MEVA – Modello Energetico Vettoriale Avanzato

Perché il chilowattora non basta più per descrivere il valore di un vettore energetico

Dalla misura dell’energia a una rappresentazione multidimensionale dei sistemi energetici

La transizione energetica sta trasformando profondamente il modo in cui produciamo, distribuiamo e utilizziamo l’energia. L’integrazione delle fonti rinnovabili, la crescente elettrificazione dei consumi, lo sviluppo dell’idrogeno, dei sistemi di accumulo e delle reti intelligenti stanno rendendo il sistema energetico sempre più complesso.

In questo contesto, la semplice misura dell’energia, pur rimanendo fondamentale, non sempre è sufficiente per descrivere tutte le caratteristiche di un vettore energetico.

Da questa riflessione nasce MEVA – Modello Energetico Vettoriale Avanzato, un framework metodologico sviluppato da Think Green Technologies R&D S.r.l. per rappresentare l’energia secondo una prospettiva multidimensionale.

Il chilowattora continua a essere corretto

Il chilowattora (kWh) rappresenta l’unità universale con cui misuriamo l’energia.

La sua validità non è in discussione.

Un chilowattora di energia elettrica e un chilowattora di energia termica rappresentano la stessa quantità di energia, in piena coerenza con la prima legge della termodinamica, che esprime il principio di conservazione dell’energia.

Tuttavia, nella pratica ingegneristica, due vettori energetici che forniscono la stessa quantità di energia finale possono differire significativamente sotto altri aspetti.

Ad esempio:

• quantità di energia primaria necessaria per renderli disponibili;
• tecnologia utilizzata per produrli;
• qualità termodinamica della forma energetica;
• capacità di compiere lavoro utile;
• complessità della filiera energetica.

Il chilowattora misura perfettamente la quantità di energia, ma non descrive il contesto nel quale quella stessa energia è stata prodotta e resa disponibile.

Un esempio semplice

Consideriamo una comune resistenza elettrica.

Dal punto di vista del dispositivo, la conversione è estremamente efficiente:

1 kWh elettrico → circa 1 kWh termico

Il rendimento della resistenza è quindi prossimo al 100%.

Tuttavia, la situazione cambia se osserviamo l’intera filiera energetica.

Per rendere disponibile quel chilowattora elettrico potrebbe essere stato necessario utilizzare una quantità significativamente maggiore di energia primaria, in funzione del sistema di produzione adottato, del mix energetico nazionale e delle perdite lungo la catena di conversione.

La resistenza continua quindi ad essere altamente efficiente.

Ciò che cambia è il contesto energetico necessario per alimentarla.

Questa distinzione rappresenta uno dei concetti fondamentali alla base del progetto MEVA.

Misurare l’energia e descrivere il vettore energetico

MEVA introduce una distinzione metodologica molto semplice.

Misurare l’energia e descrivere un vettore energetico sono due operazioni differenti ma complementari.

Il chilowattora continua a svolgere il proprio ruolo di misura universale.

MEVA propone invece di rappresentare ogni vettore energetico attraverso tre coordinate fondamentali:

$$V=(E,\alpha ,\psi )$$

dove:

• E rappresenta l’energia finale disponibile;
• α descrive il rapporto tra energia primaria associata ed energia finale, in funzione della filiera energetica;
• ψ rappresenta la qualità termodinamica del vettore energetico mediante un indicatore exergetico.

In questo modo diventa possibile integrare, in un’unica rappresentazione, informazioni che oggi vengono generalmente analizzate separatamente.

Le coordinate del modello

Uno degli aspetti innovativi di MEVA consiste nella distinzione tra le caratteristiche proprie del vettore energetico e quelle del sistema che lo produce.

Coordinate intrinseche

Appartengono direttamente al vettore energetico.

Comprendono:

• energia finale disponibile (E);
• qualità termodinamica (ψ).

Coordinate contestuali

Descrivono invece la filiera energetica.

Nel modello MEVA questa informazione è rappresentata dal parametro α, che esprime il rapporto tra energia primaria ed energia finale.

In questo modo è possibile distinguere chiaramente le proprietà fisiche dell’energia dalle caratteristiche del sistema che la rende disponibile.

Perché nasce MEVA

L’evoluzione del sistema energetico richiede strumenti sempre più evoluti per analizzare scenari caratterizzati da:

• produzione distribuita;
• fonti rinnovabili;
• accumuli energetici;
• pompe di calore;
• idrogeno;
• reti intelligenti;
• comunità energetiche;
• elettrificazione dei processi industriali.

In questi contesti diventa sempre più utile poter confrontare non soltanto la quantità di energia disponibile, ma anche il percorso con cui essa è stata prodotta e la sua qualità termodinamica.

MEVA nasce come proposta metodologica per supportare questa nuova modalità di rappresentazione.

Un framework aperto alla ricerca

Il modello è stato concepito come una piattaforma aperta.

Accanto alle tre coordinate fondamentali, future evoluzioni potranno integrare ulteriori indicatori dedicati, ad esempio:

• sostenibilità ambientale;
• disponibilità delle risorse;
• resilienza del sistema;
• indicatori economici;
• prestazioni complessive della filiera.

L’obiettivo è costruire un linguaggio descrittivo capace di accompagnare l’evoluzione del sistema energetico senza modificare i principi della termodinamica o gli strumenti consolidati dell’ingegneria energetica.