Il Peer-to-peer trading come piattaforma di mercato elettrico al dettaglio nell'era dei prosumers: una simulazione

The emerging energy paradigm sees the end user closer and closer to the transition from being a mere consumer to being a "prosumer". This new protagonist of the energy landscape is not only able to manage its own consumption, but if equipped with its own generation plant, it is potentially able to realize its own energy self-sufficiency. Not only that, under certain conditions, it can even sell its surpluses directly to other consumers. In order for this to be realized concretely, it is however necessary to rethink the systems with which the energy value chain is expressed. One of the most interesting proposals to meet these challenges is the so-called "Peer-to-Peer trading" (P2P). This system sees end users exchange energy and value directly with their "peers" without the need for any intermediary. Evaluating whether and to what extent this paradigm can help realize the potential described above is the goal of this work. On the basis of the existing literature on the topic, a model has been defined that can simulate the functioning of a P2P platform and a methodology suitable for evaluating its economic and technical-energy performances. In particular, the model was applied to a case study in line with Italian prices and located at the same geographical coordinates as the city of Turin. The analysis carried out concerned various aspects, one purely monetary and three structural. As regards the former, an attempt was made to evaluate the sensitivity of the economic results to the variation in the rate offered by the traditional retailer to purchase the surplus of energy produced by prosumers. With respect to the second, we wanted to estimate the degree of scalability of this form of market as the number of participants in the network examined varies. Another aspect is related to the efficiency demonstrated by the system as the percentage of net producers of energy on the total number of participants in the network changes. The last characteristic analyzed regards the pricing method, chosen from one defined as "auction" and another analogous to the "mid-market-rate" proposed by Long et al (2017). Although the results offered by the simulation confirm an improvement in the performance of the network when the P2P mechanism is used, the hypotheses concerning the effects of the variables studied have not proved to be completely correct. The output seems to confirm the hypothesis of an effect on the expected economic results of the tariff offered by the traditional retailer to buy the surplus of energy produced by prosumers. The scale of the network, on the other hand, is influencing to a negligible extent both economic performances and energy performances, although in this case a significant relationship has been highlighted in the regression. What emerges with respect to the remaining variables analyzed is also disputable. The hypothesis is that the increase in internal energy supply contributes to reducing the importation of energy from the outside with an ever increasing intensity, also reducing the internal market share for each net producer and therefore its gain (Degraeve & Nys, 2018). This phenomenon emerges, however, only with the auction mechanism and not with the other, where on the contrary for the net producers the performances improve as the level of photovoltaic penetration increases.

Il paradigma energetico emergente vede l'utente finale sempre più vicino al passaggio da semplice consumatore a "prosumer". Questo nuovo protagonista del panorama energetico non è solo capace di gestire il proprio consumo, ma se provvisto di un proprio impianto di generazione è potenzialmente in grado di realizzare anche la propria autosufficienza energetica. Non solo, a determinate condizioni può perfino vendere le proprie eccedenze direttamente ad altri consumatori. Affinché tutto ciò possa realizzarsi concretamente è però necessario ripensare i sistemi con cui si esprime la catena del valore dell'energia. Una delle proposte più interessanti per rispondere a tali sfide è rappresentata dal cosiddetto "Peer-to-Peer trading" (P2P). Questo sistema vede gli utenti finali scambiare energia e valore direttamente con i propri "peers" senza il bisogno di alcun intermediario. Valutare se e in che misura questo paradigma possa consentire di realizzare il potenziale appena descritto è l'obiettivo di questo lavoro. Sulla base della letteratura esistente sul tema, è stato definito un modello che possa simulare il funzionamento di una piattaforma P2P e una metodologia adatta a valutarne le performances economiche e tecnico-energetiche. In particolare, il modello è stato applicato ad un caso studio in linea con i prezzi italiani e localizzato alle stesse coordinate geografiche della città di Torino. L'analisi effettuata ha riguardato diversi aspetti, uno prettamente monetario e tre strutturali. Per quanto riguarda il primo, si è tentato di valutare la sensibilità dei risultati economici alla variazione della tariffa offerta dal retailer tradizionale per acquistare l'avanzo di energia prodotta da parte dei prosumers. Rispetto al secondo, si è voluto stimare il grado di scalabilità di questa forma di mercato al variare del numero di partecipanti alla rete presa in esame. Un altro aspetto è invece relativo all'efficienza dimostrata dal sistema al variare della percentuale di produttori netti di energia sul totale dei partecipanti al network. L'ultima caratteristica analizzata riguarda il metodo di pricing, scelto tra uno definito "ad asta" ed un altro analogo al "mid-market-rate" proposto da Long et al (2017). Sebbene i risultati offerti dalla simulazione confermino un miglioramento nelle prestazioni della rete in caso di utilizzo del meccanismo P2P, le ipotesi relative agli effetti delle variabili studiate non si sono rivelate totalmente corrette. L'output sembra confermare l'ipotesi di un effetto sui risultati economici attesi da parte della tariffa offerta dal retailer tradizionale per acquistare l'avanzo di energia prodotta da parte dei prosumers abbia. La scala della rete risulta invece influenzare in misura decisamente trascurabile sia le performances economiche che quelle performances energetiche, sebbene in questo caso sia stata evidenziata nella regressione una relazione significativa. Discutibile quanto emerge poi rispetto alle rimanenti variabili analizzate. L'ipotesi è che l'aumento di offerta di energia interna contribuisca a ridurre l'importazione di energia dall'esterno con un'intensità sempre maggiore, riducendo anche la quota di mercato interno per ciascun produttore netto e quindi il suo guadagno (Degraeve & Nys, 2018). Tale fenomeno emerge, però, solo col meccanismo ad asta e non con l'altro, dove al contrario per i produttori netti le performances migliorano al crescere del livello di penetrazione fotovoltaica.