Techno-economic analysis of a solidarity-based renewable energy community: the case of CER.ca.MI Chiaravalle

The ongoing global and European push towards renewable energy sources is driving the development of new approaches to energy generation and consumption. Among these, Renewable Energy Communities (RECs) have gained prominence, not only as a technical solution but also as a socially inclusive model to push energy transition. This thesis focuses on the analysis of CER.ca.MI Solidale, a solidarity-based Renewable Energy Community promoted by the Municipality of Milan in collaboration with the Politecnico di Milano and several local social organizations. While CER.ca.MI operates across the entire metropolitan area, the research specifically investigates the configuration linked to the primary substation of Chiaravalle, with the dual objective of examining its operational structure and assessing its technical and economic feasibility. The preliminary phase of the study consisted of a mapping process, carried out through Google Maps and Google Earth, which proved essential for identifying potential participants and suitable buildings for inclusion in the community. On this basis, the technical analysis was developed using SolarEdge software, which enabled the placement of photovoltaic (PV) modules and the estimation of production and consumption profiles for each building under consideration. This work was complemented by PVGIS simulations, providing the necessary data on irradiance, tilt, and other location-specific parameters across the Milan area to derive realistic production profiles. To integrate and process the collected data, MATLAB was employed, supporting both technical calculations and the subsequent economic assessment. The financial evaluation focused on the feasibility of the investment, adopting Payback Time (PBT) and Net Present Value (NPV) as reference indicators. These metrics capture the convenience of the initiative by combining the initial capital expenditure with the annual economic returns generated over time. Such returns derive from bill savings through self-consumption as well as from the incentives awarded for shared energy, which are accessible exclusively to members of a Renewable Energy Community. The results indicate that the proposed REC model is technically feasible and presents a strong case for investment, demonstrating benefits both in terms of energy self sufficiency and long-term cost-effectiveness. Beyond the financial aspects, the analysis highlights the added value of community participation, where citizens are increasingly motivated not only by incentives but also by a growing awareness of sustainable energy use. The thesis contributes by providing an integrated evaluation of technical design, economic performance, and social impact, reinforcing the role of RECs as a strategic instrument for advancing the energy transition.

La spinta globale ed europea verso le fonti energetiche rinnovabili sta favorendo lo sviluppo di nuovi approcci alla produzione e al consumo di energia. Tra questi, le Comunità di Energia Rinnovabile (CER) hanno acquisito importanza, non solo come soluzione tecnica, ma anche come modello socialmente inclusivo per promuovere la transizione energetica. Questa tesi si concentra sull'analisi di CER.ca.MI Solidale, una Comunità di Energia Rinnovabile solidale promossa dal Comune di Milano in collaborazione con il Politecnico di Milano e diverse organizzazioni sociali locali. Sebbene CER.ca.MI operi in tutta l'area metropolitana, la ricerca indaga specificamente la configurazione legata alla sottostazione primaria di Chiaravalle, con il duplice obiettivo di esaminarne la struttura operativa e valutarne la fattibilità tecnica ed economica. La fase preliminare dello studio ha previsto un processo di mappatura, effettuato tramite Google Maps e Google Earth, che si è rivelato fondamentale per identificare i potenziali partecipanti e gli edifici idonei da includere nella comunità. Su questa base, è stata sviluppata l'analisi tecnica utilizzando il software SolarEdge, che ha consentito il posizionamento dei moduli fotovoltaici (PV) e la stima dei profili di produzione e consumo per ciascun edificio preso in considerazione. Questo lavoro è stato integrato da simulazioni PVGIS, che hanno fornito i dati necessari sull'irraggiamento, l'inclinazione e altri parametri specifici della zona di Milano per ricavare profili di produzione realistici. Per integrare ed elaborare i dati raccolti è stato utilizzato MATLAB, che ha supportato sia i calcoli tecnici che la successiva valutazione economica. La valutazione finanziaria si è concentrata sulla fattibilità dell'investimento, adottando il Payback Time (PBT) e il Net Present Value (NPV) come indicatori di riferimento. Questi parametri catturano la convenienza dell'iniziativa combinando la spesa iniziale di capitale con i rendimenti economici annuali generati nel tempo. Tali rendimenti derivano dai risparmi sulle bollette grazie all'autoconsumo e dagli incentivi concessi per l'energia condivisa, accessibili esclusivamente ai membri di una Comunità di Energia Rinnovabile. I risultati indicano che il modello CER proposto è tecnicamente fattibile e rappresenta un valido motivo per investire, dimostrando vantaggi sia in termini di autosufficienza energetica che di efficacia dei costi a lungo termine. Al di là degli aspetti finanziari, l'analisi evidenzia il valore aggiunto della partecipazione della comunità, dove i cittadini sono sempre più motivati non solo dagli incentivi, ma anche da una crescente consapevolezza dell'uso sostenibile dell'energia. La tesi contribuisce fornendo una valutazione integrata della progettazione tecnica, delle prestazioni economiche e dell'impatto sociale, rafforzando il ruolo delle CER come strumento strategico per promuovere la transizione energetica.