Energy communities trading in the balancing market

This thesis proposes an investigation into the dynamics of Energy Districts (or Energy Communities) within the context of the German energy market, with a specific focus on their participation in the balancing market. In the last years, the German energy balancing market changed significantly, involving small-scale facilities, and introducing a system of open auctions for some Ancillary Services submarkets. The primary objective of this research is to identify the optimal configuration for Energy Districts in various scenarios, considering economic aspects and the technical constraints necessary to ensure their stability and the sustainability. In particular, the focus is on how these districts can operate within the balancing market in order to maximize their profits. The research findings indicate that incorporating the balancing market into Energy District marks a noteworthy advancement in their optimization. However, this inclusion does not fundamentally reshape the overall project structure when compared to a configuration exclusively focused on the day-ahead market. Instead, it becomes evident that the key to achieving substantial improvements lies in integrating participation in the day-ahead market right from the project's inception. The importance of such integration lies in its potential to fully leverage the opportunities presented by the day-ahead market, strategically leading to significant economic and operational advantages. In conclusion, the performed analysis gives the evidence that the decision of participating in the day-ahead market should be taken before the Energy Districts design and dimensioning. Conversely, the choice of whether to engage in the balancing market can be evaluated in later stages, potentially representing a subsequent step in the project optimization.

Questa tesi propone un'indagine sulla dinamica dei Distretti Energetici (o Comunità Energetiche) nel contesto del mercato energetico tedesco, con un focus specifico sulla loro partecipazione al mercato di bilanciamento. Negli ultimi anni, il mercato tedesco del bilanciamento energetico ha subito cambiamenti significativi, coinvolgendo impianti di piccole dimensioni e introducendo un sistema di aste aperte per alcuni sotto mercati dei Servizi Ausiliari. L'obiettivo principale di questa ricerca è identificare la configurazione ottimale per i Distretti Energetici in vari scenari, considerando aspetti economici e le vincoli tecnici necessari per garantire la loro stabilità e sostenibilità. In particolare, l'attenzione è concentrata su come questi distretti possano operare all'interno del mercato di bilanciamento al fine di massimizzare i loro profitti. I risultati della ricerca indicano che l'integrazione del mercato di bilanciamento nei Distretti Energetici rappresenta un notevole progresso nella loro ottimizzazione. Tuttavia, questa inclusione non cambia fondamentalmente la struttura complessiva del progetto rispetto a una configurazione esclusivamente focalizzata sul mercato del giorno prima. Diventa invece evidente che la chiave per ottenere miglioramenti sostanziali risiede nell'integrare la partecipazione al mercato del giorno prima fin dall'inizio del progetto. L'importanza di tale integrazione risiede nel suo potenziale di sfruttare appieno le opportunità offerte dal mercato del giorno prima, conducendo strategicamente a significativi vantaggi economici e operativi. In conclusione, l'analisi effettuata dimostra che la decisione di partecipare al mercato del giorno prima dovrebbe essere presa prima della progettazione e dimensionamento dei Distretti Energetici. Al contrario, la scelta di partecipare al mercato di bilanciamento può essere valutata in fasi successive, rappresentando potenzialmente un passo successivo nell'ottimizzazione del progetto.