Techno-economic optimization and algorithmic management of BESS integration within renewable energy communities

The transition towards distributed renewable energy systems (RES) demands innovative land-use strategies and advanced operational frameworks. This thesis presents a comprehensive techno-economic analysis and optimization of a 1 MWp photovoltaic (PV) plant integrated with a Battery Energy Storage System (BESS), deployed on a decommissioned landfill site within a Renewable Energy Community (REC) framework. The primary objective is to maximize total economic revenue by optimizing the trade-off between direct energy market sales and REC-specific incentives provided by Gestore dei Servizi Energetici (GSE). A mathematical optimization model was developed in Python using the Gurobi solver to determine the optimal operational strategy for battery dispatch and grid interaction. The algorithm dynamically balances self-consumption, energy storage and grid injection to achieve maximum profitability while meeting technical and regulatory constraints. This work demonstrates how repurposing unusable lands for renewable energy generation, coupled with intelligent energy management, can enhance both environmental sustainability and economic viability in community-scale energy systems.

La transizione verso sistemi energetici rinnovabili distribuiti richiede strategie innovative di utilizzo del suolo e framework operativi avanzati. Questa tesi presenta un'analisi tecnico-economica approfondita e l'ottimizzazione di un impianto fotovoltaico da 1 MWp integrato con un sistema di accumulo a batterie, installato su un sito di discarica dismessa nell'ambito di una Comunità Energetica Rinnovabile (CER). L'obiettivo principale è massimizzare i ricavi economici totali ottimizzando il compromesso tra vendita diretta di energia sul mercato e incentivi specifici delle CER forniti dal GSE. È stato sviluppato un modello matematico di ottimizzazione in Python utilizzando il solver Gurobi per determinare la strategia operativa ottimale per il dispacciamento delle batterie e l'interazione con la rete. L'algoritmo bilancia dinamicamente autoconsumo, accumulo energetico e immissione in rete per raggiungere la massima redditività nel rispetto dei vincoli tecnici e normativi. Questo lavoro dimostra come la riconversione di terreni inutilizzabili per la generazione di energia rinnovabile, abbinata a una gestione intelligente dell'energia, possa migliorare sia la sostenibilità ambientale che la redditività economica nei sistemi energetici su scala comunitaria.