Il ruolo delle comunità energetiche nella città del futuro

The cooperative model of energy communities (EC) has recently gained momentum since the Renewable Energy Directive II and Internal Energy Market directive, for the first time, introduced the EC in the European energy sector. However, the tradition of energy cooperatives is already well established in some areas of Europe, especially in the Nordic countries, but the most concrete examples are for the most part located in low urbanization zones, such as mountain communities, rural areas and unions of small municipalities. Furthermore, the race against climate change has made cities become among the most important scenarios for decarbonization. In this context, energy communities emerge as a valid tool for achieving environmental results. Therefore, the objective of the thesis concerns the multiple outcomes that energy communities could bring to cities in terms of innovation, sustainability and economy as well as to shed light on their forms and definitions. Can energy communities also develop in metropolitan areas? How could they affect cities? To answer these research questions, a review of the reference scientific literature was conducted, starting from a state of the art that appears fragmented and dispersive, highlighting that there is no preponderant line of research over others. Considering the literature critical review, a reference model for energy communities is outlined within certain theoretical and legal boundaries. Then, a case study is hypothesized in Turin. The EC hypothesis takes into consideration a nursery school and a building of 10 families. The energy profiles of families and those of the school are overlapped for the calculation of shared and self-consumed energy. The excess of energy of school is assumed as fuel for an electric bus on the Star-GTT line in Turin. The technical mechanisms concerning energy sharing and the technology used by EC have deepened thanks to the research conducted in a Turin startup, which was involved in the municipal plan for energy efficiency “Living Lab IoT”. The key results obtained from the case study indicate that the effectiveness of energy communities in reducing urban pollution as well as in supporting local electricity mobility is high. The energy shared between the buildings of the EC is crucial for the purpose of increasing the collective self-consumption of energy and therefore the aggregation of different members has positive effects both in terms of energy self-sufficiency and environmental sustainability. At the policy level, it should be noted that the regional threshold of 70% of the Piedmont for the definition of energy communities as energy producers may be too elevated. Nevertheless, the economic benefits are very low and intrinsically linked to the incentive scheme that the public regulator provides to individuals and public administrations to make the investments necessary for the development of energy communities. Finally, through the application of Internet of Thing (IoT) technologies, energy communities can act as building blocks of the Smart City, increasing the amount of data available to the Municipalities. The thesis research did not investigate the social aspects related to the energy community. Moreover, the size of the energy community hypothesized also leads to partial results that could change considerably if a future study took these shortcomings into account.

Il tema delle comunità energetiche (CE) sta acquisendo sempre più rilevanza da quando la direttiva sull'energia rinnovabile (RED II) e quella sul mercato interno dell'energia (IEM) hanno introdotto la CE nel settore energetico europeo. Sebbene la tradizione delle cooperative energetiche sia consolidata in Nord Europa, gli esempi più concreti sembrano concentrarsi nelle sole zone a bassa urbanizzazione come comunità montane, zone rurali e unioni di piccole comuni. La corsa al contrasto al cambiamento climatico potrebbe però spingere le città a supportare lo sviluppo delle comunità energetiche anche in ambito urbano. In questo contesto, le comunità energetiche potrebbero essere un valido strumento per il raggiungimento dei risultati ambientali. L'obiettivo della tesi è indagare sui molteplici risultati che le comunità energetiche porterebbero alle città in termini di innovazione, sostenibilità ed economia oltre che far luce sulle loro forme e definizioni. Le comunità energetiche possono svilupparsi anche nelle aree metropolitane? Come potrebbero influenzare le città? Per rispondere a queste domande di ricerca è stata condotta una rassegna della letteratura scientifica di riferimento, partendo da uno stato dell'arte che appare frammentato e dispersivo, evidenziando l’assenza di una linea di ricerca preponderante sulle altre. Grazie alla revisione critica della letteratura si è definito un modello di riferimento per le comunità energetiche. Si è ipotizzato quindi un caso studio di CE nella città di Torino. Tale ipotesi prende in considerazione una scuola materna e un edificio di 10 famiglie. I profili energetici delle famiglie e quelli della scuola sono stati sovrapposti per calcolare l’energia condivisa e autoconsumata. Inoltre, viene ipotizzato che l'eccesso di energia della scuola sia utilizzato come carburante per un autobus elettrico della linea Star-GTT di Torino. I meccanismi tecnici riguardanti la condivisione dell'energia e la tecnologia utilizzata dalle CE sono stati approfonditi grazie alla ricerca condotta in una startup torinese, coinvolta anche nel piano comunale per l'efficienza energetica “Living Lab IoT”. I risultati ottenuti dal caso studio indicano che l'efficacia delle comunità energetiche nel ridurre l'inquinamento urbano e nel sostenere la mobilità elettrica locale è elevata. L'energia condivisa tra gli edifici della CE è fondamentale per l'incremento dell'autoconsumo collettivo di energia. A livello di politiche, si segnala che la soglia regionale del 70% del Piemonte per la definizione di comunità energetiche come produttori di energia potrebbe essere troppo elevata. Tuttavia, i benefici economici sono molto bassi e intrinsecamente legati al regime di incentivi che il regolatore pubblico fornisce ai privati e alle pubbliche amministrazioni per effettuare gli investimenti necessari allo sviluppo delle comunità energetiche. Infine, attraverso l'applicazione delle tecnologie “Internet of Thing” (IoT), le comunità energetiche possono fungere da elementi chiave della Smart City, accrescendo la quantità di dati a disposizione dei Comuni. Spunti d’interesse futuri potrebbero essere quelli legati agli aspetti sociali innescati dalla CE, i quali non sono stati tenuto in conto in questa tesi. Inoltre, la difficoltà nella ricezione dei dati, ha portato ad un dimensionamento ridotto della comunità energetica ipotizzata, uno studio futuro potrebbe colmare queste carenze ed arrivare a risultati complessivi meglio definiti.