FOTOVOLTAICO E MOBILITÀ ELETTRICA IN UN’UTENZA RESIDENZIALE: ANALISI TECNICO-ECONOMICA IN DIVERSI SCENARI DI MERCATO ELETTRICO

The objective of this thesis is to carry out a study on the energy impact that the integration of a photovoltaic system with energy storage and an electric car in a generic home could have and, subsequently, assess its cost-effectiveness through an economic analysis that compares different tariff options offered by the current electricity market to a residential user. In addition, the innovative and emerging Vehicle-To-Grid (V2G) technology is introduced and analyzed in the same context. In the research, all the energy flows are simulated in detail, including self-consumption and battery management dynamics. The results show that the energy produced by the photovoltaic system, thanks also to the presence of the storage system, is almost totally self-consumed (more than 75%), demonstrating a high exploitation of the renewable energy produced. Moreover, it was found that the overall energy needs of the house are reduced by 34%. The economic analysis has shown that time-of-use and hourly tariffs are the most convenient, with internal rates of return (IRR) of 4,85% and 4,78%, respectively. By contrast, a flat-rate tariff gives an IRR of 4,60%. With the adoption of V2G technology, two different scenarios have instead been opened up: in the first case, where the residual energy is also fed into the public grid, there is a negative IRR of -5,00%; in the second case, with the energy of the vehicle used exclusively for self-consumption, an improvement in the IRR of up to 3,21% would be achieved. The research concluded that the combination of photovoltaics and electric mobility is an advantageous choice for residential users, both in terms of cost savings and reduction of CO2 emissions. However, to exploit the full potential of V2G, given that this technology is still evolving, it will be necessary to implement incentive policies that better value the energy supplied to the grid.

L'obiettivo di questa tesi è quello di realizzare uno studio sull'impatto energetico che potrebbe avere l'integrazione di un sistema fotovoltaico con accumulo energetico e di un'auto elettrica in una generica abitazione e, successivamente, valutarne la convenienza attraverso un'analisi economica che mette a confronto diverse opzioni tariffarie offerte dall'attuale mercato elettrico ad un'utente residenziale. Nello stesso contesto, viene inoltre introdotta e analizzata l'innovativa ed emergente tecnologia Vehicle-To-Grid (V2G). Nella ricerca vengono simulati in dettaglio i flussi di energia che includono dinamiche di autoconsumo e di gestione della batteria. I risultati mostrano che l'energia prodotta dall'impianto fotovoltaico, grazie anche alla presenza del sistema di accumulo, viene quasi totalmente autoconsumata (oltre il 75%), dimostrando un elevato sfruttamento dell'energia rinnovabile prodotta. In aggiunta, è emerso che il fabbisogno energetico complessivo della casa viene ridotto del 34%. L'analisi economica ha di conseguenza evidenziato le tariffe multioraria e oraria risultano essere le più convenienti, con tassi interni di rendimento (IRR) rispettivamente del 4,85% e 4,78%. Al contrario, con la tariffa a prezzo unico si ottiene un IRR del 4,60%. Con l'adozione della tecnologia V2G si sono aperti invece due scenari differenti: nel primo caso, dove l'energia residua viene anche immessa nella rete pubblica, si registra un IRR negativo del -5,00%; nel secondo, invece, con l'energia del veicolo usata esclusivamente per l'autoconsumo, si avrà un miglioramento dell'IRR fino al 3,21%. A conclusione della ricerca svolta, è emerso che la combinazione di fotovoltaico e mobilità elettrica costituisce una scelta vantaggiosa per gli utenti residenziali, sia per quanto riguarda il risparmio economico che la riduzione delle emissioni di CO2. Tuttavia, per sfruttare al massimo le potenzialità del V2G, considerando che questa tecnologia è ancora in evoluzione, sarà necessario attuare politiche di incentivazione che valutino maggiormente l'energia immessa in rete.