostare i consumi durante la giornata piuttosto che aumentarli. Ciò rende economicamente conveniente offrire ai servizi ancillari tutta l'energia elettrica disponibile. Infine, sono state eseguite sei analisi di sensitività per indagare come cambiano i risultati nel caso di una giornata molto fredda, di una giornata di mezza stagione, di un edificio di nuova costruzione, con riscaldamento a fan coil, diversi prezzi dell'elettricità durante la giornata e nel caso di una pompa di calore geotermica.