di Fabio Lanati e Franco Polidoro | RSE – Ricerca sul Sistema Energetico


L’evoluzione dei mercati energetici è guidata dall’interazione di molti fattori, sia di natura socio-economica sia di scelta della politica energetica. In un contesto di globalizzazione dei mercati è di fondamentale importanza porre a confronto i diversi scenari che si possono immaginare in funzione dell’implementazione delle politiche energetiche da parte dei rispettivi governi.
In questo contesto il World Energy Outlook (WEO) dell’International Energy Agency presenta ogni anno scenari derivanti dalle proiezioni, a medio- lungo termine, di diverse politiche energetiche a livello mondiale e valuta il loro impatto in termini di sicurezza degli approvvigionamenti energetici, sostenibilità ambientale e sviluppo economico.

L’edizione 2012 del report si caratterizza per l’adozione, oltre ai tre scenari storici del WEO – Current Policies, New Policies, 450 – anche di un quarto scenario denominato Efficient World, focalizzato sull’efficienza energetica. I quattro scenari sono caratterizzati dall’implementazione di misure di politica energetica che possono sintetizzarsi come di seguito riportato.
New Policies. È lo scenario di riferimento del WEO e si caratterizza per l’adozione di tutte le misure di politica energetica già annunciate e per la conferma dell’implementazione di quelle programmate a medio-lungo termine. Questo scenario ha come obiettivi:
__a) l’implementazione parziale della Direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica;
__b) l’implementazione dei piani d’azione nazionali per l’efficienza energetica.
Current Policies. Incorpora gli effetti delle politiche di governo e delle misure emanate o adottate entro la metà del 2012, ma non tiene conto di eventuali future azioni strategiche possibili o addirittura probabili. Basandosi sul perpetuarsi delle misure e delle policy energetiche già attive al 2012 (Direttiva 2009/28/CE), questo scenario pone fra i suoi obiettivi:
__a) la riduzione dei gas climalteranti del 20 per cento al 2020 (rispetto ai valori del 1990);
__b) l’implementazione dell’Emission Trading System (ETS);
__c) il raggiungimento di una quota del 20 per cento di rinnovabili sui consumi finali, entro il 2020.
450. Tale scenario è coerente con un set di azioni che permetta, con una probabilità del 50 per cento, di raggiungere l’obiettivo di limitare l’aumento della temperatura media globale di due gradi Celsius rispetto ai livelli pre-industriali, entro il 2035. Secondo gli esperti del clima, il raggiungimento di tale obiettivo può essere ottenuto limitando la concentrazione di CO2 (gas a effetto serra) nell’atmosfera a circa 450 parti per milione (ppm CO2). Tale obiettivo richiede:
__a) una riduzione dei gas climalteranti del 30 per cento già al 2020 (rispetto ai valori del 1990);
__b) ETS rafforzato e in linea con la roadmap al 2050;
__c) la piena implementazione della Direttiva Europea sull’efficienza energetica.
Efficient World. Questo scenario prevede che tutti gli investimenti in grado di migliorare l’efficienza energetica siano implementati da subito, purché economicamente sostenibili, e che le eventuali barriere di mercato che ne ostacolano la realizzazione siano rimosse.

Gli scenari del WEO 2012 forniscono indicazioni a livello globale con un dettaglio, per quanto di interesse per l’Italia, limitato all’intera Unione Europea: in questo contesto l’obiettivo del presente studio è quindi declinare a livello nazionale le valutazioni, gli obiettivi e i trend energetici presentati dal WEO 2012. A tale scopo, con l’ausilio del modello energetico MONET, sono stati definiti e analizzati degli scenari di sviluppo del sistema energetico italiano che riportano a livello nazionale gli obiettivi generali definiti nel WEO e li confrontano con le misure e le politiche adottate dal governo italiano.


Gli scenari energetici italiani nel contesto WEO
Lo scenario Current Policies che si basa sui contenuti della Direttiva 2009/28/ CE, focalizzata sulla promozione e sviluppo delle energie rinnovabili in Europa, stabilisce per l’Italia, entro il 2020, l’obbligo di assicurare un contributo di tali fonti al consumo finale lordo pari al 17 per cento. Nel giugno 2010 l’Italia ha trasmesso all’Unione Europea il proprio Piano d’Azione Nazionale (PAN) con il quale si indica come ripartire l’obiettivo del 17 per cento tra i settori elettrico, termico e dei trasporti, fornendo i trend di crescita delle diverse fonti energetiche, relativamente al periodo 2010-2020. Pertanto, a partire dallo scenario WEO Current Policy e tenendo conto delle ipotesi del PAN, è stato definito uno scenario di riferimento per l’Italia denominato Scenario Ipotesi PAN (i.PAN).

D’altro canto la nuova Strategia Energetica Nazionale (SEN), pubblicata nel marzo 2013, propone il superamento degli obiettivi fissati dalla direttiva 2009/28/CE, introducendo nuovi ambiziosi target.
Lo scenario denominato Ipotesi SEN (i.SEN) implementa quindi le principali ipotesi di maggior efficienza, intensità elettrica e sviluppo delle rinnovabili previste dalla SEN e si confronta con lo scenario New Policy del WEO.
A partire dallo scenario Ipotesi SEN è stato infine implementato uno scenario che prevede ulteriori azioni volte a ridurre le emissioni di CO2 in atmosfera. Tale scenario, denominato SEN+, impiega i prezzi dei combustibili e le penalizzazioni delle emissioni in atmosfera di CO2 previsti dallo Scenario 450 del WEO. Nello scenario si assume inoltre l’ipotesi di una possibile conversione delle principali centrali a carbone italiane in impianti CCS, dotati di sistemi per la cattura ed il sequestro della CO2.
Non è stato considerato, invece, uno scenario derivato dall’Efficient World in quanto esso richiederebbe l’eliminazione di tutte le barriere allo sviluppo dell’efficienza già dal 2011.


Ipotesi per gli scenari considerati
Gli scenari i.PAN e i.SEN sono stati sviluppati assumendo alcune ipotesi che fanno riferimento a precisi indicatori socio-economici, quali:
__a. crescita del PIL nazionale e della popolazione residente;
__b. evoluzione dei prezzi dei combustibili fossili e della CO2;
__c. rafforzamento delle politiche relative all’efficienza energetica (nel settore residenziale, nell’industria e sulla diffusione di ____auto elettriche) e relativo limite di emissioni di CO2;
__d. sviluppo delle fonti rinnovabili (elettriche, termiche e nei trasporti).


Il modello energetico multiregionale MONET
L’analisi di scenario è stata condotta utilizzando il modello energetico nazionale multiregionale MONET sviluppato da RSE in collaborazione con E4SMA e basato su TIMES. La sua peculiarità risiede soprattutto nella natura “multiregionale” attraverso la quale il sistema energetico di ciascuna regione italiana è descritto e risolto all’interno di un unico problema decisionale a livello nazionale e secondo un unico obiettivo che, generalmente, è rappresentato dalla minimizzazione del costo globale di sistema.
Il modello MONET è in grado di stimare gli effetti dell’implementazione di diverse politiche energetiche in termini di consumi finali, fabbisogni primari, emissioni complessive e sviluppo delle infrastrutture e delle tecnologie necessarie (ad esempio l’installazione di nuove centrali elettriche), ma anche di mettere in competizione tra loro le diverse tecnologie in grado di fornire i diversi servizi energetici.


Il sorpasso delle FER termiche rispetto alle elettriche
Come detto in precedenza, gli scenari i.PAN e i.SEN rispettano gli obiettivi di penetrazione delle FER, rispettivamente del 17 per cento (i.PAN) e del 20 per cento (i.SEN) dei consumi finali lordi al 2020. Le estensioni temporali dei due scenari al 2030 sono state definite ipotizzando dal 2020 in poi uno sviluppo in linea con le politiche introdotte dagli scenari WEO e descritte precedentemente, ma in assenza di nuove forti discontinuità sia tecnologiche, sia di politica energetica.
In queste condizioni nello scenario i.SEN si raggiunge al 2030 una quota di rinnovabili sui consumi finali lordi pari al 25 per cento. Nel settore elettrico il contributo delle FER al 2030 risulta pari al 36 per cento dei consumi finali elettrici lordi, con una produzione di circa 145 TWh/ anno (12,5 Mtep). Nel settore termico si raggiunge invece nel 2030 una produzione da FER pari a circa 15 Mtep/anno.

Le FER termiche superano quindi nel lungo periodo quelle elettriche mostrando come sia ampio il potenziale non ancora sfruttato. Le tecnologie che permettono di raggiungere questo obiettivo sono le caldaie a biomassa, le pompe di calore e il solare termico. Relativamente al settore dei trasporti, al 2020 in entrambi gli scenari si ottiene un contributo da biocarburanti di circa 2,5 Mtep/anno in linea con il PAN per il raggiungimento dell’obiettivo del 10 per cento come da Direttiva 2009/28/CE.
Al 2030 si spinge maggiormente l’adozione di biocarburanti di seconda generazione fino a raggiungere i 4 Mtep preservando tuttavia gli investimenti già effettuati sulla produzione di biocarburanti di prima generazione.


La forte contrazione delle fonti fossili
L’incremento delle fonti rinnovabili e il successo delle politiche di efficienza energetica portano nei due scenari analizzati a una forte contrazione dei consumi primari dei principali combustibili fossili (petroliferi, solidi e gas naturale) sia nel 2020 che nel 2030. La Figura 3 mostra l’andamento temporale del consumo di combustibili nei due scenari mostrando per i due anni chiave (2020 e 2030) il delta tra i consumi dello scenario i.PAN e quello i.SEN.
La riduzione maggiore riguarda il consumo dei prodotti petroliferi, seguiti dal gas naturale, mentre la variazione del consumo di combustibili solidi (carbone) non è sensibile. Nel settore civile solo il consumo di GPL mantiene una certa importanza tra i prodotti petroliferi soprattutto nelle zone non raggiunte dalla rete gas, mentre i consumi di gasolio e olio combustibile si azzerano al 2020 e 2030. Nel settore della generazione elettrica la produzione da prodotti petroliferi decresce costantemente nel tempo: questo andamento è in linea con la chiusura di alcune vecchie centrali e con i progetti di conversione di centrali a olio. Relativamente ai trasporti, i consumi petroliferi si riducono fortemente in entrambi gli scenari per effetto del miglioramento tecnologico e per la crescente penetrazione delle autovetture a gasolio, più efficienti, a scapito delle autovetture a benzina.

La maggiore riduzione nello scenario i.SEN rispetto allo scenario PAN è dovuta alla più alta penetrazione di veicoli elettrici ipotizzata. Per il gas naturale, nel 2020 i consumi nello scenario i.SEN sono inferiori rispetto a quelli dello scenario i.PAN grazie alle misure di efficienza energetica più stringenti e al maggior sviluppo delle FER. Nel 2030 invece, sempre nello scenario i.SEN, i consumi crescono nuovamente a causa della larga penetrazione di veicoli elettrici che, aumentando la domanda elettrica, richiedono una generazione elettrica supplementare che è sostenuta dalle centrali a ciclo combinato.


Un livello di elettrificazione sempre più alto
In controtendenza rispetto al trend di riduzione dei consumi dei combustibili fossili, i risultati degli scenari mostrano un aumento dei consumi elettrici, sia per l’aumento dell’intensità elettrica sia perché i principali sforzi di ulteriore efficienza energetica non riguardano tale settore bensì il settore termico (efficienza nell’edilizia) e i trasporti (limiti nelle emissioni di CO2). L’incremento sostanziale del grado di elettrificazione è una tendenza già in atto da tempo, ma che accelera significativamente negli anni per consentire il raggiungimento degli obiettivi nei settori civile (pompe di calore) e dei trasporti (veicoli elettrici). La quota di consumi elettrici sui consumi finali al 2030 cresce fino al 30 per cento, nello scenario i.SEN, rispetto al 21 per cento del 2010.
Nella Figura 4 sono rappresentate le evoluzioni dei consumi elettrici per settore dello scenario i.PAN e l’incremento del consumo elettrico determinato dalla maggiore diffusione dei veicoli elettrici nello scenario i.SEN.


Il ridotto impatto ambientale
Passando infine agli aspetti ambientali la Figura 5 mostra l’andamento delle emissioni di CO2 negli scenari analizzati. Nello scenario i.PAN si ottiene una riduzione delle emissioni di CO2 di circa 50 milioni di tonnellate nel 2030 rispetto ai valori del 2010. Nello scenario i.SEN, grazie alle misure di efficienza energetica supplementari, è possibile ridurre ulteriormente le emissioni rispetto allo scenario i.PAN: nel 2020 la quota di emissioni scende di ulteriori 13 Mt, mentre nel 2030 la riduzione superiore (meno 25 Mt) è dovuta principalmente alla diffusione elevata dei veicoli elettrici.
La Figura 5 mostra inoltre l’ulteriore riduzione delle emissioni nello scenario i.SEN+ con l’introduzione degli impianti di cattura e sequestro della CO2 (CCS) nelle centrali a carbone di Brindisi Sud, Porto Tolle e Torrevaldaliga Nord (potenziale massimo di generazione di circa 35 TWh).


Conclusioni
I due scenari oggetto di questa analisi sono stati definiti sulla base degli obiettivi vincolanti al 2020, ipotizzando dal 2020 in poi uno sviluppo in linea con le politiche introdotte dagli scenari WEO 2012, ma in assenza di nuove forti discontinuità sia tecnologiche sia di politica energetica. I risultati riportati nell’articolo mostrano comunque il raggiungimento al 2030 di significativi cambiamenti del sistema energetico.
Tra questi la forte contrazione del consumo dei combustibili fossili che nello scenario i.SEN è ridotto del 42 per cento per i prodotti petroliferi e del 27 per cento per il gas naturale rispetto al 2012. Per quanto riguarda lo sviluppo delle FER si rileva la crescita della quota di rinnovabili rispetto ai consumi finali di energia dal 10 per cento circa nel 2010 al 25 per cento nel 2030 e il sorpasso delle FER termiche rispetto alle elettriche in termini quantitativi.
Un altro significativo cambiamento del sistema è l’incremento del livello di elettrificazione dei consumi energetici dovuto principalmente al successo delle tecnologie elettriche per il riscaldamento civile e i trasporti privati; gli scenari indicano, infatti, una continua crescita dei consumi elettrici. La conseguenza di questa evoluzione del sistema è un ridotto impatto ambientale delle emissioni di CO2 che, nello scenario i.SEN+, con l’introduzione degli impianti di cattura e sequestro della CO2 (CCS), si riducono di 86 milioni di tonnellate nel 2030 rispetto al valore del 2010.