Development of Managing Strategies for Energy Communities: the Role of Storage Systems

The energy transition is at the center of United Nations agenda and EU policies are increasingly becoming relevant in determining the political choices of most countries. In order to achieve the decarbonisation goals, renewable energy, energy efficiency, and the electrification of final consumptions must be supported by innovations that integrate both the technical and market aspects. In this context, energy storage systems and energy communities are expected to play a key role. Currently dominated by lithium-ion batteries, electrochemical storage systems represent an innovation in the electricity grid and energy markets. As new and progressively cheaper sources of flexibility, they can deal with the needs of a system increasingly conditioned by the uncertainty of intermittent renewable energy sources. Energy communities, on the other hand, consist of innovative business models that allow final consumers to aggregate together to implement decentralized energy projects; their purpose is the sharing of economic, social, and environmental benefits among members. After a detailed review of the European and Italian regulatory framework, the thesis proposes the development of two models whose objective is to simulate energy flows of an energy community in the presence of storage capacity. The first model considers a traditional Battery Management System (BMS), while the second one considers an innovative BMS, specifically designed to address the objectives of the thesis. The models’ outputs are then processed by financial instruments which provide information on the profitability of the different configurations.

La transizione energetica è al centro dell'agenda delle Nazioni Unite e le direttive dell'UE stanno diventando sempre più rilevanti nel determinare le scelte politiche della maggior parte dei Paesi. Per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione, le energie rinnovabili, l'efficienza energetica e l'elettrificazione dei consumi finali devono essere supportate da innovazioni in grado di integrare sia gli aspetti tecnici che quelli di mercato. In questo contesto si prevede che i sistemi di accumulo di energia e le comunità energetiche avranno un ruolo chiave. Attualmente dominati dalle batterie agli ioni di litio, i sistemi di accumulo elettrochimico rappresentano un'innovazione nella rete elettrica e nei mercati energetici. In quanto fonti di flessibilità nuove e progressivamente più economiche, possono rispondere alle esigenze di un sistema sempre più condizionato dall'incertezza causata dalla natura intermittente delle fonti rinnovabili. Le Comunità energetiche, invece, consistono in modelli di business innovativi che permettono a consumatori finali di aggregarsi per realizzare progetti energetici decentralizzati; il loro scopo è la condivisione di benefici economici, sociali e ambientali tra i membri. Dopo una dettagliata rassegna del quadro normativo europeo e italiano, la tesi propone lo sviluppo di due modelli, il cui obiettivo è simulare i flussi di energia di una comunità energetica in presenza di capacità di accumulo. In particolare, il primo modello considera un tradizionale software di gestione della batteria, mentre il secondo considera un software innovativo, progettato specificamente per affrontare gli obiettivi della tesi. Gli output dei modelli sono poi elaborati con tecniche di DCF che forniscono informazioni sulla redditività delle diverse configurazioni.