Analysis of renewable energy communities: regulatory framework and development of a simulation tool for the design and optimisation of small-scale hydropower plants

In the wake of the crisis caused by the spread of the COVID-19 pandemic and following the outbreak of war in Ukraine, the European Union has mobilised itself, through a series of strategic long-term investment plans, to rebuild the European economy with a focus on the transition to a more sustainable, reliable and stable future. At the same time, there has been an increased and urgent focus on the fight against climate change and sustainability, not only from an environmental, but also from an economic and social point of view. It is precisely in order to address these needs that the Renewable Energy Communities (RECs), first introduced by the European Union in 2018 through the RED II directive, were born. These configurations play a key role in spreading renewable energy production plants, while also alleviating the national grid from excessive loads, shifting production towards a decentralised system, all whilst enhancing local resources, bringing substantial benefits to the local community, both economically and socially. The purpose of this work is therefore to provide a tool to support the renewable energy community software ROSE, developed by Maps Group S.p.a., by actually complementing the corresponding simulation tool, ROSE Designer, with an additional simulation tool for electricity production from small-scale hydropower plants. Enhancing the full potential of ROSE software and promoting RECs configurations, not only based on photovoltaic but also hydroelectric plants, exploiting the still unexploited hydropower potential. The simulation tool that was developed is based on the creation of a database of average daily flow values, for all monitored rivers, provided by the regional offices of Veneto, Lombardia, Valle d’Aosta, Trentino-Alto Adige, Friuli-Venezia Giulia, Emilia-Romagna e Piemonte. Through the elaboration of these data and the input by the user of an estimated net head value, an optimisation cycle determines which plant configuration is the one with the greatest producibility. For each cycle, a different type of turbine is analysed, with its technical limits and characteristics, all consistent with meeting the 1 MW installed capacity limit to access the incentives provided for renewable energy community configurations. The analysis is carried out only from a technical point of view, without advancing economic and environmental considerations.

A seguito della crisi dovuta al diffondersi della pandemia da COVID-19 e in seguito allo scoppio della guerra in Ucraina, l’Unione Europea si è mobilitata, tramite una serie di piani strategici di investimenti a lungo termine, al fine di ricostruire l’economia europea con lo sguardo rivolto al futuro in un’ottica di transizione verso un futuro più sostenibile, sicuro e stabile. Al contempo si è ormai diffusa una maggiore e urgente attenzione verso i temi di lotta al cambiamento climatico e sostenibilità, non solo ambientale, ma anche economica e sociale. Proprio per far fronte a queste esigenze nascono le Comunità Energetiche Rinnovabili (CER), introdotto per la prima volta dall’Unione Europea nel 2018 tramite la direttiva RED II. Queste configurazioni giocano un ruolo fondamentale nel diffondere impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili, alleggerendo al contempo la rete nazionale da eccessivi carichi, spostando la produzione verso un sistema decentralizzato, il tutto valorizzando al meglio le risorse locali, apportando sostanziali benefici alla comunità locale, sia da punto di vista economico che sociale. Lo scopo di questo progetto è quindi quello di andare fornire uno strumento a supporto del software per comunità energetiche rinnovabili ROSE, sviluppato da Maps Group S.p.a., andando di fatto ad integrare il relativo strumento di simulazione, ROSE Designer, con un ulteriore strumento di simulazione per la produzione di energia da impianti idroelettrici di piccola taglia. Valorizzando al meglio le potenzialità del software ROSE e promuovendo configurazioni di CER, non solo basate su impianti fotovoltaici ma anche idroelettrici, sfruttando il potenziale idroelettrico non ancora sfruttato. Lo strumento di simulazione che è stato sviluppato si basa sulla creazione di un database di valori medi giornalieri di portata, per tutti i fiumi monitorati, forniti dagli uffici regionali di Veneto, Lombardia, Valle d’Aosta, Trentino-Alto Adige, Friuli-Venezia Giulia, Emilia-Romagna e Piemonte. Tramite l’elaborazione di tali dati e l’input da parte dell’utente di un valore stimato di salto netto, un ciclo di ottimizzazione stabilisce quale configurazione di impianto risulta essere quella con producibilità maggiore. Analizzando per ogni ciclo una tipologia di turbina diversa, con i rispettivi limiti e caratteristiche tecniche, il tutto coerentemente con il rispetto del limite di 1 MW di capacità installata per accedere agli incentivi previsti per le configurazioni di comunità energetiche rinnovabili. L’analisi viene portata avanti solamente dal punto di vista tecnico, senza avanzare considerazione di natura economica e ambientale.