Energy communities and collective self-consumers : a legislative, technical and economic feasibility assessment of a modelled Italian solution

This thesis aims at evaluating the impacts related to the introduction of energy collectives through renewable energy in the European and the Italian legislative, as well as the technical adaptations and challenges that manifest during the forming of this new business model. Energy Communities represent a relevant tool for the development of sustainability in the local and broader society. The United Nations has set stringent objectives to be followed in order to reach sustainability, seeking new opportunities and innovative business models. As a result, collective prosumerism starts to emerge, touching the new energy trends that evolve. These new distributed energy generating systems, allow the community members to manage their own energy systems and actively participate in the energy sector. The objective of this thesis is to follow the legislative, technical, and economic aspects of the introduction of the collective self-producing systems and create a model by which the positive benefits will be identified – from an economical, social and environmental perspective. The thesis firstly analyses the regulatory context in which these collective systems are emerging. In Europe, two relevant directives are issued which define different energy collective types: RED II (Renewable Energy Directive) for Renewable Energy Communities and IEMD (Internal Electricity Market Directive) for Citizen Energy Communities. These directives defined on a European Level are also supposed to be implemented into national laws of the Member States in a limited timeframe. The research then focuses on the implementation of these directives in Italy, starting from the introduction of these fast-rising energy collectives with the legal and technical challenges that accompany the process. The work analyzed all the Italian laws that constitute an important aspect of the implementation of these communal energy systems – their definitions, types, government support, and the aspects required for their implementation. Proceeding with the implementation of these systems, different impacts were identified. Their inclusion imposes different socio-economic, technical and environmental challenges, which are presented in the dissertation. The challenges aside, the dissertation tries to manifest the benefits of these initiatives on a local level, by implementing them in different scenarios for a building in Milan. The objective of these communities is to gain economic, environmental and social benefits for their members or the community where they operate, which are presented by modelled collectives. After the methodology is explained, the work analyses four different cases which vary depending on the participants in the collective, and the portion of the energy self-consumed for its needs. The community’s participation results with benefits represented by quantitative results obtained by the model that give relevant economic values which vary – depending on whether the community members are only residents, or small businesses are included. This affects the portion that is self-consumed by the community, through the implementation of only a PV plant, or the additional storage. Once the energy flows and the economic feasibility is ensured, the study ends with the environmental and social benefits expected by the diffusion of these community types, representing their overall potential.

Questa tesi mira a valutare gli impatti legati all'introduzione delle comunità energetiche attraverso le energie rinnovabili nella legislazione europea e italiana, così come gli adattamenti tecnici e le sfide che si manifestano durante la formazione di questo nuovo modello di business. Le comunità energetiche rappresentano uno strumento rilevante per lo sviluppo della sostenibilità nella società locale e più ampia. Le Nazioni Unite hanno fissato obiettivi rigorosi da seguire per raggiungere la sostenibilità, cercando nuove opportunità e modelli di business innovativi. Come risultato, il prosumerismo collettivo inizia ad emergere, toccando le nuove tendenze energetiche che si evolvono. Questi nuovi sistemi di generazione di energia distribuita, permettono ai membri della comunità di gestire i propri sistemi energetici e di partecipare attivamente al settore energetico. L'obiettivo di questa tesi è quello di seguire gli aspetti legislativi, tecnici ed economici dell'introduzione dei sistemi di autoproduzione collettiva e creare un modello attraverso il quale si identificheranno i benefici positivi - da una prospettiva economica, sociale e ambientale. La tesi analizza in primo luogo il contesto normativo in cui questi sistemi collettivi stanno emergendo. In Europa, sono state emanate due direttive rilevanti che definiscono diversi tipi di energia collettiva: RED II (Renewable Energy Directive) per le Comunità Energetiche Rinnovabili e IEMD (Internal Electricity Market Directive) per le Comunità Energetiche Cittadine. Queste direttive definite a livello europeo devono anche essere implementate nelle leggi nazionali degli Stati membri in un periodo di tempo limitato. La ricerca si concentra quindi sull'implementazione di queste direttive in Italia, partendo dall'introduzione di questi collettivi energetici in rapida ascesa con le sfide legali e tecniche che accompagnano il processo. Il lavoro ha analizzato tutte le leggi italiane che costituiscono un aspetto importante dell'implementazione di questi sistemi energetici comunali - le loro definizioni, i tipi, il supporto governativo e gli aspetti richiesti per la loro implementazione. Procedendo con l'implementazione di questi sistemi, sono stati identificati diversi impatti. La loro inclusione impone diverse sfide socio-economiche, tecniche e ambientali, che sono presentate nella tesi. A parte le sfide, la tesi cerca di manifestare i benefici di queste iniziative a livello locale, implementandole in diversi scenari per un edificio a Milano. L'obiettivo di queste comunità è quello di ottenere benefici economici, ambientali e sociali per i loro membri o per la comunità in cui operano, che sono presentati da collettivi modellati. Dopo aver spiegato la metodologia, il lavoro analizza quattro casi diversi che variano a seconda dei partecipanti al collettivo, e la parte di energia autoconsumata per le sue necessità. La partecipazione della comunità si traduce in benefici rappresentati da risultati quantitativi ottenuti dal modello che danno valori economici rilevanti che variano - a seconda che i membri della comunità siano solo residenti, o che siano incluse piccole imprese. Questo influenza la parte che viene autoconsumata dalla comunità, attraverso l'implementazione di un solo impianto fotovoltaico, o l'immagazzinamento aggiuntivo. Una volta assicurati i flussi energetici e la fattibilità economica, lo studio si conclude con i benefici ambientali e sociali attesi dalla diffusione di questi tipi di comunità, che rappresentano il loro potenziale complessivo.