Toward the design of carbon-neutral energy communities : the renewable energy budget of an Italian town

The main objective of this thesis is to examine, and report all available renewable energy sources that may be used in a particular community while preserving current agricultural practices (i.e., avoiding installation in agricultural regions). Then, calculate the energy production and carbon emissions saved via this transition using the available data of these resources. Finally, asses the project's feasibility on micro, and macro levels (the possibility of doing such project with only locals or still there is a need for the interception, and guidance of the governments, and officials). The methods used in this thesis calculations are separated into three categories. The first is calculating the energy output of accessible energies using simple calculation methods such as basic equations, references, or known computational equations for each technology, as illustrated in chapters three and five in the total energy output, economic analysis, and carbon emission avoided. Also, use in chapter four in the energy output, and carbon emission avoided. The second method is shown in the economic analysis of chapter four, as it is made with the help of the anaerobic digestors economic assessment tool (SADEAT) which is developed with MATLAB software. The third method is by calculating the energetic and economic feasibilities of a specific project (for this thesis it is a one-dwelling residential house) with the help of an open-source energy analysis program (RETscreen), which helps to evaluate the micro vision of the consumer side (demand side) after implementing some technologies to increase the energy efficiency of the building. A simple overall energy balance is made to see the energetic feasibility of the project after using all the available (technically usable) energy sources in the community, and finally, concluding the thesis with a demonstration of the feasibility of the whole project.

L'obiettivo principale di questa tesi è esaminare e riportare tutte le fonti di energia rinnovabile accessibili che possono essere utilizzate in una particolare comunità preservando le attuali pratiche agricole (cioè evitando l'installazione nelle regioni agricole), calcolare la produzione di energia e le emissioni di carbonio risparmiate attraverso questa transizione utilizzando i dati disponibili di queste risorse, e valutare la fattibilità del progetto a livello micro e macro (la fattibilità di realizzare tale progetto con i soli abitanti del luogo o ancora la necessità di intercettazione e guida da parte dei governi e dei funzionari). I metodi di calcolo utilizzati in questa tesi si dividono in tre categorie. La prima consiste nel calcolare la produzione energetica delle energie accessibili utilizzando metodi di calcolo semplici, come equazioni di base, riferimenti o equazioni di calcolo note per ogni tecnologia, come illustrato nei capitoli 3 e 5 per la produzione energetica totale, l'analisi economica e le emissioni di carbonio evitate. Inoltre, nel capitolo 4 si fa riferimento alla produzione di energia e alle emissioni di carbonio evitate. Il secondo metodo è illustrato nell'analisi economica del capitolo 4, poiché è stato realizzato con l'aiuto dello strumento di valutazione economica dei digestori anaerobici (SADEAT), sviluppato con il software MATLAB. Il terzo metodo consiste nel calcolare la fattibilità energetica ed economica di un progetto specifico (per questa tesi si tratta di una casa residenziale monofamiliare) con l'aiuto di un programma di analisi energetica open-source, che aiuta a vedere la microvisione del lato consumatore (lato domanda) dopo l'implementazione di alcune tecnologie per aumentare l'efficienza energetica dell'edificio. Un semplice bilancio energetico complessivo è stato realizzato per vedere la fattibilità energetica del progetto dopo aver utilizzato tutte le fonti energetiche disponibili (tecnicamente utilizzabili) nella comunità, concludendo infine la tesi con la fattibilità dell'intero progetto.