Assessing a mixed Hydro-PV renewable energy community: a survey-informed feasibility study

In recent years, the energy crisis has revealed that our society relies on fossil fuels imported from abroad, greatly affecting the economy and consumers. Historically reliant on fossil-based technologies, the electricity generation sector is fundamentally transforming toward more sustainable production processes. Renewable energy sources are key to this transition, but their intermittency poses a major challenge to widespread adoption. Renewable energy communities (RECs) represent an innovative strategy to promote local green electricity generation and increase user awareness of energy consumption. This thesis analyses a multi-end-user REC featuring a hybrid electricity generation system composed of micro-hydropower and distributed photovoltaic plants. Special attention is given to the energy consumption patterns of end users and the energy sharing within the community, and an economic analysis of each member’s portfolio over the 20-year incentive period, including Pay Back Times (PBTs) and Net Present Values (NPVs) calculations. The model achieves high accuracy through an hourly-discretised data calculation, which allows complete REC characterisation. With the help of a custom-designed questionnaire, the study explores how potential REC members and generation systems exchange energy internally and with the public grid, and how shared electricity contributes to the community's overall energy balance. The analysis also focuses on the economic implications of different hydropower configurations, as well as on the user profiles and consumption habits. Understanding the feasibility of RECs is crucial to their successful implementation and can support better-informed planning processes.

Negli ultimi anni, la crisi energetica ha rivelato che la nostra società dipende molto più di quanto si pensasse in precedenza dalla filiera dei combustibili fossili. Tradizionalmente basato su tecnologie fossili, il settore della generazione elettrica sta attraversando una trasformazione fondamentale verso processi di produzione più sostenibili. Le fonti di energia rinnovabile sono centrali in questa transizione, ma la loro intermittenza rappresenta una sfida importante per una diffusione su larga scala. Le comunità energetiche rinnovabili (CER) offrono una strategia innovativa per promuovere la produzione locale di elettricità verde e aumentare la consapevolezza degli utenti riguardo al proprio consumo energetico. Questa tesi analizza una CER con più utenti finali, dotata di un sistema ibrido di generazione elettrica composto da impianti idroelettrici di piccola taglia e impianti fotovoltaici privati. Particolare attenzione è rivolta ai profili di consumo energetico degli utenti e alla condivisione dell’energia all’interno della comunità, insieme a un’analisi economica del portafoglio di ciascun membro nel corso del periodo di incentivazione ventennale, comprensiva del calcolo dei tempi di ritorno dell’investimento (Pay Back Time, PBT) e dei valori attuali netti (Net Present Value, NPV). Il modello raggiunge un’elevata accuratezza grazie a un calcolo basato su dati discretizzati su base oraria, permettendo una caratterizzazione completa della CER. Attraverso un questionario progettato ad hoc, lo studio esplora come i potenziali membri della comunità e i sistemi di generazione scambino energia sia internamente sia con la rete pubblica, e come l’elettricità condivisa contribuisca al bilancio energetico complessivo della comunità. L’analisi si concentra inoltre sulle implicazioni economiche delle diverse configurazioni idroelettriche, nonché sui profili utente e le abitudini di consumo. Comprendere la fattibilità delle CER è essenziale per una loro efficace implementazione e può supportare processi di pianificazione più consapevoli.