Techno-economic analysis of a renewable energy community in an european metropolis context : the city of Milano

The aim of this thesis is to assess if a Renewable Energy Community could be profitable in a European Metropolis context. Energy communities have begun to penetrate European market but the most part of them, especially in Italian context, are located in rural area or in small municipalities. The beginning of the REC path took place thanks to European Directives RED II(2018/2001) and IEM(2019/944). The latest transposition by Italian government is contained in “DECRETO LEGISLATIVO 8 novembre 2021, n. 199 “. The perfect case study, in order to analyse the impact of a REC in an urban environment, is represented by the condo of "Villaggio dei Giornalisti". It is a condo located in the northern outskirt of Milan composed by twelve different buildings which inhabitants expressed the desire to know more about RECs . The first step of the thesis was to define the condo’s loads. The data were not available by the condo’s inhabitants so Synthetic Data Generation has been adopted in order to create realistic loads. Once loads were defined the PV plant needed to be designed. The assumption, on which the design was based, was to install the maximum possible power on the condo’s roofs sheds excluding ones facing north. According to this assumption, the PV plant nominal power was 488.4KW. Later step was to define different cases in order to assess how different choice affect the techno economic analysis. The base case was to not install any PV panel the most complex case was to install PV panels, batteries and EV’s charging stations and to establish a Renewable Energy Community in order to receive self-consumption incentives. The techno economic analysis time horizon was set to twenty years that are the years for which the incentives are granted. The last step was to compute the total return of the investment and the break even point for the various cases. The results had shown that in all the cases the investment was profitable. The size of the installed battery must be chosen carefully because after a certain value it became not economic profitable. The break even point varied from 7 years to 5 years. The analysis has been carried out both with the average electricity price computed on the period 2004-2020 and with the highest recorded electricity price of 2022. The REC, when the price of electricity raised, became more and more profitable by economic point of view.

Lo scopo di questa tesi è valutare se una Comunità di Energie Rinnovabili potrebbe essere redditizia in un contesto metropolitano europeo. Le comunità energetiche hanno cominciato a penetrare nel mercato europeo ma la maggior parte di esse, specialmente nel panorama italiano, è ubicata in zona rurali o in piccoli comuni. La nascita delle REC è dovuta alle Direttive Europee RED II(2018/2001) e IEM(2019/944). L'ultimo recepimento da parte del governo italiano è contenuto nel “DECRETO LEGISLATIVO 8 novembre 2021, n. 199”. Un ottimo caso studio per analizzare l'impatto di una REC in un ambiente urbano è rappresentato dal condominio "Villaggio dei Giornalisti". "Villaggio dei Giornalisti" è un condominio situato nella periferia nord di Milano, composto da dodici diversi edifici. Gli abitanti hanno espresso il desiderio di saperne di più sulle REC. Il primo passo della tesi è stato definire i carichi del condominio. I dati non erano disponibili dai condomini così è stata adottata la generazione di dati sintetici per creare carichi realistici. Una volta definiti i carichi, è stato necessario progettare l'impianto fotovoltaico. Il presupposto, su cui si basa il progetto, è quello di installare la massima possibile potenza sulle falde dei tetti del condominio. Le uniche aree escluse sono state le falde esposte a nord. Secondo questo presupposto, la potenza nominale dell'impianto fotovoltaico è stata di 488,4 KW. Il passo successivo è stato quello di definire casi diversi per valutare come scelte diverse influiscano sull'analisi tecno-economica. Il caso base è stato quello di non installare alcun pannello fotovoltaico. Il caso più complesso è stato quello di installare le batterie per i pannelli fotovoltaici, i pannelli e le stazioni di ricarica dei veicoli elettrici e di fondare un Comunità Energie Rinnovabili per ricevere gli incentivi dell'autoconsumo. L'orizzonte temporale dell'analisi tecno-economica è stato fissato a vent'anni che sono gli anni per i quali vengono concessi gli incentivi. L'ultimo passaggio consisteva nel calcolare il ritorno totale dell'investimento e il break even point per i vari casi. I risultati hanno mostrato che in tutti i casi l'investimento è redditizio. La dimensione della batteria installata deve essere scelta con attenzione perché dopo un certo valore esse diventano non redditizie dal punto di vista economico. Il break even point varia da 8 anni a 5 anni. l'analisi è stata effettuata sia con il calcolo del prezzo medio dell'energia elettrica sul periodo 2004-2020 sia con il prezzo dell'energia elettrica più alto registrato nel 2022. La REC, quando il prezzo dell'elettricità aumenta, diventa sempre più redditizia dal punto di vista economico.