Micro-grid design and environmental assessment in mountain huts: the case of Rifugio Alimonta

Mountain huts operate as stand-alone micro grid systems in unique environment. The integration of Renewable Energy Sources into their energy system offers significant environmental and economic benefits. The main advantages of these sources include reduced greenhouse gas emissions, long-term energy supply, sustainable development, and economic stability. Furthermore, the use of renewable sources helps meet European policies for a clean energy transition, such as the Green Deal and REPowerEU, which is one of the most significant strategy in the energy sector. In mountain areas, renewable energy sources can reduce reliance on fossil fuels generators, minimizing their negative environmental impact and promoting a more decarbonized energy system. This study focuses on Rifugio Alimonta, an Italian mountain hut in the Dolomites. Different projects about mountain hut's decarbonization are discussed. The Monte Rosa Hütte project, for instance, aims to create a CO2-neutral building, achieving 90% energy self-sufficiency through the implementation of several photovoltaic panels, a combined heat and power generator powered by biofuel, a battery storage system, and a solar thermal system. Similarly, SustainHuts is a European project dedicated to designing and optimizing energy system for mountain huts across Europe to reduce environmental impact and fossil fuel dependence by incorporating green technologies. Different takeaways and a methodology, applicable to different huts, were identified and are applied to Rifugio Alimonta. The required input data include a consumption pattern derived by analyzing all electrical devices in the hut. For each device, assumptions regarding usage were made, and energy consumption was estimated based on nominal power or, for certain devices, the power required per usage cycle. Three different daily consumption profiles -standard, peak and low-consumption days- were evaluated. An overview of current energy system is presented, along with an assessment of the estimated total energy consumption in comparison with the total annual power generation. Various green solutions to meet energy requirements are explored, starting with the replacement and expansion of the existing photovoltaic system. To replace diesel fuel, biomass, biodiesel, bioethanol and biomethane were considered, though only the first two options were deemed viable. Other renewable technologies, such as hydro, geothermal and wind were excluded due to their low potential in this specific location. Finally, four different configurations incorporating various technologies are analyzed from technical, economic and environmental perspective to determine the optimal solution for Rifugio Alimonta.

I rifugi di montagna operano come sistemi di microrete in isola in ambienti unici. L'integrazione delle fonti di energia rinnovabile nei loro sistemi energetici offre vantaggi significativi sia dal punto di vista ambientale che economico. I principali benefici derivanti dall'uso di tali fonti includono la riduzione delle emissioni di gas serra, l'approvvigionamento energetico a lungo termine, lo sviluppo sostenibile e la stabilità economica. Inoltre, l'impiego di fonti rinnovabili contribuisce al raggiungimento degli obiettivi delle politiche europee per la transizione energetica pulita, come il Green Deal e il programma REPowerEU, una delle strategie più rilevanti nel settore energetico. Nelle aree montane, l'adozione di fonti rinnovabili consente di ridurre la dipendenza dai generatori alimentati da combustibili fossili, minimizzando il loro impatto ambientale negativo e promuovendo un sistema energetico volto alla decarbonizzazione. Il presente studio si concentra sul Rifugio Alimonta, un rifugio alpino situata nelle Dolomiti di Brenta. Vengono analizzati diversi progetti di decarbonizzazione applicabili ai rifugi di montagna. Tra questi, il progetto Monte Rosa Hütte mira a realizzare un edificio a emissioni zero di CO2, raggiungendo un'autosufficienza energetica del 90% grazie all'implementazione di un sistema fotovoltaico, un cogeneratore alimentato a biocarburante, un sistema di accumulo a batteria e un impianto solare termico. Analogamente, il progetto europeo SustainHuts è dedicato alla progettazione e all'ottimizzazione dei sistemi energetici dei rifugi alpini in tutta Europa, con l'obiettivo di ridurre l'impatto ambientale e la dipendenza dai combustibili fossili mediante l'integrazione di tecnologie sostenibili. Quest'ultimo studio identifica diverse strategie e una metodologia applicabile a più rifugi, in particolare al Rifugio Alimonta. I dati di input necessari includono il profilo di consumo energetico, ottenuto analizzando tutti i dispositivi elettrici presenti nella struttura. Per ciascun dispositivo sono state fatte ipotesi sul loro utilizzo, stimando il consumo energetico sulla base della potenza nominale e, per alcuni apparecchi, dell'energia richiesta per ciascun ciclo di utilizzo. Sono stati valutati tre diversi scenari di consumo: standard, di picco e in condizioni di bassa domanda. Viene presentata una panoramica dell'attuale sistema energetico del rifugio, accompagnata da una valutazione del consumo totale stimato e dal confronto con la produzione annua di energia. Sono state analizzate diverse soluzioni sostenibili per soddisfare il fabbisogno energetico, a partire dalla sostituzione e dall'ampliamento del sistema fotovoltaico esistente. Per sostituire il gasolio sono stati considerati biomassa, biodiesel, bioetanolo e biometano, sebbene solo le prime due opzioni siano risultate praticabili. Altre tecnologie rinnovabili, come l'idroelettrico, la geotermia e l'eolico, sono state escluse a causa della loro scarsa resa in questa specifica località. Infine, sono state esaminate quattro diverse configurazioni tecnologiche, valutandole sotto il profilo tecnico, economico e ambientale al fine di determinare la soluzione ottimale per il Rifugio Alimonta.