Οι παραδοσιακές προσεγγίσεις για τον σχεδιασμό ενεργειακών κοινοτήτων ως πρακτικών μηχανισμών για τη συμμετοχή νοικοκυριών και τοπικών εμπλεκομένων στη διαδικασία απανθρακοποίησης της Ευρώπης, βασίζονται συχνά σε απλουστευμένες οικονομικές παραδοχές. 

Οι παραδοχές αυτές, αδυνατούν να αποτυπώσουν την πολυπλοκότητα των πραγματικών συνθηκών της αγοράς ηλεκτρισμού και τη βελτιστοποίηση των διαθέσιμων ενεργειακών τεχνολογιών. Για την κάλυψη αυτού του κενού, η ερευνητική ομάδα H₂Zero του Πανεπιστημίου Frederick ανέπτυξε ένα ολοκληρωμένο μαθηματικό μοντέλο βελτιστοποίησης επενδύσεων ενεργειακών κοινοτήτων για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη φωτοβολταϊκών και συστημάτων αποθήκευσης σε επίπεδο κοινότητας. Η έρευνα αξιοποιεί εξελιγμένους γενετικούς αλγορίθμους βελτιστοποίησης για την εξεύρεση βέλτιστων στρατηγικών επένδυσης κάτω από ρεαλιστικά σενάρια τιμολόγησης ηλεκτρικής ενέργειας για την επιτάχυνση της μετάβασης στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Το μοντέλο βελτιστοποίησης αναδεικνύει μια βασική αρχή: η κερδοφορία και ο καθορισμός των μεγεθών των ενεργειακών κοινοτήτων εξαρτώνται θεμελιωδώς από τη σχέση μεταξύ των τιμών αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο και των τιμών πώλησης πλεονάσματος ανανεώσιμης παραγωγής στο δίκτυο. Αυτή η διαφορά τιμής λειτουργεί ως ο κυριότερος παράγοντας που καθορίζει όχι μόνο αν μια κοινότητα μπορεί να λειτουργεί κερδοφόρα, αλλά και σε τι επενδυτικά επίπεδα και ποιες τεχνολογίες είναι ιδανικές

Η διαπίστωση αυτή υπογραμμίζει τον υποστηρικτικό ρόλο του ρυθμιστικού πλαισίου και της διαφάνειας στις τιμές ώστε να επιτευχθεί η διεσπαρμένη χρήση των ανανεώσιμων πηγών στην Ευρώπη. Οι επιπτώσεις εκτείνονται πέρα από μεμονωμένες κοινότητες, υποδεικνύοντας ότι συντονισμένες πολιτικές μπορούν συστηματικά να απελευθερώσουν επενδυτικές δυνατότητες στις ανανεώσιμες πηγές σε διάφορες ευρωπαϊκές αγορές.

Το μαθηματικό μοντέλο αναδεικνύει ότι οι ενεργειακές κοινότητες δεν υποστηρίζουν συγκεκριμένες τεχνολογίες, αλλά προσαρμόζουν τις στρατηγικές τους βάσει των τοπικών συνθηκών της αγοράς. Αυτή η διαπίστωση αμφισβητεί τη συχνή παραδοχή στον ενεργειακό σχεδιασμό ότι μεγαλύτερα συστήματα αποθήκευσης είναι πάντα ωφέλιμα και πρέπει να υιοθετούνται ευρέως. Αντίθετα η παρούσα έρευνα προτείνει πως οι ενεργειακές κοινότητες λαμβάνουν επιλεκτικές επενδυτικές αποφάσεις για την αποθήκευση, με κύρια προτεραιότητα την αύξηση της φωτοβολταϊκής δυναμικότητας όταν οι οικονομικές συνθήκες το ευνοούν.

Αυτή η τάση αντικατοπτρίζει τη βασική οικονομική αρχή των ανανεώσιμων πηγών και αποθήκευσης. Τα φωτοβολταϊκά προσθέτουν αξία αξιοποιώντας την δωρεάν ηλιακή ενέργεια, ενώ προσφέρεται πρόσθετη αξία όταν η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να πωλείται σε τιμές υψηλότερες του κόστους του δικτύου. Τα συστήματα αποθήκευσης ενέχουν πολυπλοκότητα: παρέχουν ευελιξία στην αξιοποίηση και χρονισμό διάθεσης της ενέργειας, αλλά με σημαντικό κεφαλαιουχικό κόστος. Έτσι, οι κοινότητες επενδύουν στην αποθήκευση όταν οι συνθήκες τιμολόγησης πραγματικά δικαιολογούν το σχετικό έξοδο.

Η έρευνα έχει καταδείξει ότι ο σχεδιασμός της αγοράς ηλεκτρισμού αποτελεί κρίσιμο παράγοντα επιτυχίας των ενεργειακών κοινοτήτων. Χρειάζεται διαφάνεια στις τιμές ηλεκτρισμού έτσι ώστε οι κοινότητες να είναι ενήμερες για την πραγματική αξία της ανανεώσιμης παραγωγής τους και το κόστος προμήθειας από το δίκτυο. Οι κοινότητες δεν μπορούν να λάβουν ορθολογικές επενδυτικές αποφάσεις χωρίς αξιόπιστη πληροφόρηση για τις τιμές που θα λαμβάνουν κατά την εξαγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τις τιμές που θα πληρώνουν για κατανάλωση από το δίκτυο. Όταν οι τιμές είναι διαθέσιμες οι ενεργειακές κοινότητες μπορούν να προσαρμόσουν τις στρατηγικές τους με στόχο τη μέγιστη απόδοση προς όφελος των πολιτών τους.

Όπως αναφέρει ο Καθηγητής Ανδρέας Πουλλικκάς, επικεφαλής της Ερευνητικής Ομάδας H2Zero του Πανεπιστημίου Frederick: «Οι ενεργειακές κοινότητες εκφράζουν τη δημοκρατικοποίηση της ενεργειακής μετάβασης της Ευρώπης. Η βελτιστοποίηση που αναπτύξαμε επιβεβαιώνει ότι, με κατάλληλες πολιτικές τιμολόγησης, απλοποιημένα ρυθμιστικά πλαίσια και πρόσβαση σε σύγχρονα εργαλεία σχεδιασμού, οι κοινότητες μπορούν να αποτελέσουν καταλυτικό παράγοντα για την επέκταση των επενδύσεων στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Το κεντρικό συμπέρασμα είναι ξεκάθαρο: οι πολιτικές τιμολόγησης του δικτύου καθορίζουν τη βιωσιμότητα. Με κατάλληλη τιμολόγηση, οι κοινότητες γίνονται ελκυστικές οικονομικές επενδύσεις για νοικοκυριά και τοπικούς φορείς, επιταχύνοντας την απανθρακοποίηση και ενισχύοντας την ανθεκτικότητα και την ενεργειακή ανεξαρτησία σε όλη την Ευρώπη.»