Renewables and Energy Efficiency in Residential and Industrial Districts: an integrated approach for the generalized energy and exergy optimization of complex urban systems and their networks and infrastructures, through a holistic and LCA-based methodology applied to open systems

The aim of the research is to study and analyze the state of the art and to understand how the European Union is investing in the ecological transition, specifically how it is working toward achieving the set community goals in terms of reducing pollutants and increasing the use of renewable energy sources. In particular, the research includes an analysis of renewable energy sources, focusing on photovoltaic energy, and how it can be integrated into a social context where energy poverty is increasingly relevant. The thesis specifically aims to explore, within the broader theme of the "energy crisis," aspects related to energy efficiency and the integration of energy production systems from renewable sources, particularly for the operation of public administration buildings and public services. A key solution to addressing the issues of energy poverty identified lies in the adoption of collective self-consumption systems through the widespread installation of photovoltaic systems across the territory, classified as energy communities. The study involved an analysis of current regulations, both at the European and Italian levels, outlining the main guidelines for defining, creating, and developing an energy community. The case studies investigate the practical application of the "energy community" concept, recently introduced at the European Union level, involving both public and private entities, alongside the concept of "smart grids." The research analyzed case studies of photovoltaic systems that could potentially become energy communities; the most representative cases were selected, and simulations were carried out to create an energy community, examining various aspects, including economic feasibility, environmental and social impacts. The validation of the results will be based on targeted energy analyses, starting from a detailed assessment of current energy consumption obtained through in-depth investigations. The goal is to accurately quantify the benefits in terms of reducing the use of primary fossil energy and lowering greenhouse gas and pollutant emissions associated with meeting the city's energy needs. The objective is to maximize the integration of renewable sources into the energy system, creating a more resilient and efficient distribution network. The promotion of energy communities aims to establish a new type of consumer, both public and private, capable of making consistent energy choices and contributing to a profound reconfiguration of the energy system. Starting from an analysis of various plants of different sizes and types, the study delves into a detailed case study of an energy community in the Municipality of Rolo, Reggio Emilia. The analysis focuses on the use of a photovoltaic system for clean energy generation, emission reduction, and economic savings, as well as on the actors involved and the social benefits

L'obiettivo della ricerca è studiare e analizzare lo stato dell’arte e comprendere come l’Unione Europea stia investendo nella transizione ecologica, in particolare come stia lavorando per il raggiungimento degli obiettivi comunitari prefissati in termini di riduzione degli inquinanti e incremento dell’uso di fonti di energia rinnovabile. In particolare, la ricerca include un’analisi delle fonti rinnovabili, con un focus sull’energia fotovoltaica, e su come essa possa essere integrata in un contesto sociale in cui la povertà energetica è sempre più rilevante. La tesi si propone in particolare di approfondire, all’interno del più ampio tema della “crisi energetica,” gli aspetti legati all’efficienza energetica e all’integrazione di sistemi di produzione da fonti rinnovabili, soprattutto per l’alimentazione degli edifici della pubblica amministrazione e dei servizi pubblici. Una delle principali soluzioni individuate per affrontare i problemi legati alla povertà energetica risiede nell’adozione di sistemi di autoconsumo collettivo attraverso l’installazione diffusa di impianti fotovoltaici sul territorio, classificati come comunità energetiche. Lo studio ha previsto un’analisi della normativa vigente, sia a livello europeo che italiano, delineando le principali linee guida per la definizione, creazione e sviluppo di una comunità energetica. I casi studio analizzano l’applicazione pratica del concetto di “comunità energetica,” introdotto di recente a livello dell’Unione Europea, coinvolgendo sia enti pubblici che soggetti privati, insieme al concetto di “smart grids.” La ricerca ha analizzato casi studio di impianti fotovoltaici con potenziale per diventare comunità energetiche; sono stati selezionati i casi più rappresentativi e sono state realizzate simulazioni per la creazione di una comunità energetica, esaminando diversi aspetti, tra cui la fattibilità economica, gli impatti ambientali e sociali. La validazione dei risultati si baserà su analisi energetiche mirate, partendo da una valutazione dettagliata dei consumi energetici attuali ottenuti attraverso indagini approfondite. L’obiettivo è quantificare con precisione i benefici in termini di riduzione dell’uso di energia primaria fossile e di abbattimento delle emissioni di gas serra e inquinanti legati alla soddisfazione del fabbisogno energetico della città. Si punta a massimizzare l’integrazione delle fonti rinnovabili nel sistema energetico, creando una rete di distribuzione più resiliente ed efficiente. La promozione delle comunità energetiche mira a istituire un nuovo tipo di consumatore, sia pubblico che privato, capace di compiere scelte energetiche consapevoli e contribuire a una profonda riconfigurazione del sistema energetico. Partendo dall’analisi di diversi impianti di varia dimensione e tipologia, lo studio approfondisce un caso di studio specifico di una comunità energetica nel Comune di Rolo, in provincia di Reggio Emilia. L’analisi si concentra sull’uso di un impianto fotovoltaico per la produzione di energia pulita, la riduzione delle emissioni e il risparmio economico, oltre che sugli attori coinvolti e sui benefici sociali.