From Individual Consumers to Energy Communities: A Techno-economic Assessment of Swiss Local Electricity Communities

Título: De Consumidores Individuais a Comunidades Energéticas: Uma Avaliação Técnico-Económica das Comunidades Locais de Eletricidade Suíças

1. Problema e Contexto

Com a transição de políticas de design para a implementação prática de comunidades energéticas na Suíça, há uma necessidade crítica de compreender o seu desempenho real. O novo quadro legal suíço, que entrará em vigor a 1 de janeiro de 2026, introduz as Comunidades Locais de Eletricidade (LEC - Local Electricity Communities). Diferentemente dos mecanismos anteriores (como o ZEV e vZEV), que permitiam partilha apenas em pontos de ligação únicos ou virtuais, as LEC permitem a troca de eletricidade entre participantes ligados a diferentes pontos de ligação, desde que estejam na mesma municipalidade e sob o mesmo Operador do Sistema de Distribuição (DSO).

Apesar da existência de literatura sobre modelos de negócios e regras de partilha, há uma lacuna na análise quantitativa do desempenho do sistema, dos resultados ao nível do agregado familiar e das interações com a rede de distribuição sob este novo quadro regulatório fixo. O problema central é avaliar como a participação numa LEC afeta a utilização de renováveis locais, a interação com a rede e a distribuição económica dos benefícios, especialmente considerando a definição de preços internos.

2. Metodologia

O estudo apresenta uma avaliação técnico-económica baseada num caso de estudo real utilizando dados de consumo e geração fotovoltaica (PV) da plataforma NEST (um distrito energético vertical no campus da Empa, em Dübendorf, Suíça).

• Modelo de Simulação: Foi desenvolvido um modelo de liquidação e contabilidade transparente, alinhado com as regras da LEC suíça. O modelo compara dois cenários:
  1. Caso de Referência: Sem troca local de eletricidade (consumidores e produtores operam individualmente).
  2. Caso LEC: Compartilhamento interno de eletricidade.
• Regras de Alocação e Preço:
  • A eletricidade trocada localmente é alocada aos consumidores com base na sua procura residual (proporcional ao consumo).
  • As receitas da venda são atribuídas aos produtores (PV) com base no seu excedente de geração.
  • O preço interno ($\lambda_{loc}$) é uma variável de sensibilidade, variando entre a remuneração de injeção na rede ($\lambda_{export}$) e o preço retalhista ($\lambda_{E}$).
  • Aplica-se uma redução de 40% nas tarifas de uso da rede para trocas locais sem mudança de nível de tensão.
• Métricas de Avaliação:
  • Nível da Comunidade: Taxa de autoconsumo (SCR), taxas de troca local baseadas em geração e consumo, e interação com a rede (importações/exportações totais e picos).
  • Nível do Agregado Familiar: Poupanças de custos energéticos ($\Delta C_i$) e análise de equidade através do Coeficiente de Variação (CV) das poupanças.

3. Principais Contribuições

O trabalho oferece três contribuições fundamentais:

1. Modelo de Liquidação Regulado: Desenvolvimento de um modelo de contabilidade transparente e consistente com as regras da LEC suíça.
2. Avaliação Quantitativa Realista: Análise de impactos ao nível da comunidade e do agregado familiar utilizando dados empíricos reais de um distrito energético vertical, preenchendo a lacuna de estudos baseados em dados sintéticos.
3. Análise de Equidade e Preços: Investigação explícita de como os preços internos de eletricidade influenciam a distribuição de benefícios económicos, identificando pontos de equilíbrio entre eficiência e justiça.

4. Resultados Chave

• Impactos ao Nível da Comunidade:

  • Aumento do Autoconsumo: A taxa de autoconsumo da comunidade aumentou de 39,4% (caso de referência) para 62,3% no cenário LEC.
  • Redução de Trocas com a Rede: As importações totais da rede reduziram 14,4% e as exportações reduziram 37,8%.
  • Picos de Carga: O pico de importação permaneceu inalterado (10,8 kW), indicando que a LEC não reduz picos de demanda sem armazenamento. No entanto, o pico de exportação diminuiu cerca de 13% (de 15,5 kW para 13,5 kW), o que ajuda a aliviar congestionamentos na rede local e tensões de fluxo reverso.
  • Conclusão: A LEC atua principalmente como um mecanismo de integração de renováveis e suavização de exportações, não como uma medida de redução de picos de demanda.

• Efeitos Distributivos ao Nível do Agregado Familiar:

  • Benefícios Mútuos: Tanto consumidores (sem PV) quanto produtores (com PV) obtêm benefícios económicos. Consumidores acedem a eletricidade abaixo da tarifa retalhista; produtores recebem mais do que a remuneração de injeção na rede.
  • Assimetria de Papéis: Unidades com sistemas PV pequenos (ex: Unit 2) comportam-se mais como consumidores dependentes da troca local do que como produtores de excedentes, dependendo criticamente do preço interno.

• Sensibilidade de Preços e Equidade:

  • Existe um trade-off claro: preços internos mais altos beneficiam os produtores (maior receita), enquanto preços mais baixos beneficiam os consumidores (menor custo de compra).
  • Preço Ótimo de Equidade: A análise do Coeficiente de Variação (CV) das poupanças indicou que um preço interno de aproximadamente 0,10 CHF/kWh resulta na distribuição mais equitativa de benefícios para a configuração estudada, minimizando disparidades entre participantes.

5. Significado e Implicações

Este estudo fornece uma base prática e orientada por dados para a implementação das LECs na Suíça a partir de 2026.

• Para Tomadores de Decisão: Demonstra que o enquadramento regulatório suíço é viável e economicamente benéfico, promovendo a integração de renováveis locais.
• Para Operadores e Agregados Familiares: Destaca a importância crítica da definição do preço interno. A escolha do preço não é apenas uma questão económica, mas um mecanismo de governança que determina a justiça na distribuição de benefícios. Um preço mal calibrado pode excluir certos participantes.
• Futuro: O estudo sugere que trabalhos futuros devem incorporar armazenamento e tecnologias de conversão de energia para avaliar o potencial de redução de picos de importação, que atualmente não é alcançado apenas com a partilha de PV.

Em suma, a pesquisa valida a transição de consumidores passivos para comunidades energéticas ativas, desde que a estrutura de preços interna seja desenhada cuidadosamente para equilibrar eficiência sistémica e equidade social.