Progetto Kyoto ADOZIONE E APPLICAZIONE DI MARKAL-TIMES PER LA COSTRUZIONE DI UN PIANO DI MITIGAZIONE PER LA REGIONE

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1 Progetto Kyoto ADOZIONE E APPLICAZIONE DI MARKAL-TIMES PER LA COSTRUZIONE DI UN PIANO DI MITIGAZIONE PER LA REGIONE Riassunto non tecnico U.O. FEEM 2 anno Responsabile di Linea: Prof. Marzio Galeotti, Università degli Studi di Milano e FEEM Responsabile Unità Operativa: Prof. Marzio Galeotti, FEEM Fondazione Eni Enrico Mattei Ricercatori: Andrea Bigano, Alessandra Goria, Luca Marazzi, Fabio Sferra e Davide Zanoni, FEEM Rocco De Miglio e Maurizio Gargiulo, Prof. Evasio Lavagno (coordinatore), Dipartimento di Energetica (DENER) - Politecnico di Torino

2 Obiettivi e metodologia La ricerca si pone come obiettivo generale la valutazione economica ed ambientale degli strumenti e delle politiche di mitigazione attuabili in regione Lombardia ed il disegno preliminare di un Piano Regionale di Mitigazione. Partendo dai risultati conseguiti durante la prima annualità del progetto, che hanno essenzialmente prodotto degli obiettivi di mitigazione per la Regione e formulato delle ipotesi di politiche di mitigazione regionali per il primo periodo di riferimento previsto dagli accordi di Kyoto, , in questa fase la ricerca si è basata principalmente sull analisi del Sistema Energetico della regione Lombardia, ovvero dell insieme dei flussi dei vettori energetici e delle tecnologie di trasformazione e utilizzazione dell energia, attraverso l uso del modello tecnologico MARKAL-TIMES, estendendo ad un orizzonte temporale di riferimento al 2020 gli scenari su valore aggiunto, consumi, tecnologie ed emissioni. Il modello utilizzato, partendo dalla descrizione delle tecnologie e dei flussi energetici (consumi, costi, emissioni), descrive il comportamento del sistema in base all evoluzione della domanda e delle altre variabili macro-economiche, inserita nel modello sulla base di previsioni esterne ad esso. Le soluzioni al problema di ottimizzazione rappresentano il mix tecnologico ottimale che minimizza il costo totale del sistema in funzione di determinati vincoli (ambientali, normativi, tecnologici). In ogni settore dunque vengono premiate le tecnologie e le scelte migliori per il sistema e questo può orientare e supportare le politiche energetiche e di mitigazione della Regione. Sono stati implementati nel modello MARKAL-TIMES scenari che rappresentano una declinazione degli obiettivi europei su scala regionale, oltre a uno scenario tendenziale che non deve soddisfare alcun vincolo ambientale. Le simulazioni sono mirate alla verifica della flessibilità del sistema energetico regionale nel rispondere a vincoli più stringenti rispetto all obiettivo di Kyoto, mettendone in luce le potenzialità e le rigidità. Gli scenari studiati sono tre: uno scenario tendenziale che non prevede misure di intervento se non alcune delle misure previste e già implementate nell ambito del Piano di Azione per l Energia della Regione, uno scenario che riflette gli obiettivi di risparmio e di efficienza energetica dell Unione Europea, il cosiddetto Pacchetto europeo energia e clima, o Europa , applicandoli direttamente al contesto regionale, ed un terzo scenario che attribuisce alla regione Lombardia gli obiettivi assegnati all Italia in base ai criteri di burden sharing adottati dalla Commissione Europea, sempre nell ambito del Pacchetto europeo energia e clima. Nella costruzione dei tre scenari sono state formulate ipotesi sull andamento delle variabili macro esogene (driver della domanda di energia nei vari settori) relative alla popolazione, alla produzione di valore aggiunto, alla variazione dei prezzi dell energia e del numero di addetti. 2

3 Nello scenario tendenziale sono state considerate alcune misure del Piano d Azione per l Energia (PAE, Regione Lombardia). Ad esempio per quanto riguarda il settore residenziale è stato imposto un limite di fabbisogno energetico delle nuove abitazioni calcolato a partire dal parametro medio dal 2009 di 68 KWh/(m 2 *anno) indicato del PAE applicando lo stesso tasso di miglioramento a partire dai valori del Rispetto agli apparecchi elettrici per il settore residenziale e terziario sono stati costruiti profili di consumo considerando le vite tecniche dei vari apparecchi. In tutti gli scenari sul lato offerta è stata considerata una quota di energie rinnovabili in linea con i dati del Piano d Azione per l Energia: in particolare negli scenari alternativi sono stati posti tetti massimi all energia producibile da eolico, geotermico e solare fotovoltaico al 2012 mentre sul solare termico per le nuove abitazioni si è considerata una misura del PAE che prevede l installazione di 1 KW per ogni nuova abitazione. Nel primo scenario alternativo si è scelto di dare al modello l obiettivo di ridurre le emissioni di gas serra del 20% rispetto al 1990 applicando direttamente alla regione Lombardia il target di riduzione stabilito come media per l insieme degli Stati Membri (flat rate). Questo obiettivo risulta di fatto molto ambizioso, a meno di significativi cambiamenti in termini di efficienza energetica e soprattutto di un cospicuo aumento della produzione di energia da fonti rinnovabili. Applicando il target di riduzione medio europeo alla regione il modello si trova dunque a dover raggiungere al 2020 un obiettivo in valore assoluto di circa kt di CO 2, a fronte di emissioni al 2005 pari a circa ktco 2. Il secondo scenario prevede una riduzione delle emissioni del 21,5% dei settori ETS (Emission Trading Scheme) e del 13% dei settori non ETS rispetto al 2005, anno base del modello, applicando alla Regione rispettivamente l obiettivo medio europeo per i settori ETS e l obiettivo Nazionale per i settori non-ets. In questo caso il tetto massimo di emissioni è di circa kt di CO 2 al Risultati Dati gli obiettivi di riduzione piuttosto stringenti, l ottimizzatore riesce a trovare soluzioni nei due scenari alternativi, ma a condizione di ipotizzare alcune opzioni di policy irrealistiche, quali una riduzione del saldo import/export con le altre regioni e un incremento significativo dell energia prodotta da fonti rinnovabili tale da raggiungere la quota del 17% dei consumi finali al 2020 (come previsto per l Italia dalla strategia dell Unione Europea). Accanto a queste vi sono soluzioni più verosimili quali una revisione sostanziale al 2020 del parco di generazione termoelettrico, in direzione di una maggiore efficienza complessiva del sistema, un aumento dell efficienza dei motori elettrici e un risparmio del consumo di energia fossile pari al -20% nel 3

4 settore industriale e il rispetto del limite di 120 gco 2 /km sulle autovetture vendute dal Queste misure consentono al modello di raggiungere l obiettivo massimo di emissioni: in ogni caso, l ipotesi centrale è legata all interruzione dal 2012 dell export di elettricità dalla regione Lombardia al resto d Italia. Questa scelta modellistica è stata fatta al fine di consentire allo stesso il raggiungimento degli obiettivi sulle emissioni a seguito delle seguenti considerazioni: in Italia non è possibile realizzare, allo stato della normativa vigente, centrali nucleari; non vi sono grandi margini di miglioramento gli impianti termoelettrici che sono già per la quasi totalità alimentati a gas naturale; il contributo delle fonti rinnovabili non è sufficiente a soddisfare parti consistenti dell aumento di domanda di energia previsto: in particolare la produzione di energia idroelettrica, geotermica ed eolica è stata mantenuta costante o in leggero aumento (eolico) nel modello fino al 2020 mentre il contributo del solare fotovoltaico è ipotizzato in considerevole aumento, ma rimane un opzione secondaria anche perché fonte a bassa densità energetica (occorre molta superficie per produrre quote importanti di energia). Settore Residenziale Le emissioni del settore residenziale sono previste in calo già nello scenario tendenziale, grazie alle ipotesi fatte sull efficienza energetica. Lo scenario alternativo 2 segue lo stesso andamento delle emissioni dello scenario tendenziale mentre lo scenario alternativo 1 presenta una riduzione maggiore delle emissioni di CO 2 per via del vincolo ambientale più restrittivo (-20% rispetto alle emissioni del 1990). I consumi decrescono in tutti gli scenari in misura paragonabile, quello che cambia è la distribuzione degli stessi. Nello scenario alternativo 1, come già detto, l utilizzo di biomasse aumenta considerevolmente facendo diminuire il consumo di gas naturale in misura eccessiva rispetto a quanto ragionevolmente ci si potrebbe aspettare; il gasolio tende a scomparire in tutti gli scenari, mentre i consumi di energia solare, che all anno base ammontano a 0,02 PJ, aumentano considerevolmente in entrambi gli scenari alternativi (14 PJ nell alternativo 1 e 6 PJ nell alternativo 2 al 2020). L evoluzione del mercato degli elettrodomestici per il periodo futuro è stata costruita ipotizzando l ingresso delle tecnologie a minore consumo considerando il tempo di vita media degli apparecchi e la necessità che questi vengano sostituiti anche prima della loro usura completa. La 4

5 differenza tra gli scenari è data da diverse velocità di penetrazione delle migliori tecnologie disponibili sul mercato, maggiore nello scenario alternativo 1 per il vincolo ambientale più severo sulle emissioni. Settore Terziario Per quanto riguarda i consumi il settore terziario rappresenta un eccezione rispetto agli altri settori poiché la domanda è prevista in notevole aumento data la tendenza sempre più marcata alla terziarizzazione dell economia. Le emissioni risultano in aumento nello scenario tendenziale di circa il 18% mentre il modello consente una riduzione del 62% delle emissioni nello scenario alternativo 1; nello scenario alternativo 2 queste calano solamente del 7%. Queste grandi differenze sono sempre dovute ai diversi vincoli ambientali imposti. Settore Trasporti Le emissioni del settore trasporti sono previste in leggero aumento (+2%) nello scenario tendenziale mentre il calo attribuito dal modello risulta essere del 29% nello scenario alternativo 1 e del 21% nello scenario alternativo 2. Le ipotesi più importanti fatte sono relative alla diminuzione dei fattori di emissione secondo la nuova direttiva dell Unione Europea che impone un limite di 120 g CO 2 /km a partire dalle auto prodotte nel , incluso in entrambi gli scenari alternativi, e all evoluzione del parco veicolare dal 2005 al 2020, con l ingresso di autovetture e altri veicoli con caratteristiche sempre migliori ipotizzando nuove direttive Euro (dalla Euro 4 alla Euro 9). Industria e Agricoltura Considerato che questi due settori non hanno una descrizione tecnologica di dettaglio ad essi viene attribuito un obiettivo di riduzione delle emissioni del 20% rispetto al 1990 che viene quantificato rispettivamente in una riduzione di circa kt di CO 2 per l industria e di circa kt di CO 2 1 Al fine di ridurre le emissioni di gas serra e raggiungere gli obiettivi del Protocollo di Kyoto, l Unione Europea ha stabilito che le emissioni di CO 2 da autovetture nuove non devono superare 120g CO 2 per km dal

6 per l agricoltura. Viene ipotizzato che tale vincolo dovrà essere soddisfatto da una riduzione dei consumi di combustibili del 20% rispetto a quelli del Conclusioni I risultati di questa prima applicazione del modello MARKAL-TIMES mostrano quanto siano di difficile raggiungimento gli obiettivi della strategia europea se trasposti direttamente alla realtà regionale senza nessuna ipotesi di ripartizione degli impegni di riduzione delle emissioni tra Paesi membri e all interno del contesto nazionale (scenario alternativo 1). Al contrario nello scenario alternativo 2 il raggiungimento dell obiettivo di emissioni avviene anche senza le ipotesi irrealistiche sulle fonti rinnovabili fatte nel primo scenario. Tuttavia esistono nei vari settori modellizzati ampi margini di riduzione, legati ad opzioni di aumento dell efficienza energetica e di miglioramento delle tecnologie. In generale dalle prime analisi svolte risulta necessario uno sforzo più deciso e lungimirante delle politiche di mitigazione attraverso misure dirette sul territorio regionale soprattutto nel settore dei trasporti e in quello residenziale. Interessanti sviluppi del presente lavoro potrebbero derivare da un analisi più dettagliata delle opzioni tecnologiche finora inserite nel modello in particolare nel settore residenziale e terziario: in quest ultimo sarebbe utile un miglioramento del dettaglio modellistico. Tramite uno studio dell evoluzione futura dei costi dei certificati di emissioni di CO 2 e dei certificati verdi si potrebbe arricchire l analisi modellistica al fine di integrare le politiche dirette e quelle dei meccanismi flessibili. Sarebbe inoltre interessante valutare il contributo che ogni regione può dare per la riduzione delle CO 2 attraverso la creazione di un modello MARKAL interregionale per l Italia (e per l Unione Europea, ipotesi molto più impegnativa, ma già ipotizzata nel contesto europeo), in modo da quantificare obiettivi di emissione per ogni regione da raggiungere attraverso la minimizzazione del costo totale del sistema. In questo modo sarebbe possibile valutare le potenzialità di riduzione delle emissioni da parte di ogni singola regione applicando opportuni criteri di ripartizione degli impegni al fine di mettere in atto le migliori politiche di intervento nei vari contesti territoriali. 6

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