La MOO applicata a sistemi CHP-DHN: vantaggi e svantaggi dei vari metodi

La MOO si presta bene ad essere utilizzata come tecnica per l'ottimizzazione dei sistemi CHP-DHN trattati in questo lavoro. Infatti, come si è già avuto modo di constatare, sono diversi i fattori che determinano la qualità di un impianto cogenerativo per teleriscaldamento; agire nella progettazione tenendo conto di un aspetto soltanto darebbe come risultato delle scelte sbilanciate. È necessario, invece, approcciarsi alla progettazione tenendo presente che gli obiettivi da conseguire sono diversi e che spesso sono contrastanti tra di loro, richiedendo quindi scelte di compromesso.

Secondo quanto visto fin qui, gli obiettivi individuabili nella progettazione sono diversi:  massimizzazione dell'efficienza energetica;

 massimizzazione del PES;  minimizzazione del PEF;

 massimizzazione dello share di cogenerazione;

 massimizzazione del numero di ore equivalenti di funzionamento;  massimizzazione del rendimento della rete di distribuzione termica;

127  minimizzazione delle emissioni di CO2;

 minimizzazione dei costi di installazione, gestione e manutenzione;  massimizzazione del VAN;

 massimizzazione del guadagno dalla vendita di energia.

A questi, di volta in volta, si potrebbero aggiungere vari obiettivi, a seconda delle esigenze legate alla progettazione nel caso specifico.

Tuttavia, lo scopo di questo lavoro è quello di fornire una metodologia che consenta un approccio generale al tema della progettazione di impianti CHP-DHN e che costituisca uno strumento sempre valido per un'analisi comparativa di varie tecnologie, configurazioni impiantistiche e logiche operative. Per permettere questo, si è ritenuto opportuno considerare un fattore non sempre tenuto nella dovuta considerazione, ossia l'efficienza exergetica. In particolare, lo studio vuole porre l'attenzione sull'aspetto exergetico introducendo un sistema di penalizzazione economica delle irreversibilità.

Considerato ciò, si può eseguire una breve analisi delle tecniche risolutive fin qui viste, per comprendere quale possa essere la più adatta a mettere in atto questa metodologia di analisi e progettazione.

 L'UFM si presta bene ad essere applicato nell'ambito di cui si tratta, alla luce delle osservazioni appena fatte. Proprio la variante qui presentata prevede l'assegnazione di fattori peso a ciascun obiettivo: nel caso si adotti un sistema di penalizzazione, ovviamente il fattore peso deve essere inversamente proporzionale al fattore di penalizzazione, cosicché all'aumentare di quest'ultimo si abbia una diminuzione del primo e conseguentemente una diminuzione del valore assunto dalla funzione utilità.  L'IUFM si basa sullo stesso principio del primo, ma è volto ad una minimizzazione

invece che ad una massimizzazione, dunque può essere adottato al posto dell'UFM per questioni di preferenze nella schematizzazione, senza l'apporto di sostanziali modifiche concettuali.

 Il GCM prevede di minimizzare una funzione degli scostamenti relativi (potenza p- esima) della funzione obiettivo rispetto alla stessa calcolata secondo la soluzione singolarmente ottimale. L'idea di base è buona, ma non si concilia molto bene con la possibilità di attribuire dei fattori di penalizzazione; andrebbe, dunque, eventualmente modificata nel caso di interesse ad applicarla in questa trattazione.

 Il BOFM prende in considerazione l'obiettivo di massima importanza ed esegue l'ottimizzazione tenendo conto delle altre funzioni obiettivo tramite la definizione di

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intervalli di accettabilità. Questo, per certi aspetti, potrebbe risultare un buon metodo da applicare ai sistemi CHP-DHN, soprattutto per il fatto che, per molti indicatori e parametri, è individuabile un valore minimo o massimo, oppure proprio un intervallo di accettabilità, e ciò darebbe la possibilità di eseguire un'ottimizzazione di questo tipo. Tuttavia, se si intende lavorare basandosi sul concetto di penalizzazione delle irreversibilità, probabilmente non è la tecnica più adatta ad implementare questo tipo di logica, dunque va prevista una formulazione che consenta di muoversi su questa linea.

 Il LM, seppur valido come metodo, risulta difficilmente applicabile ai nostri fini per la difficoltà di definire una vera e propria scala di priorità degli obiettivi.

 Il GPM prevede di definire un valore di riferimento per ciascuna funzione obiettivo. Un metodo di questo tipo risulta valido qualora si abbia da un lato la possibilità di determinare tale valore, e dall'altro l'interesse a farlo. Tuttavia, talvolta è più facile trovare delle soglie minime o massime consentite piuttosto che dei valori obiettivo a cui far riferimento, quindi non è detto che un metodo di questo tipo sia di facile implementazione nei problemi trattati in questo lavoro.

Ciò che accomuna tutti i metodi risolutivi analizzati è il fatto che, se implementati attraverso l'uso disordinato di indicatori di vario tipo, rischiano di fornire soluzioni non ottimali. In realtà, questo aspetto è accentuato da una caratteristica propria dei sistemi in analisi: pur essendo le utenze caratterizzate da una domanda variabile istante per istante, e quindi in maniera continua, gli impianti cogenerativi sono soggetti ad una certa rigidità e ad una limitata flessibilità di esercizio, che li rende discreti. Questo complica non poco la valutazione nella fase progettuale.

Sicuramente, agendo nel modo opportuno sulla scelta degli indicatori atti a descrivere un sistema, seppur nella limitazione costituita dalla suddetta caratteristica, si può ottenere una metodologia di ottimizzazione che risulti adeguata ed efficace nel suo scopo. Si può quindi dire che tutti i metodi fin qui visti possono essere implementati per ottenere ottimizzazioni di tipo multi-obiettivo per sistemi CHP-DHN.

Tuttavia, alla luce delle osservazioni fatte nell'analisi dei singoli metodi, si sceglie di scartare quelli facenti ricorso ad una gerarchia vera e propria degli obiettivi (BOFM, LM), in quanto si ritiene che soffermarsi su una scelta strategica di questo tipo possa limitare i risultati ottenibili in questa trattazione. Allo stesso modo, essendo difficile implementare un metodo avente gli

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scopi preposti in questo lavoro attraverso la definizione di valori obiettivo singolarmente ottimali, si rinuncia all'utilizzo di metodi che si muovano in questo senso (GCM,GPM). Vista la doppia natura degli obiettivi imposti alla metodologia che si intende sviluppare, invece, e dato che si vuole ricorrere ad un criterio di penalizzazione, si procede a formulare un problema progettuale basato sul criterio UFM, il quale, facendo uso di funzioni peso, si rivela particolarmente adatto.