Scenario-based analysis of energy sharing configurations within renewable energy communities: insights from a real case study

In the context of sustainability-oriented innovation that has developed in recent years, renewable energy communities (CERs) represent an opportunity for citizen to take part in the energy transition from the bottom, experimenting and implementing an economically and socially convenient solutions. This thesis originates within a collaboration with a company engaged in the creation of energy communities and follows the development of a potential energy community positioned within the perimeter of the Città Studi campus, in which Politecnico di Milano is the main member and investor. The work opens with an analysis of the state of the art about CERs and of European and national regulatory framework, and then focuses on several design aspects, such as the evaluation of photovoltaic production through a specialized software, the estimation of physical self-consumption and of shared energy. Subsequently, the evaluation focuses on two key parameters: the percentage of sharing as a performance index, relating to the capability to share the potentially injected energy into the configuration among the various members, and the incentive achievable based on current legislation. After a preliminary assessment, the percentage of sharing and the potential remuneration are quantified for each Point of delivery (POD) inserted in the configuration, in order to analyse the individual performances and at the same time to identify a criterion for the incentive allocation. The assessed entity of the configuration has opened the way to the analysis of alternative scenarios to the actual one, obtained by varying decisive data: the type of members and the installed power. The first simulation was conducted in order to evaluate the potential entrance of external members, with the same installed power. The convenience for members is evaluated, subsequently identifying the optimal number by varying the percentage of sharing. This last analysis revealed an "elbow" behaviour. The second simulation was carried out with the same consumption and intended to evaluate the additional power to be installed, through new power plant, to saturate the loads of the already present users, with a view to expanding the CER to other members.

Nel contesto di innovazione orientata alla sostenibilità sviluppatosi negli ultimi anni, le comunità di energia rinnovabile (CER) rappresentano una opportunità per i cittadini di prendere parte alla transizione energetica dal basso, sperimentando e mettendo in atto una soluzione vantaggiosa dal punto di vista economico e sociale. Questa tesi si origina nell’ambito di una collaborazione con un’azienda impegnata nella creazione di comunità energetiche, e segue lo sviluppo di una potenziale CER che vede il Politecnico di Milano come principale membro e investitore, posizionata nel perimetro del campus di Città Studi. Il lavoro si apre con un'analisi dello stato dell’arte sulle CER e del quadro normativo comunitario e nazionale, per poi concentrarsi su diversi aspetti caratteristici del dimensionamento quali la valutazione della produzione fotovoltaica tramite un software specializzato, la stima dell'autoconsumo fisico e dell’energia condivisa. In seguito, la valutazione si concentra su due parametri chiave: la percentuale di condivisione come indice di performance, relativo alla capacità di condividere tra i vari membri l’energia potenzialmente immessa nella configurazione, e l'incentivo ottenibile in base alla normativa vigente. Dopo una valutazione di massima, la percentuale di condivisione e la remunerazione potenziale vengono quantificati per ciascun punto di fornitura (POD) inserito nella configurazione, al fine di analizzare le singole performance e al contempo di individuare un criterio di allocazione dell’incentivo. L’entità valutata della configurazione ha aperto la strada all’analisi di scenari alternativi a quello in essere, ottenuti al variare di dati decisivi, cioè la tipologia di membri e la potenza istallata. La prima simulazione è stata condotta al fine di valutare il potenziale ingresso di membri esterni alla configurazione iniziale a parità di potenza istallata e valutarne la convenienza, individuando in seguito il numero ottimale al variare della percentuale di condivisione. Quest’ultima analisi ha rilevato un comportamento di tipo “elbow”. La seconda simulazione è stata effettuata a parità di consumi, e destinata alla valutazione della potenza aggiuntiva da istallare, tramite nuovi impianti, per saturare i carichi delle utenze già presenti, in ottica di espansione della CER ad altri membri.