Using urban building energy simulation tools and geographic information systems to define energy communities

Abstract

[ES] En un contexto de crisis climática, se deben realizar todos los esfuerzos para garantizar una transición energética sostenible y justa hacia un paradigma energético renovable y descentralizado. El despliegue solar descentralizado está desempeñando un papel crucial en esta transición, acercando la generación de electricidad al consumo. Por lo tanto, las comunidades energéticas surgen como una estrategia innovadora y cooperativa para compartir estos recursos energéticos descentralizados. Alineado con esto, se espera que las áreas urbanas, donde se concentra el consumo de electricidad, evolucionen para ser autosuficientes mediante la implementación de sistemas de generación locales como paneles fotovoltaicos en los techos de los edificios. Este trabajo desarrolla un modelo que utiliza la modelización energética de edificios urbanos para obtener parámetros de entrada para evaluar el potencial de creación de comunidades energéticas, combinando los datos de simulación térmica del edificio y su potencial de generación solar en sus tejados. En este trabajo se han simulado y analizado diferentes casos de estudio y escenarios. Los edificios se simulan en tres escenarios diferentes: autoconsumo individual, autoconsumo colectivo dentro de una comunidad energética y autoconsumo colectivo con un almacenamiento central de baterías dentro de una comunidad energética. Los resultados demuestran que la autosuficiencia en los edificios aumenta al pasar del autoconsumo individual al autoconsumo colectivo, teniendo los mejores resultados al combinar diversidad de perfiles de demanda. Las autosuficiencias logradas a nivel comunitario son del 16%, 21% y 34%, respectivamente para cada estudio de caso. Además, los resultados muestran que cuando se considera un sistema de almacenamiento de batería central, la autosuficiencia aumenta un 16% en promedio. Respecto al autoconsumo, la media de incremento es del 35% a la hora de considerar el almacenamiento. Sin embargo, los indicadores económicos no son favorables en este caso.

[EN] In a context of climate crisis, all efforts should be put on ensuring a sustainable and fair energy transition into renewable and decentralized energy paradigm. Decentralized solar deployment is playing a crucial role in this transition, bringing electricity generation closer to the consumption. Hence, energy communities arise as an innovative and cooperative strategy to share these decentralized energy resources. Aligned with this, urban areas, where electricity consumption is concentrated, are expected to evolve to be self-sufficient by implementing local generation systems such as photovoltaic panels in buildings¿ roofs. This thesis develops a modelling framework that uses urban buildings energy modelling to obtain input parameters to assess the potential of energy community creation, by combining building¿s thermal simulation data and their potential of solar generation in its rooftops. In this work, different case studies and scenarios have been simulated and analysed. Buildings are simulated in three different scenarios: individual self-consumption, collective self-consumption inside an energy community and collective self-consumption with a central battery storage inside an energy community. Results demonstrate that self-sufficiency in buildings increase when going from individual self-consumption to collective self-consumption, having the best results when combining diversity of demand profiles. Self-sufficiencies achieved at a community level are 16%, 21% and 34%, respectively for each case study. Moreover, results show that when considering a central battery storage system, self-sufficiency increases 16% on average. Regarding the self-consumption, the average of increase is 35% when considering the storage. However, economic indicators are not favourable in this case.