Multicriteria method to assess Renewable Energy Sources planning at regional and local scales [Metodo multicriterio per valutare la pianificazione delle Fonti Energetiche Rinnovabili su scala regionale e locale]

In recent years, there has been a notable increase in energy demand to meet the daily needs of modern society. This surge in demand has driven a significant expansion in energy production, historically reliant on fossil fuels such as coal, oil, and natural gas, towards more sustainable renewable energy sources. Therefore, this shift presents a key opportunity for sustainable development, promoting resource efficiency and reducing greenhouse gas emissions. In this context, Sicily, thanks to its strategic geographical position, represents an important hub for sustainable energy transition, being a favourable area for the development of renewable energy. The present work proposes an integrated methodology to identify the most suitable areas in Sicily for the installation of renewable energy production plants, combining local and regional analyses and multi-criteria assessments. In the initial phase, the study examined three energy storage plant projects situated in areas with varying levels of hydraulic risk. Hydrological and hydraulic modelling simulations highlighted the necessity for on set of targeted interventions to prevent disruption to natural water flow during extreme weather events. At the regional scale, a territorial analysis project was conducted using database and serial official regional source of information, together with OpenStreetMap (OSM) and Google Earth data to gather data on ground-mounted photovoltaic parks, also known as “solar parks”. This was complemented by official maps detailing morphological features, land use, and the presence of ecological and hydrographic network. The research evaluated the impact of existing solar parks on the surrounding environment and collected data on proposed solar parks, including an economic analysis of the costs associated with hydraulic and environmental mitigation measures to be applied in photovoltaic projects. Concerning the multicriteria-analysis, the integration of the Analytic Hierarchy Process (AHP) with Geographic Information Systems (GIS) facilitated the weighing of hydrological, geomorphological, and environmental criteria, culminating in a suitability map that identifies the most favourable locations for new renewable energy systems. The results underscore the importance of a multidisciplinary approach, emphasizing the need for high-quality spatial data to balance renewable energy generation, hydraulic risk management, and ecosystem preservation. The research clearly shows that an integrated, multi-criteria approach, supported by high-quality territorial data, hydro-geomorphological modeling, and GIS tools, is essential for identifying areas suitable for the development of renewable energy while ensuring hydraulic safety and ecosystem balance. The need to increase investment in hydraulic mitigation works, which are often underestimated, and to integrate climate change scenarios, socio-economic analyses, and the possibility of using Artificial Intelligence and Machine Learning systems to automate analyses and improve forecasting capabilities is emphasized. Finally, the research could propose replicable guidelines to support sustainable and hydraulically compatible planning of renewable infrastructure.

Negli ultimi anni, si è registrato un notevole aumento della domanda di energia per soddisfare i bisogni quotidiani della società moderna. Questo incremento della domanda ha spinto verso un'espansione significativa nella produzione di energia, storicamente dipendente da fonti fossili come carbone, petrolio e gas naturale, verso fonti di energia rinnovabile più sostenibili. Pertanto, questo cambiamento rappresenta una grande opportunità per lo sviluppo sostenibile, promuovendo l’efficienza delle risorse e riducendo le emissioni di gas serra. In questo contesto, la Sicilia, grazie alla sua posizione geografica strategica, rappresenta un importante hub per la transizione energetica sostenibile, essendo una zona favorevole per lo sviluppo delle energie rinnovabili. Il presente lavoro propone una metodologia integrata per identificare le aree più idonee in Sicilia per l'installazione di impianti di produzione di energia rinnovabile, combinando analisi locali e regionali e valutazioni multicriterio. Nella fase iniziale, lo studio ha esaminato tre progetti di impianti di accumulo energetico situati in aree con diversi livelli di rischio idraulico. Le simulazioni di modellazione idrologica e idraulica hanno evidenziato la necessità di interventi mirati affinché queste infrastrutture non interferiscano con il normale deflusso delle acque durante eventi estremi. A livello regionale, è stato condotto un progetto di analisi territoriale utilizzando database e fonti ufficiali regionali, insieme ai dati di OpenStreetMap (OSM) e Google Earth per raccogliere informazioni sui parchi fotovoltaici a terra, noti anche come "solar parks". Questo è stato integrato con mappe ufficiali che dettagliavano le caratteristiche morfologiche, l'uso del suolo e la presenza di reti ecologiche e idrografiche. La ricerca ha valutato l’impatto dei parchi solari esistenti sull’ambiente circostante e ha raccolto dati sui parchi solari proposti, compresa un’analisi economica dei costi associati alle misure di mitigazione idraulica e ambientale da applicare nei progetti fotovoltaici. Per quanto riguarda l'analisi multicriterio, l'integrazione del Processo Gerarchico Analitico (AHP) con i Sistemi Informativi Geografici (GIS) ha facilitato la ponderazione dei criteri idrologici, geomorfologici e ambientali, culminando in una mappa di idoneità che individua le località più favorevoli per i nuovi sistemi di energia rinnovabile. I risultati evidenziano l'importanza di un approccio multidisciplinare, e sottolinea la necessità di dati spaziali di alta qualità per bilanciare la produzione di energia rinnovabile, la gestione del rischio idraulico e la conservazione degli ecosistemi. Dalla ricerca emerge chiaramente che un approccio integrato e multicriterio, supportato da dati territoriali di qualità, modellazioni idro-geomorfologiche e strumenti GIS, sia essenziale per individuare aree idonee allo sviluppo delle energie rinnovabili garantendo al contempo sicurezza idraulica ed equilibrio ecosistemico. Si sottolinea la necessità di potenziare gli investimenti in opere di mitigazione idraulica, spesso sottovalutate, e di integrare scenari di cambiamento climatico, analisi socio-economiche e la possibilità di utilizzare sistemi di Intelligenza Artificiale e Machine Learning per automatizzare le analisi e migliorare la capacità previsionale. Infine, la ricerca potrebbe proporre linee guida replicabili per supportare una pianificazione sostenibile e idraulicamente compatibile delle infrastrutture rinnovabili.