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Gamification for user engagement in renewable energy communities: Case studies from Italy and Portugal
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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
The transition to decentralized low-carbon energy systems increasingly depends on the active involvement of users, particularly within renewable energy communities. In this context, optimizing user behavior becomes both a technical and social priority. This thesis proposes an integrated framework that combines behavioral modeling, gamification, and incentive design to promote energy efficiency and self-consumption within these communities. The framework quantifies user actions, translates them into behavioral metrics, and rewards them through a customized point-based system. It was applied in two case studies, Porto and Torino, using a consistent methodology, though within different legislative environments. In the Italian case, a structured monetary incentive scheme significantly improved user
responsiveness by enhancing the perceived value of behavioral changes. In Portugal, limited photovoltaic capacity and a non-linear bill reduction model made it more difficult for users to perceive the impact of their actions. Nevertheless, the results confirm that well-designed incentives can effectively engage users in varying contexts. The study was conducted over one week in both summer and winter, with the reported results representing the average across both seasons. Italian users generated an average of €23,29 per week in incentives, corresponding to 258,79 points. Portuguese users earned an average of 121,41 points per week, equivalent to €10,93. These points can be exchanged for personalized rewards adapted to the context of each community. On top of that, the gamification strategies
could be scalable for the whole year, and the results showed that there is potential to get significant rewards for a year if the self-sufficiency is increased. The findings demonstrate that gamified, user-centric incentives are effective in aligning
individual behavior with the collective goals of renewable energy communities. Future work should focus on smart metering, algorithmic load shifting, and harmonized legislation to fully unlock their potential, removing all the existing barriers.
A transição para sistemas energéticos descentralizados e de baixo carbono depende, cada vez mais, do envolvimento ativo dos utilizadores, em particular no contexto das comunidades de energia renovável. Neste enquadramento, a otimização do comportamento dos utilizadores torna-se uma prioridade tanto técnica como social. Este projeto propõe um modelo integrado que combina modelação comportamental, gamificação e estruturação de incentivos, com o objetivo de promover a eficiência energética e o autoconsumo no seio destas comunidades. O modelo quantifica as ações dos utilizadores, traduz essas ações em métricas comportamentais e recompensa-as através de um sistema de pontos personalizado. Foi aplicado em dois estudos de caso, Porto e Turim, utilizando uma metodologia consistente, embora inserida em contextos legislativos distintos. No caso italiano, a aplicação de um esquema estruturado de incentivos aumentou significativamente a resposta dos utilizadores, ao reforçar a perceção do valor associado às mudanças de comportamento. Em Portugal, a reduzida capacidade fotovoltaica instalada e o modelo não linear de redução da fatura da eletricidade dificultaram a perceção do impacto das ações individuais. Ainda assim, os resultados confirmam que incentivos bem estruturados podem envolver eficazmente os utilizadores em diferentes contextos. O estudo foi realizado durante uma semana nos períodos de verão e inverno, sendo os resultados apresentados a média entre estas duas épocas. Em Itália, os utilizadores geraram, em média, 23,29 € por semana em incentivos, correspondentes a 258,79 Energy Points. Em Portugal, a média foi de 121,41 Energy Points, equivalentes a 10,93 €. Estes pontos podem ser trocados por recompensas personalizadas, ajustadas ao contexto de cada comunidade. Para além disso, as estratégias de gamificação podem ser escaláveis para um ano inteiro, e os resultados mostraram que há potencial para obter recompensas significantes para um ano inteiro se o autoconsumo for melhorado. Os resultados demonstram que incentivos gamificados, centrados no utilizador, são eficazes no alinhamento do comportamento individual com os objetivos coletivos das comunidades de energia renovável. Trabalhos futuros deverão incidir na integração da contagem inteligente de energia, na aplicação de mecanismos algorítmicos de gestão da carga e na harmonização legislativa, de modo a desbloquear plenamente o potencial destas comunidades, removendo as barreiras existentes.
A transição para sistemas energéticos descentralizados e de baixo carbono depende, cada vez mais, do envolvimento ativo dos utilizadores, em particular no contexto das comunidades de energia renovável. Neste enquadramento, a otimização do comportamento dos utilizadores torna-se uma prioridade tanto técnica como social. Este projeto propõe um modelo integrado que combina modelação comportamental, gamificação e estruturação de incentivos, com o objetivo de promover a eficiência energética e o autoconsumo no seio destas comunidades. O modelo quantifica as ações dos utilizadores, traduz essas ações em métricas comportamentais e recompensa-as através de um sistema de pontos personalizado. Foi aplicado em dois estudos de caso, Porto e Turim, utilizando uma metodologia consistente, embora inserida em contextos legislativos distintos. No caso italiano, a aplicação de um esquema estruturado de incentivos aumentou significativamente a resposta dos utilizadores, ao reforçar a perceção do valor associado às mudanças de comportamento. Em Portugal, a reduzida capacidade fotovoltaica instalada e o modelo não linear de redução da fatura da eletricidade dificultaram a perceção do impacto das ações individuais. Ainda assim, os resultados confirmam que incentivos bem estruturados podem envolver eficazmente os utilizadores em diferentes contextos. O estudo foi realizado durante uma semana nos períodos de verão e inverno, sendo os resultados apresentados a média entre estas duas épocas. Em Itália, os utilizadores geraram, em média, 23,29 € por semana em incentivos, correspondentes a 258,79 Energy Points. Em Portugal, a média foi de 121,41 Energy Points, equivalentes a 10,93 €. Estes pontos podem ser trocados por recompensas personalizadas, ajustadas ao contexto de cada comunidade. Para além disso, as estratégias de gamificação podem ser escaláveis para um ano inteiro, e os resultados mostraram que há potencial para obter recompensas significantes para um ano inteiro se o autoconsumo for melhorado. Os resultados demonstram que incentivos gamificados, centrados no utilizador, são eficazes no alinhamento do comportamento individual com os objetivos coletivos das comunidades de energia renovável. Trabalhos futuros deverão incidir na integração da contagem inteligente de energia, na aplicação de mecanismos algorítmicos de gestão da carga e na harmonização legislativa, de modo a desbloquear plenamente o potencial destas comunidades, removendo as barreiras existentes.
Description
Keywords
Renewable Energy Communities User Engagement Incentives Gamification Load Shifting Energy Efficiency Comunidades de energia renovável Envolvimento dos utilizadores Alteração comportamental Mecanismos de incentivo Gamificação Eficiência energética