CONOSCERE PER DECIDERE: ELETTRICITA FOTOVOLTAICA, ELETTRICITA NUCLEARE E MERCATO ELETTRICO

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1 CONOSCERE PER DECIDERE: ELETTRICITA FOTOVOLTAICA, ELETTRICITA NUCLEARE E MERCATO ELETTRICO Francesc Meneguzz Cnsigli Nazinale delle Ricerche, Istitut di Bimeterlgia ASPO Italia 7 giugn 2011 PREMESSA Numerse sllecitazini mi hann spint a prdurre quest intervent, che ha richiest un lavr abbastanza fatics: il livell disperatamente bass e pliticizzat del dibattit pubblic sul prssim Referendum nucleare, l intervent del A.D. di Ecware (Padva), Lepld Franceschini, al Italian PV Summit di Verna il 3 maggi 2011, la serie di pst di Dmenic Ciante (ASPO Italia, Amici della Terra) sul cst del kwh nucleare e sul cst del kwh ftvltaic (in rdine crnlgic: qui, qui e qui), infine la sllecitazine di Beppe Caravita (girnalista de Il Sle 24 re e blgger) che ha pubblicat sulla materia di cui trattasi un ttim intervent sul su blg, includend una mia prima rispsta a cald. Le dmande cui quest lavr cerca di dare rispste il più pssibile rigrse e accurate sn abbastanza semplici e all stess temp strategiche:

2 L elettricità dalla fnte ftvltaica csta più men di quella da fnte nucleare? Cme si psizinan i csti dell elettricità da fnte ftvltaica e nucleare rispett al mercat elettric crrente? Cme vedrem, la secnda dmanda richiede un attenzine particlare, perché le fasi del mercat elettric interessate dall elettricità ftvltaica e nucleare sn mlt diverse e di cnseguenza diversi sn i prezzi di riferiment e cnfrnt. Trnerem in seguit su quest argment. Si prescinderà, inltre, da qualsiasi altra cnsiderazine che nn riguardi direttamente e cncretamente il prezz al quale un peratre può essere in grad di ffrire la prpria elettricità sul mercat elettric liber, e in particlare nn sarann cnsiderati, a titl d esempi: - Benefici e/ csti ambientali, salv che esplicitamente dichiarat sia nella presente nta sia nei link di riferiment; - Questini di sicurezza, rischi ptenziali per la salute e i beni; - Dispnibilità delle risrse eventualmente necessarie per la generazine (per es. di 235 U, su cui cnsigli la sempre attualissima analisi di Terenzi Lngbardi); - Bilanci energetic cmplessiv delle due fnti cnsiderate (EROEI). Nn sn inltre cnsiderate questini mlt tecniche quali: - La dispacciabilità dell elettricità, in particlare di quella prdtta dalla fnte ftvltaica che è intermittente e nn prgrammabile (sebbene accuratamente prevedibile); tuttavia, in materia vale la pena di menzinare il recente Rapprt della IEA - Internatinal Energy Agency dal titl "Harnessing Variable Renewables: a Guide t the Balancing Challenge": vi si legge che in Eurpa, secnd le aree gegrafiche, può essere facilmente gestita, nella situazine attuale delle reti, una frazine di elettricità intermittente (elic e ftvltaic) cmpresa tra il 27% di Spagna e Prtgall insieme e il 63% della Danimarca; cnsiderand la buna intercnnessine della rete italiana, è versimile che si pssa gestire almen il 40% di elettricità immessa da fnti intermittenti, e siam ancra lntani da quest traguard! - L'effett di "peak shaving" (qui, qui e qui) prdtt dall'immissine di energia ftvltaica, cn la cnseguente riduzine del prezz d'equilibri dell'elettricità nelle re diurne e in particlare di picc della dmanda, che altrimenti ptrebbe essere cnsiderat cme un "valre aggiunt" da detrarre in qualche md dal cst del kwh ftvltaic.

3 ELETTRICITA DA FONTE NUCLEARE E MERCATO ELETTRICO Per quant riguarda l elettricità da fnte nucleare, una stima particlarmente avanzata e mlt versimile, nnché ancra sufficientemente cautelativa, è quella, recentissima, di Dmenic Ciante (ASPO Italia - Amici della Terra, già ENEA respnsabile fnti rinnvabili), che aveva ripres e affinat cn un rigre strardinari le analisi e le stime già menzinate nel pst di Beppe Caravita. Ciante stima, per il cst del kwh nucleare, una "frchetta" cmpresa tra 8,1 e 9,4 centesimi di eur/kwh (ciè, tra 81 e 94 Eur/MWh), valri che si cllcan intrn alla media delle stime prdtte da vari autri nel crs degli ultimi quattr anni e che nn risultan a tutt ggi criticate smentite (cn argmenti altrettant seri) da alcun. Si assumerà quindi questa stima cme la miglire in circlazine. Cn quale prezz dell energia elettrica sul mercat dvrebbe essere cnfrntat il cst dell elettricità dalla fnte nucleare? Cme dettagliatamente ricrdat nell intervent di Ciante, le centrali nucleari nn sn affatt flessibili e devn perare prevalentemente a regime cstante, per cui cntribuiscn essenzialmente, nel mercat elettric, al caric di base. Le statistiche sintetiche per l ultim mese cmpletamente analizzat, Aprile 2011, rintracciabili sul sit del GME Gestre dei Mercati Energetici, indican un prezz medi di acquist ( PUN ) per il caric di base pari a 65,18 /MWh (6,518 c /kwh), risultat della media pnderata tra il prezz nelle re di picc (73,80 /MWh) e nelle re furi picc (60,87 /MWh). Assumend, cm è naturale, che l elettricità nucleare sia generata all stess livell in tutte le re del girn, il prezz di riferiment e cnfrnt sarà prpri il prim di quelli spra menzinati: 6,518 c /kwh. Anche assumend quale stima del cst del kwh da fnte nucleare il valre minim dell intervall stimat da Ciante (8.1 c /kwh), quest risulta ltre il 24% maggire rispett al summenzinat prezz medi di acquist afferente al caric di base! ELETTRICITA DA FONTE FOTOVOLTAICA E MERCATO ELETTRICO Per quant riguarda l elettricità da fnte ftvltaica, la rapidissima evluzine del mercat (vlumi prdtti e installati) e delle tecnlgie (csti di prduzine e affidabilità, quindi necessità di manutenzine) ci ha indtt a prdurre una nuva elabrazine finalizzata a determinare il prezz minim che un peratre

4 ptrebbe ffrire sul mercat elettric (ggi è il GSE Gestre dei Servizi Energetici a prelevare tutta l energia ftvltaica e a ffrirla sul mercat). Si assumerà implicitamente che l investiment nelle infrastrutture ftvltaiche sia sufficientemente tutelat nella prima fase (per esempi attravers incentivazini in cnt energia in cnt interessi), in quant la frazine largamente maggiritaria dell investiment è vviamente prdtta all inizi, in una visine di sistema a lung termine in cui le incentivazini iniziali sian cmpletamente riassrbite nel crs della vita utile degli impianti. Si trascurerann gli effetti dell energia ftvltaica, csì cme di quella nucleare, sulla frmazine dei prezzi nel mercat elettric, csa che, prpri in particlare per la fnte ftvltaica e cme spra e altrve ricrdat, rappresenta un astrazine piuttst pesante; includere l effett di abbattiment del prezz d equilibri dell elettricità (PUN) nelle re di picc della dmanda a causa dell immissine in rete (e autcnsum) di energia ftvltaica, che per altr nel mese di Aprile 2011 di seguit cnsiderat quale riferiment per il cnfrnt tra cst dell elettricità ftvltaica (e nucleare) cn il PUN era già del tutt evidente e mlt significativ, cmprterebbe prbabilmente la necessità di aumentare il PUN medesim fin al valre che avrebbe assunt in assenza di immissine di energia ftvltaica, ciè di almen 1 c /MWh, cl risultat di avvalrare ancra di più, cme si vedrà più avanti, i psitivi risultati sulla cmpetitività della fnte ftvltaica nelle iptesi e assunzini di seguit frmulate. Nn è, infine, da attendersi un effett prezz significativ sul cmpless dell elettricità fferta nel mercat elettric dall immissine in rete di elettricità dalla fnte nucleare, in quant cme già ricrdat questa interesserebbe essenzialmente il caric di base e quindi sstituirebbe la generazine da impianti termelettrici, cme quelli a carbne e i più efficienti alimentati a gas naturale a cicl cmbinat, i cui csti di generazine sn sensibilmente più bassi rispett agli impianti sstituiti dall elettricità ftvltaica. Quali sn state allra le assunzini fndamentali delle stime del cst del kwh ftvltaic? - Sn stati cnsiderati sltant impianti utility scale e in particlare, per semplicità, di ptenza 1 MWp e 10 MWp, cllcati su terren e mntati sia su strutture fisse sia su inseguitri slari biassiali; - Si è assunta una vita media dell impiant ftvltaic pari a 40 anni, cerentemente cn quant dichiarat dal A.D. di Ecware Lepld Franceschini nel già menzinat pst di Beppe Caravita, nnché cn le sservazini scientifiche di Dmenic Ciante;

5 - Si è assunt un decrement realistic dell'efficienza ftvltaica pari a 0,5% all'ann, ancra in base alle sservazini scientifiche di Dmenic Ciante; - Si è assunt un tass d inflazine medi annuale, per tutt il perid, pari a 2,5%, cerentemente cn quant sservat negli ultimi anni fin a ggi; - Si è assunta una prduzine media annuale, per mezz di impianti ftvltaici ttimizzati sia cme rientament al sud sia cme inclinazine, mntati su strutture fisse, pari a kwh/kwp al nrd Italia, a kwh/kwp al centr Italia, a kwh/kwp al sud Italia, in linea cn la cnscenza cmune delle prduzini reali; - Si è assunt un increment di prduzine per mezz di sistemi a inseguiment slare biassiale, rispett a sistemi fissi, pari al 45%, in linea cn le dichiarazini delle case cstruttrici e cn le sservazini reali (per es. cmunicazine persnale di Mari Ferrucci, Devices Srl); - Si è assunt un perid di 20 anni per la restituzine del capitale necessari all investiment iniziale (sebbene nella nuva visine di lung termine tale perid pssa essere anche superire, si è preferit rimanere aderenti agli standard crrenti); - Si è assunt un tass d interesse per la restituzine del suddett capitale pari al 5%, in linea cn i tassi crrentemente praticati; - Per quant riguarda i csti chiavi in man degli impianti, si sn assunti i valri dichiarati nel pst di Beppe Caravita (per altr cnfermati dalla cnscenza persnale dell autre della presente nta): per i sistemi a inseguiment slare biassiale, Eur/kWp per impianti di ptenza 1 MWp e Eur/kWp per impianti di ptenza 10 MWp, mentre per i sistemi mntati su strutture fisse si è assunt un cst pari al 80% di quell relativ, a parità di ptenza, ai sistemi a inseguiment; - Si è assunt un cst annuale di manutenzine rdinaria e strardinaria, cmprensiva della sstituzine degli inverter cn frequenza media di 10 anni, in misura pari all 0,70% del cst d investiment iniziale, rivalutabile annualmente al tass d inflazine, in linea cn quant dichiarat nel pst di Beppe Caravita (per altr cnfermat dalla cnscenza persnale dell autre della presente nta), quindi evidentemente maggire per i sistemi a inseguiment; - Si è assunt un cst annuale di assicurazine full risk in misura pari all 0,60% del cst d investiment iniziale, cstante in mneta crrente, in linea cn l esperienza cmune e la cnscenza persnale dell autre della presente nta e quindi evidentemente maggire per i sistemi a inseguiment;

6 - Si è assunta una ccupazine di terren pari a 2,3 ettari/mwp per i sistemi mntati su strutture fisse, e pari a 4 ettari/mwp per i sistemi a inseguiment slare, cerentemente cn l esperienza prgettuale cmune e anche, per i sistemi a inseguiment, cn quant dichiarat dalle case cstruttrici; - Si è assunt un cst annuale afferente ai canni di superficie crrispsti per il terren ccupat nella misura di Eur/ettar, rivalutabile annualmente al tass d inflazine: tale valre è significativamente inferire rispett agli standard di mercat applicati almen fin alla vigenza del Terz Cnt Energia ftvltaic, riferendsi piuttst a una situazine di equilibri e di mercat sul lung perid (e cmunque ancra generalmente e decisamente superire rispett ai valri degli affitti per us agricl per i terreni di minre pregi); - E stata inclusa nelle simulazini finanziarie l impsta di registr sui canni di superficie, per tutta la durata di 40 anni, pari al 18% dei canni cumulati; - Sn stati inclusi ulteriri csti a cpertura di varie attività accessrie quali guardiania, eventuale manutenzine delle pere di mitigazine paesaggistica, ecc, stimati nella misura cautelativa (per eccess) di Eur/ann per impianti di ptenza 1 MWp e di Eur/ann per impianti di ptenza 10 MWp, rivalutabili annualmente al tass d inflazine; - E stat infine adttat un tass di attualizzazine dei csti sstenuti nel temp pari al 5%, cerente cn la rivalutazine media di capitali imprtanti destinati a impieghi a bass rischi (si sarebbe ptut adttare il più favrevle tass industriale del 8%, per cui la scelta è da cnsiderarsi del tutt cautelativa). A quest punt, il cst del kwh ftvltaic è stat stimat semplicemente dividend i csti ttali attualizzati per la prduzine cmplessiva nel crs della vita degli impianti. I risultati sn illustrati nei grafici seguenti, relativi rispettivamente a impianti ftvltaici mntati su supprti fissi e su inseguitri slari biassiali. In ciascun grafic, le linee rizzntali in clre verde delimitan i valri del prezz d acquist medi dell elettricità nel Mercat Elettric nel mese di Aprile 2011 ( PUN ) afferenti alla media del caric di base (valre inferire, PUN_base, pari a 6,518 /kwh) e alla media del picc (valre superire, PUN_picc, pari a 7,380 /kwh), quindi i termini di cnfrnt cn l elettricità da fnte ftvltaica, vviamente ergata in netta prevalenza nelle re diurne in cui la dmanda di elettricità è maggire, mentre la linea rizzntale in clre vila rappresenta il valre minim (8,1 /kwh) del cst del kwh da fnte nucleare.

7 Per maggire chiarezza, i risultati sn anche riassunti di seguit: FOTOVOLTAICO SISTEMA SU SUPPORTI FISSI COSTO DEL kwh NORD ITALIA POTENZA 1 MWp: 8,2952 c /kwh CENTRO ITALIA POTENZA 1 MWp: 7,0190 c /kwh SUD ITALIA POTENZA 1 MWp: c /kwh NORD ITALIA POTENZA 10 MWp: 6,9303 c /kwh CENTRO ITALIA POTENZA 10 MWp: 5,8641 c /kwh SUD ITALIA POTENZA 10 MWp: c /kwh

8 Per maggire chiarezza, i risultati sn anche riassunti di seguit: FOTOVOLTAICO SISTEMA SU INSEGUITORI SOLARI BIASSIALI COSTO DEL kwh NORD ITALIA POTENZA 1 MWp: 6,6762 c /kwh CENTRO ITALIA POTENZA 1 MWp: 5,6491 c /kwh SUD ITALIA POTENZA 1 MWp: c /kwh NORD ITALIA POTENZA 10 MWp: 5,6314 c /kwh CENTRO ITALIA POTENZA 10 MWp: 4,7650 c /kwh SUD ITALIA POTENZA 10 MWp: c /kwh CONFRONTI BIBLIOGRAFICI E CONCLUSIONI Mentre per il cst dell elettricità dalla fnte nucleare, cme spra espst, si assumerà quale miglire stima quella, recentissima e già ampiamente ricrdata, effettuata da Dmenic Ciante, che riprende anche tutta la letteratura precedente, la stima del cst dell elettricità dalla fnte ftvltaica è stata ggett di valutazini anche mlt diverse tra lr. L evluzine rapidissima della relativa tecnlgia e sprattutt del mercat ftvltaic, che ha prtat a una ntevle riduzine dei csti d investiment e a un abbattiment dei csti di manutenzine anche per gli apparati relativamente più cmplessi cme gli inseguitri slari biassiali, induce a cnsiderare, in funzine cmparativa cn le stime ttenute nel presente

9 intervent, sltant i più recenti lavri in materia. Per gli scpi del presente intervent, si cnsidererà un sl riferiment di letteratura mlt recente, riservand a eventuali successivi apprfndimenti l analisi di ulterire letteratura. Nel lavr di Gwrisankaran et al., dell Università dell Arizna (marz 2011), è stimat un cst di generazine da impianti ftvltaici utility-scale intrn a 13,61 c$/kwh, ciè al cambi crrente intrn a 9,7 c /kwh. Nel medesim lavr, le iptesi di base eran le seguenti: Radiazine slare intrn a kwh/m 2, circa il 25% in più rispett al sud Italia e il 50% in più rispett al centr Italia; Prduzine annuale di un impiant ftvltaic mntat su supprti fissi e cllcat su terren intrn a kwh/kwp, intermedia tra la prduzine di un impiant ftvltaic mntat su inseguitri biassiali al centr e al sud Italia; Cst d investiment per un impiant ftvltaic mntat su supprti fissi intrn a $/kwp, ciè intrn a /kwp, quindi circa il 60% in più rispett a quant assunt nel presente intervent per una installazine ftvltaica di ptenza 10 MWp a inseguiment slare biassiale; Cicl di vita dei generatri ftvltaici pari a 25 anni, cntr i 40 anni assunti nel presente intervent (37,5% in men). Se, quindi, in termini di prduzine il cnfrnt del dat di cst tratt dal lavr di riferiment (9,7 c /kwh) dvrebbe essere cnfrntat cn i valri afferenti a impianti a inseguiment slare biassiale al sud Italia (ca. 4,1 c /kwh) e al centr Italia (ca. 4,8 c /kwh), cnsiderand che: - Il cst d investiment incide per circa il 55% dei csti cmplessivi nel cicl di vita assunt alla base dei nstri calcli, per cui una maggirazine del cst d investiment del 60% incide per circa il 33% (di maggirazine) sul numeratre del rapprt csti/prduzine; - La prduzine dal 26 al 40 ann rappresenta circa il 35% della prduzine ttale, diminuend della stessa frazine il denminatre del rapprt csti/prduzine; Per riprtare il valre stimat da Gwrisankaran et al., (9,7 c /kwh) vers le iptesi assunte nel nstr lavr ccrre mltiplicare tale valre per circa 0,5, ttenend quindi circa 4,85 c /kwh che è di pc superire al valre del cst del kwh ftvltaic che abbiam stimat per il centr Italia, cnfermand quindi sstanzialmente l accuratezza nell ambit delle iptesi e assunzini dettagliatamente illustrate delle stime effettuate!

10 In Cnclusine, i risultati, crediam, si cmmentan da sli: il cst dell energia ftvltaica, nelle iptesi e nella visine strategica spra esaustivamente illustrate, è tale che la fnte ftvltaica può già cnsiderarsi generalmente del tutt cmpetitiva cn la generazine termelettrica tradizinale a differenza della fnte nucleare in particlare per i sistemi a inseguiment slare biassiale di ptenza intrn a 10 MWp, che gdn di un vantaggi finanziari stimabile intrn al 20% rispett ai sistemi di analga ptenza mntati su strutture fisse e la cui prduzine elettrica, in tutta Italia, può essere fferta a un cst significativamente inferire a quell crrente del mercat elettric! Le cnseguenze in termini di auspicabile reglamentazine anche in termini autrizzatri sn talmente vvie che nn meriterebber neppure una menzine esplicita, se nn che il percrs intrapres a tutti i livelli dell amministrazine statale e lcale, finalizzat a vietare sistematicamente installazini ftvltaiche di dimensini medigrandi su terreni agricli, è esattamente l ppst di quant sarebbe necessari per ttenere la prduzine di energia elettrica al cst più bass pssibile!