Energy storage and the MACSE framework

The rapid increase in renewable energy penetration requires new forms of flexibility to ensure grid stability and system adequacy. Among the emerging support schemes for long-duration energy storage, Italy has recently introduced the MACSE mechanism (Meccanismo di Approvvigionamento di Capacità di Stoccaggio Energetico), specifically designed to promote utility-scale storage deployment. This thesis provides a comprehensive overview of MACSE from both a regulatory and a techno-economic perspective, with the objective of equipping stakeholders (Energy Dome) with a structured framework to evaluate the competitiveness of storage technologies in forthcoming auctions. After a comprehensive review of Energy Storage technologies and support schemes, a quantitative competitiveness analysis is carried out using Monte Carlo simulations supported by XLRisk, applied to lithium-ion Battery Energy Storage Systems (BESS) and Pumped Hydro Storage (PHS). The modeling provides probability distributions for CAPEX, Cost of New Entry (CONE), and bid levels, capturing uncertainties in cost structures, lifetime, and market revenues. Overall, this work contributes by delivering a decision-support framework for MACSE bidders, offering both regulatory insights and cost benchmarks for reference technologies.

Il rapido aumento della penetrazione delle fonti rinnovabili richiede nuove forme di flessibilità per garantire la stabilità della rete e l’adeguatezza del sistema. Tra i meccanismi di supporto emergenti per lo stoccaggio energetico di lunga durata, l’Italia ha recentemente introdotto il MACSE (Meccanismo di Approvvigionamento di Capacità di Stoccaggio Energetico), specificamente concepito per favorire la diffusione di sistemi di accumulo su larga scala. Questa tesi fornisce una panoramica completa del MACSE sia da un punto di vista regolatorio che tecno-economico, con l’obiettivo di dotare gli stakeholder (in particolare Energy Dome) di un quadro strutturato per valutare la competitività delle tecnologie di accumulo nelle prossime aste. Dopo una revisione approfondita delle tecnologie di accumulo energetico e dei principali meccanismi di supporto, è stata condotta un’analisi quantitativa di competitività tramite simulazioni Monte Carlo supportate da XLRisk, applicate a Battery Energy Storage Systems (BESS) agli ioni di litio e a Pumped Hydro Storage (PHS). Il modello ha permesso di ottenere distribuzioni di probabilità per CAPEX, Cost of New Entry (CONE) e livelli di offerta, catturando le incertezze relative alle strutture di costo, alla vita utile e ai ricavi di mercato. Nel complesso, questo lavoro contribuisce fornendo un framework di supporto decisionale per gli operatori che parteciperanno alle aste MACSE, offrendo sia un’analisi regolatoria che dei benchmark sui costi delle tecnologie di riferimento.