Analisi tecnico-economica relativa all’implementazione dei sistemi fotovoltaici nelle smart grid

The growing complexity of energy systems and internationally defined decarbonization objectives require a rigorous analysis of renewable energy sources and their integration into smart electricity grids. This thesis focuses primarily on photovoltaic technology, systematically examining its physical and material foundations, the construction characteristics of modules, and the functions of the conversion and storage devices that enable distributed generation. The analysis extends to the transformation of the Italian electricity grid toward digitalized, flexible, and bidirectional structures, considering the emerging role of the prosumer, the spread of second-generation electronic meters, inverter management logic, and the evolution of collective self-consumption configurations and renewable energy communities. At the same time, it reconstructs the economic and regulatory framework within which photovoltaics has developed, from the UNFCCC climate agreements to European directives, national incentive mechanisms, and the progressive reduction of technological costs. Through this approach, the analysis allows us to precisely outline the technical, economic, and regulatory elements that govern the inclusion of photovoltaics in smart grids, offering a comprehensive framework useful for interpreting the current dynamics of the electricity system and the conditions that guide its future evolution.

La crescente complessità dei sistemi energetici e gli obiettivi di decarbonizzazione definiti a livello internazionale rendono necessaria un’analisi rigorosa delle fonti rinnovabili di energia e delle loro modalità di integrazione nelle reti elettriche intelligenti. La presente tesi porta l’attenzione anzitutto sulla tecnologia fotovoltaica, esaminandone in modo sistematico i fondamenti fisici e materiali, le caratteristiche costruttive dei moduli e le funzioni dei dispositivi di conversione e accumulo che abilitano la generazione distribuita. L’analisi si estende alla trasformazione della rete elettrica italiana verso assetti digitalizzati, flessibili e bidirezionali, considerando il ruolo emergente del prosumer, la diffusione dei contatori elettronici di seconda generazione, le logiche di gestione degli inverter e l’evoluzione delle configurazioni di autoconsumo collettivo e delle comunità energetiche rinnovabili. Contestualmente, viene ricostruito il quadro economico e regolatorio entro cui il fotovoltaico si è sviluppato, dagli accordi sul clima dell’UNFCCC alle direttive europee, fino ai meccanismi di incentivazione nazionali e alla progressiva riduzione dei costi tecnologici. Attraverso l’approccio utilizzato, l’analisi consente di delineare con precisione gli elementi tecnici, economici e normativi che governano l’inserimento del fotovoltaico nelle smart grid, offrendo un quadro organico utile a interpretare le dinamiche attuali del sistema elettrico e le condizioni che ne orientano l’evoluzione futura.