Integration of electric mobility within renewable energy communities: techno-economic analysis and tariff models

The dissertation examines Renewable Energy Communities (RECs) and the role they play in the energy transition. By analysing the European and Italian regulatory frameworks, it has been outlined the procedures and requirements for creating RECs. The concept of shared energy has been explored as a key factor enabling communities to save money. The benefits arise from both self-consumed energy and incentives provided by government policies. The second part has been devoted to electric mobility, more and more integrated within RECs. Charging methods for electric vehicles are presented, along with the roles of Charging Point Operators (CPOs) and Demand Side Management (DSM), responsible for optimizing energy use within RECs. Even DSM programs have been treated. The Case Study focuses on a REC belonging to the Politecnico di Milano, consisting of seven PODs (Points of Delivery). Existing photovoltaic plant projects are transposed using SolarEdge software, obtaining their energy production data. An economic analysis has been conducted based on hourly energy flows, evaluating return on investment and REC profitability. In addition, the integration of electric mobility within RECs is examined through a techno-economic analysis, focusing on the investment in two types of charging stations. Typical usage profiles for various stations have been developed, focusing on user behaviour and vehicle characteristics. They have been integrated into the REC as additional consumption for the PODs. A new economic analysis has been conducted as well. At the beginning it has been applied a fixed rate for vehicle charging, followed by three more favourable variable tariffs, such as Time-of-Use, Load Shifting and Smart Charging. These models are implemented by adjusting the charging profiles taking into account the probability of users shifting their charging times. The new economic analyses assess the profitability of the various models and the overall profitability from using surplus energy for electric vehicle charging.

L'elaborato analizza le Comunità Energetiche Rinnovabili (CER) e il loro ruolo nella transizione energetica. Viene esposta la procedura e i requisiti necessari per la creazione delle CER, analizzando il quadro normativo europeo ed italiano. Viene chiarito anche il concetto di energia condivisa, elemento chiave che consente alle comunità di risparmiare, beneficiando dell’energia auto-consumata e degli incentivi previsti dalle politiche governative. La seconda parte approfondisce la mobilità elettrica, tecnologia sempre più integrata nelle CER. In particolare vengono analizzate le modalità di ricarica dei veicoli elettrici, il ruolo dei CPO (Charging Point Operators), l’ottimizzazione dell’energia nelle CER e i programmi offerti dal DSM (Demand Side Management). Il Caso Studio esamina una CER appartenente al Politecnico di Milano, a cui sono associati sette POD (Punti di ritiro). I progetti degli impianti fotovoltaici esistenti vengono riportati sul software SolarEdge, grazie al quale si ottiene la loro produzione energetica. Attraverso un'analisi economica basata sui flussi energetici orari, si valuta, poi, il ritorno dell'investimento e i profitti della CER. L'integrazione della mobilità elettrica nelle CER viene studiata attraverso un'analisi tecno-economica focalizzata sull'investimento riguardante due tipologie di stazioni di ricarica. Sono stati creati dei profili-tipo di utilizzo delle varie stazioni, basati sul comportamento degli utenti e sulle caratteristiche dei veicoli, che vengono poi integrati nella CER come consumi aggiuntivi per i POD. Una successiva analisi economica viene eseguita, applicando inizialmente una tariffa fissa per la ricarica dei veicoli, per poi passare a tre tariffe variabili e più convenienti: Time-of-Use, Load Shifting e Smart Charging. Questi modelli vengono implementati adattando nuovamente i profili di ricarica delle colonnine, considerando la probabilità che gli utenti possano cambiare i loro orari di ricarica. Le nuove analisi economiche valutano la convenienza dei vari modelli e la redditività complessiva, data dall'uso dell'energia in eccesso per la ricarica dei veicoli elettrici.