La linea che taglia il paese
Una comunità energetica può scambiare energia solo sotto la stessa cabina primaria. Abbiamo ricostruito quei confini — che il GSE pubblica solo un contatore alla volta — e metà dei comuni italiani ne è attraversata.
- Metodo
- Dimensionamento e dispacciamento di una CER, con adesione a variabili intere
- Strumenti
- Python, Gurobi, HiGHS, Shapely
- Fonte dati
- GSE — aree convenzionali delle cabine primarie (CC BY-NC-SA 3.0 IT) · PVGIS v5.2 — Centro Comune di Ricerca della Commissione europea · Open Power System Data — profili di consumo misurati (CC-BY) · ISTAT — popolazione residente e confini comunali
- Risultato
- 48% — i comuni italiani che stanno interamente dentro una sola area
Le comunità energetiche rinnovabili sono la cosa più finanziata del momento: contributi PNRR fino al 40 per cento a fondo perduto per i comuni sotto i cinquantamila abitanti, un incentivo ventennale sull’energia condivisa, e una retorica bellissima sul quartiere che si organizza.
C’è però una condizione tecnica di cui si parla poco, e che decide tutto. Si può condividere energia solo fra contatori serviti dalla stessa cabina primaria: la sottostazione che porta la media tensione nel quartiere. Non conta se siete vicini di casa. Conta da quale cabina vi arriva la corrente.
Il GSE pubblica quei confini — sono 2.107 «aree convenzionali» — ma solo come mappa interattiva dove si inserisce un codice POD alla volta. Non c’è nessun pulsante per scaricarli, e nessuno li ha mai sovrapposti ai confini dei comuni.
Noi sì.
Quanti comuni italiani stanno interamente dentro una sola area convenzionale, e possono quindi fare una comunità energetica che comprenda tutto il paese?
Prova a dire una percentuale
Il 48 per cento
3.795 su 7.901. Gli altri 4.097 sono tagliati fra due o più aree: chi sta da una parte della linea non può condividere con chi sta dall'altra.
01La sfida
Due domande, una dietro l’altra.
La prima è geografica: dove può esistere una comunità energetica? Serve sovrapporre 2.107 poligoni a 7.901 comuni e contare, per ciascun comune, quante aree diverse ne coprono il territorio.
La seconda è di progetto: quanto vale, una volta che può esistere? Preso un comune che sta tutto dentro una sola area, bisogna decidere chi entra nella comunità, quanti chilowatt di fotovoltaico mettere su quali tetti, quanto accumulo comprare, e come farlo funzionare ora per ora.
Il comune scelto è Crema: 34.012 abitanti, interamente dentro l’area AC001E01201, sotto la soglia dei cinquantamila per il contributo PNRR, e in Lombardia — dove il sole è quello che è, quindi il conto è prudente.
02Gli ingredienti
- I confini delle cabine primarie del GSE. La mappa è un’applicazione ArcGIS, e il servizio dati sottostante è pubblico: leggendo la definizione dell’applicazione dall’interfaccia del portale si arriva al livello e si scaricano tutte e 2.107 le aree. Sono sotto licenza CC BY-NC-SA, quindi utilizzabili per un caso studio ma non per un prodotto commerciale.
- I confini comunali presi dallo stesso servizio del GSE: così i due livelli combaciano al millimetro e non serve rincorrere disallineamenti.
- La produzione fotovoltaica ora per ora a Crema da PVGIS, il database solare del Centro Comune di Ricerca europeo: con l’inclinazione ottima, 38 gradi, un chilowatt di pannelli rende 1.368 chilowattora all’anno.
- I profili di consumo dal pacchetto «household data» di Open Power System Data: consumi orari veri, misurati, di abitazioni, edifici pubblici e piccole attività. Sono edifici tedeschi, ed è il compromesso principale del caso: quello che conta per una comunità energetica è lo scarto fra il picco di produzione a mezzogiorno e il picco di consumo la sera, e quella forma è comune ai due paesi. I livelli invece sono italiani, dichiarati uno per uno.
03Il verdetto, prima parte
Quante aree convenzionali attraversano un comune
Sovrapposizione dei 2.107 perimetri GSE ai 7.901 comuni italiani
Vedi i dati in tabella
| Comuni | |
|---|---|
| 1 | 3.795 |
| 2 | 2.794 |
| 3 | 937 |
| 4 | 242 |
| 5 o più | 124 |
Solo i comuni della prima colonna possono fare una comunità energetica che comprenda tutto il paese. Gli altri devono farne almeno due, e chi sta dalla parte sbagliata della linea resta fuori.
Elaborazione su aree convenzionali GSE e confini comunali
Poco più della metà dei comuni italiani è attraversata da almeno una di queste linee. Non è una curiosità cartografica: vuol dire che in quattromilanovantasette paesi il sindaco che vuole «fare la comunità energetica del comune» scoprirà che non si può, e che ne servono due o tre, ognuna con la sua assemblea, il suo statuto e il suo impianto.
Il confine non si vede, non è segnato da nessuna parte, e non ha niente a che fare con la geografia del paese. Dipende da come i distributori hanno steso i cavi nel Novecento.
04Il verdetto, seconda parte
A Crema abbiamo messo in gioco 35 possibili membri: trenta famiglie, la scuola, il municipio, il centro sportivo e due negozi. In tutto 561 megawattora di consumo all’anno e 320 chilowatt di tetto utilizzabile.
Il progetto ottimo li fa entrare tutti, riempie i tetti e compra 343 chilowattora di accumulo. Condivide 115 megawattora all’anno — il 36 per cento di tutto quello che la comunità preleva dalla rete — e chiude con circa 72.700 euro l’anno al netto dei costi annualizzati degli impianti.
Fin qui la narrazione tiene. Poi si guarda da dove vengono i soldi.
Da dove vengono davvero i ricavi
Migliaia di euro all'anno, stessa comunità, con e senza accumulo
Vedi i dati in tabella (mila €)
| Senza accumulo | Con accumulo | |
|---|---|---|
| Bolletta evitata | 60,1 | 60,1 |
| Energia venduta | 19,8 | 18,7 |
| Incentivo sulla condivisione | 2,7 | 13,7 |
L'incentivo sulla condivisione — la ragione per cui la comunità esiste — vale il 15% dei ricavi. Senza accumulo scende al 3%.
Modello risolto all'ottimo su dati PVGIS e profili OPSD
L’incentivo sull’energia condivisa vale il 15 per cento dei ricavi. Il 65 per cento è la bolletta che ciascuno evita consumando la propria produzione dietro al proprio contatore — una cosa che si può fare benissimo da soli, senza nessuna comunità, senza statuto e senza assemblea. Un altro 20 per cento è energia venduta alla rete.
E senza accumulo l’incentivo scende al 3 per cento. Il motivo è imbarazzante nella sua semplicità: i pannelli producono a mezzogiorno, quando le famiglie sono fuori, e la gente consuma la sera, quando i pannelli sono spenti. Se nessuno sposta quell’energia nel tempo, non c’è quasi niente da condividere.
L’accumulo lo sposta, e moltiplica l’energia condivisa per cinque: da 23 a 115 megawattora. Ma costa, e il guadagno netto che porta è di circa 1.700 euro l’anno. Praticamente si ripaga e basta.
Cosa cambia, e quanto
Stessi 35 membri, stessi tetti, stesso sole. Cambia la configurazione.
il 36% dei prelievi — netto 72.700 €/anno
Tutti gli scenari in tabella
| Configurazione | Energia condivisa | |
|---|---|---|
| Una comunità sola, con accumulo | 115 MWh | il 36% dei prelievi — netto 72.700 €/anno |
| Paese tagliato in due dalla linea | 92 MWh | −20% di energia condivisa, ma solo −1% di ricavi |
| Una comunità sola, senza accumulo | 23 MWh | il 7% dei prelievi — netto 71.000 €/anno |
Tre modelli misti interi risolti all'ottimo sugli stessi dati
E se la linea tagliasse Crema in due — la situazione in cui si trova metà d’Italia — l’energia condivisa scenderebbe del 20 per cento. Ma i ricavi quasi no: circa l’uno per cento. Proprio perché i soldi, in larga parte, non venivano dalla condivisione.
Il modello, per chi vuole la matematica
Si decide quanti membri di ciascun tipo entrano (nk, intero), quanti chilowatt di pannelli sui loro tetti (pvk), quanto accumulo, e il dispacciamento ora per ora. Dietro al proprio contatore ogni membro copre prima il proprio consumo:
selfkt ≤ pvk · gt non si autoconsuma più di quanto si produce
selfkt ≤ loadkt · nk né più di quanto si consuma
immessot = Σk (pvk gt − selfkt) + scaricat − caricat
prelevatot = Σk (loadkt nk − selfkt)
condivisat ≤ immessot, condivisat ≤ prelevatot
L’ultima riga è la linearizzazione del minimo che sta nella definizione di legge dell’energia condivisa. Non serve imporre l’uguaglianza: siccome l’energia condivisa è pagata, l’ottimo spinge da solo condivisat fino al più piccolo dei due.
Sui giorni tipo c’è una piccola eleganza. I profili di consumo sono costruiti come medie per (mese, feriale/festivo, ora), quindi l’anno contiene esattamente 24 forme giornaliere distinte. Risolvere su quelle 24, pesate per quante volte ricorrono, non è un’approssimazione dell’anno: per questi dati è una rappresentazione esatta. Si passa da 8.760 ore a 576 senza perdere niente.
Il modello ha variabili intere (quanti membri) e continue (dimensionamento e dispacciamento), e gira su Gurobi con ripiego automatico su HiGHS.
05Dove il gioco finisce
I profili di consumo sono di edifici tedeschi, riscalati su consumi annui italiani dichiarati. La forma regge, i livelli sono un’assunzione.
Tutto il risultato economico si muove con i prezzi che abbiamo messo: incentivo 110 €/MWh, mercato 100, prezzo al dettaglio evitato 250, fotovoltaico 1.200 €/kW, accumulo 400 €/kWh, contributo a fondo perduto del 40 per cento. Sono scritti in cima al codice e si cambiano in una riga. L’incentivo è applicato come tariffa piatta, mentre il decreto ha una formula che varia con la taglia dell’impianto e con il prezzo zonale.
I membri sono archetipi, non edifici censiti: nessuno è andato a vedere se quei tetti sono davvero esposti a sud e liberi da ombre. Mancano i costi di connessione, quelli di governance, e la faccenda non piccola di convincere trenta famiglie a firmare.
Sulla parte geografica: abbiamo ignorato le aree che coprono meno dell’uno per cento del territorio comunale, per non contare come «taglio» uno sfioro di confine. Un’abitazione dentro una scheggia vera resta comunque tagliata fuori nella realtà, e il nostro conto la perde. E i poligoni sono stati semplificati a una ventina di metri prima di intersecarli — irrilevante per contare le aree, ma non usatelo per decidere se casa vostra sta di qua o di là. Per quello c’è la mappa del GSE, un contatore alla volta.