Dicembre Progetto RdS USI FINALI

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1 Partecipazione della domanda ai mercati dell'energia: valutazione di casi internazionali di successo e di strumenti idonei al superamento delle barriere esistenti Dicembre 2006 Progetto RdS USI FINALI

2 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 1/49 Committente Ministero dello Sviluppo Economico Oggetto Partecipazione della domanda ai mercati dell energia: valutazione di casi internazionali di successo e di strumenti idonei al superamento delle barriere esistenti. Contratto Note Accordo di programma ai sensi dell art. 3 comma 2 del DM 23 marzo 2006 per le attività di ricerca e sviluppo di interesse generale per il sistema elettrico Progetto Usi Finali/WP2.1 Organizzazione della domanda e valorizzazione dell offerta di tecnologie e servizi avanzati/deliverable PUBBLICATO (PAD ) La parziale riproduzione di questo documento è permessa solo con l'autorizzazione scritta del CESI RICERCA. N. pagine 49 N. pagine fuori testo 0 Data 29/12/06 Mod. RAPP v. 05 Elaborato Elaborato CESI RICERCA Chemelli Cristina, ESE- Cristina Chemelli, Diana Moneta Moneta Diana AUT AUT Verificato CESI RICERCA ESE- Antonio Capozza Verificato Capozza Antonio VER Approvato CESI RICERCA ESE- Walter Grattieri Approvato Grattieri Walter Bruno APP CESI RICERCA S.p.A. Via R. Rubattino Milano - Italia Telefono Fax Capitale sociale Euro interamente versato Registro Imprese di Milano, C.F. e P.IVA N. R.E.A ISO 9001: 2000 CH-32919

3 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 2/49 Indice SOMMARIO INTRODUZIONE VALUTAZIONE DI BARRIERE TECNOLOGICHE E NON ALLA PARTECIPAZIONE, FLESSIBILIZZAZIONE E GOVERNO DELLA DOMANDA CLASSIFICAZIONE DELLE BARRIERE DI MERCATO STRUMENTI DI MARKETING PER SUPERARE LE BARRIERE NON TECNOLOGICHE ALLO SVILUPPO DEL DEMAND RESPONSE: UNA PROPOSTA EUROPEA, MARKUS SVILUPPO DI SERVIZI INNOVATIVI PER IL GOVERNO DELLA DOMANDA MODELLI DI BUSINESS PER IL DEMAND RESPONSE Influenza della struttura dei mercati sui modelli di business Esempi internazionali di Business Models IL DEMAND RESPONSE COME RISORSA PER L ADEGUATEZZA E LA AFFIDABILITÀ DEL SISTEMA ELETTRICO ANALISI DI CASI INTERNAZIONALI DI PARTECIPAZIONE DELLA DOMANDA AI MERCATI DELLA RISERVA Il caso della Norvegia Altri casi Europei: Danimarca, Finlandia, Svezia, Spagna, Gran Bretagna, Olanda Un caso USA: Long Island LA PARTECIPAZIONE DELLA DOMANDA AI SERVIZI ANCILLARI IN ITALIA. RECENTI SVILUPPI E LINEE DI EVOLUZIONE CONCLUSIONI BIBLIOGRAFIA Copyright 2006 by CESI RICERCA. All rights reserved - Activity code 4608E

4 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 3/49 STORIA DELLE REVISIONI Numero Data Protocollo Lista delle modifiche e/o dei paragrafi modificati revisione 0 29/12/ Prima emissione SOMMARIO Il presente rapporto descrive le attività di Ricerca di Sistema svolte nell'ambito del Progetto USI Finali, relativamente al Work Package 2.1 Organizzazione della domanda e valorizzazione dell offerta di tecnologie e servizi avanzati La liberalizzazione del sistema elettrico apre la via a nuovi mercati e servizi in cui la domanda di energia elettrica gioca un ruolo fondamentale attraverso la sua capacità di modulare i prelievi in risposta a segnali di prezzo o a richieste di sicurezza del sistema, cioè attraverso la sua elasticità. La maggiore elasticità della domanda di elettricità rispetto al prezzo ed una maggiore consapevolezza della utenza energetica nelle abitudini di consumo viene auspicata a livello nazionale dallo stesso ministero dello Sviluppo Economico, dall Autorità per l Energia Elettrica e il Gas e da numerosi studi e ricerche nazionali e internazionali, in considerazione dei vantaggi che tale elasticità può apportare alla efficienza del mercato ed alla affidabilità e sicurezza del sistema. Il comportamento attivo della domanda in risposta a segnali di prezzo o di sistema viene solitamente denominato Demand Response (DR)..Il DR è un fenomeno internazionale. Esso si pone in atto sia in sistemi elettrici verticalmente integrati e regolamentati sia in sistemi governati dal mercato e deregolamentati Molte delle caratteristiche e delle barriere alla sua diffusione sono condivise a livello internazionale, anche tra paesi a diverso stadio di maturità nella liberalizzazione del mercato elettrico. E pertanto possibile trarre importanti lezioni dalle esperienze già condotte in altri paesi. Il presente rapporto illustra quindi alcuni schemi di business sviluppati anche in ambito internazionale ed espressi nel progetto IEA-Task XIII- Demand Response Resources, cui CESI RICERCA ha partecipato. Questi schemi individuano gli attori principali, i vantaggi e le criticità che essi incontrano nella fase di avviamento di questo nuovo business. Sono inoltre illustrati casi reali di programmi di DR attivi in diversi paesi e alcuni studi condotti da paesi che intendono promuovere il DR per il loro sistema elettrico. Una tipologia particolarmente interessante di programmi basati sulla risposta attiva della domanda è quella che vede i carichi partecipare ai servizi di riserva di capacità, sia attraverso il mercato dei servizi, sia attraverso diverse tipologie di contratti o accordi bilaterali. In questo rapporto viene presentata una casistica selezionata di programmi di questo tipo, scelti tra quelli che più facilmente potrebbero applicarsi al nostro Paese. Infine alcune considerazioni sul caso italiano riportano le recenti importanti modifiche apportate dall Autorità alla disciplina del mercato dei servizi di Dispacciamento e al Servizio di Interrompibilità. Le principali conclusioni messe in luce da questo studio possono essere così riassunte. La partecipazione dei carichi ai servizi ancillari e di riserva è già attiva da anni in diversi paesi, secondo modelli diversi. Ove questa pratica sia stata sperimentata si sono riscontrati risultati molto positivi in termini di economicità dei servizi, di affidabilità delle reti e di partecipazione degli utenti finali, tanto

5 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 4/49 che in generale i paesi cercano di allargare la partecipazione di utenti anche di taglia medio-piccola attraverso la figura dell Aggregatore. Si osserva però che le regole di mercato devono essere opportunamente disegnate o modificate per ammettere la partecipazione dei carichi con le loro specificità tecniche, in particolare riguardanti i tempi di risposta e la disponibilità oraria, mensile o annuale del loro servizio, dal momento che difficilmente i carichi possono adeguarsi a regole stabilite sulla operatività dei generatori. Infine importanti passi sono stati recentemente fatti dall AEEG riguardo alla partecipazione dei carichi al mercato dei servizi di dispacciamento, specialmente in vista di una annunciata modifica della disciplina di questo mercato. Inoltre il Servizio Interrompibili prevede a partire dal 2008 una nuova regolamentazione che differenzia operativamente le caratteristiche degli Interrompibili Istantaneamente da quelli con preavviso, definendo anche una diversa remunerazione delle loro prestazioni, introducendo per i primi una valutazione a misura del servizio effettivamente prestato e per i secondi una procedura di gara per l ammissione al mercato della riserva.

6 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 5/49 1 INTRODUZIONE La liberalizzazione del sistema elettrico apre la via a nuovi mercati e servizi in cui la domanda di energia elettrica gioca un ruolo fondamentale attraverso la sua capacità di modulare i prelievi in risposta a segnali di prezzo o a richieste di sicurezza del sistema, cioè attraverso la sua elasticità. La maggiore elasticità della domanda di elettricità rispetto al prezzo ed una maggiore consapevolezza della utenza energetica nelle abitudini di consumo viene auspicata a livello nazionale dallo stesso ministero dello Sviluppo Economico, dall Autorità per l Energia Elettrica e il Gas e da numerosi studi e ricerche nazionali e internazionali, in considerazione dei vantaggi che tale elasticità può apportare alla efficienza del mercato ed alla affidabilità e sicurezza del sistema. Il comportamento attivo della domanda in risposta a segnali di prezzo o di sistema viene solitamente denominato Demand Response (DR). Esso si pone in atto sia in sistemi elettrici verticalmente integrati e regolamentati sia in sistemi governati dal mercato e deregolamentati. Nei mercati energetici, la partecipazione della domanda è possibile attraverso l accesso diretto alle diverse sessioni di mercato o attraverso servizi innovativi, programmi o strutture tariffarie capaci di inviare ai consumatori finali segnali di prezzo o di richiesta di riduzione di carico coordinandone la risposta. Una classificazione importante è quella che individua due tipologie di azioni: quelle rivolte alla affidabilità del sistema e alla riserva (System Led) e quelle in cui la domanda reagisce a segnali di prezzo inviati tramite tariffe, prezzi in tempo reale, etc. (Market Led)Figura 1. In pratica l azione della domanda è coordinata secondo programmi governati dal gestore del sistema o da distributori, oppure avviene attraverso una partecipazione diretta ai mercati, eventualmente con la presenza di una figura intermedia di aggregatore o di Serivice Provider. Contratti Interrompibili Direct Load Control (DLC) Bidding in Mercati della Riserva Tariffe Real Time Pricing (RTP) Bidding in Mercati Giorno Prima Tariffe Critical Peak Price (CPP) Tariffe multiorarie (TOU) Secondi Minuti Ore Giorni Mesi SISTEMA MERCATO Figura 1 La classificazione del Demand Response in relazione al tempo di intervento dopo il recepimento del segnale suggerisce la suddivisione in System Led e Market Led.

7 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 6/49 La descrizione di alcune di queste modalità di azione e una loro classificazione è stata oggetto di studi precedenti [1][2][4], che hanno incluso anche la partecipazione al progetto internazionale dell International Eenergy Agency denominato Demand Response Resources - Task XIII, i cui risultati fanno parte del presente studio [3]. Tuttavia è opportuno richiamare le linee fondamentali di questa classificazione e illustrare i modelli di business, approfondendo alcuni aspetti che, sebbene sviluppati dall analisi in ambito internazionale, sono rilevanti per lo studio della situazione italiana. La partecipazione della domanda nei mercati o nei servizi è fortemente dipendente dal quadro normativo e regolatorio presente, che in alcuni casi può presentare delle barriere, e dalla presenza di altre barriere di tipo tecnologico (es.: apparati di misura, di comunicazione o di controllo) o non tecnologico (tariffe, aspetti economici e di marketing, informazione, cultura, etc.) che possono inibire una risposta attiva della domanda. La progettazione di azioni volte a eliminare tali barriere parte dalla loro individuazione, ovvero l identificazione di quali norme, regole, aspetti economici ed altro incidano direttamente sulla partecipazione della domanda. Lo studio delle barriere (tecnologiche o non) che ostacolano lo sviluppo di opzioni di flessibilizzazione e di governo della Domanda e l'analisi delle più efficienti modalità di implementazione di tali opzioni costituiscono l'oggetto del presente rapporto, in riferimento agli obiettivi indicati nella scheda del progetto USI FINALI di riferimento: - Valutazione di barriere (tecnologiche e non) alla partecipazione, flessibilizzazione e governo della domanda - Sviluppo di servizi innovativi per il governo della domanda In particolare, quest ultimo capitolo include un approfondimento circa la partecipazione della domanda ai servizi ancillari e ai mercati della riserva in ambito internazionale, con la presentazione di diversi casi di studio. Inoltre viene analizzata la situazione italiana relativa alla prospettiva della partecipazione della domanda al mercato dei Servizi di Dispacciamento e alle rilevanti e recenti modifiche introdotte dall Autorità per l Energia Elettrica e il Gas alla disciplina che governa il Servizio Interrompibili.

8 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 7/49 2 VALUTAZIONE DI BARRIERE TECNOLOGICHE E NON ALLA PARTECIPAZIONE, FLESSIBILIZZAZIONE E GOVERNO DELLA DOMANDA L espansione del mercato del Demand Response e dei servizi ad esso correlati incontra a tutt oggi ancora diversi ostacoli, di varia origine. Una disamina abbastanza approfondita di queste barriere, e specialmente di quelle esistenti in ambito italiano è stata presentata in un rapporto precedente [4]. Tuttavia si ritiene utile richiamarle schematicamente inserendo qualche ulteriore riflessione tratta dal dibattito internazionale in corso. Una barriera di mercato è qualcosa che limita in maniera iniqua l accesso al mercato a qualche attore. Questo può accadere quando le regole non tengono il passo con le nuove tecnologie o gli standard industriali; quando vi è sproporzione tra gli incentivi percepiti dai diversi partecipanti al mercato; o quando un operatore dominante, o un gruppo di operatori, impediscono una equa competizione. L industria del Demand Response è relativamente nuova, specialmente in confronto con la generazione di elettricità. Pertanto il DR deve inserirsi nel mercato a fianco delle risorse di generazione. Sfortunatamente, ciò significa anche che la risorsa DR non è normalmente considerata nella consueta struttura operativa, e che le regole del mercato e le corrispondenti esigenze tecnologiche sono state progettate intorno alle risorse di generazione. Molte di queste regole, in una fase iniziale, hanno reso difficile un ampio uso del DR. Tuttavia, poiché l industria del DR continua a crescere e, fatto più importante, a dimostrare la sua capacità di offrire risorse affidabili in momenti di necessità, il mercato elettrico cerca di rimuovere alcuni degli ostacoli iniziali. I vantaggi portati dal DR sono evidenti, ma per una serie di ragioni il suo pieno potenziale stenta ad esplicarsi. Alcune delle barriere sono di tipo culturale, legate anche agli aspetti nuovi del prodotto DR, altre di tipo regolatorio (p.es. i consumatori non sono raggiunti dai segnali del mercato), e altre ancora di tipo istituzionale (p.es. alcuni mercati sono stati progettati senza prevedere il DR). Tuttavia, il DR ha incontrato diversi successi negli ultimi anni nei paesi che lo hanno implementato. Esso ha dimostrato di poter fornire una affidabile riserva di regolazione di picco o di bilanciamento in diverse nazioni scandinave, ha portato un contributo notevole nel riattivare la rete dopo il black out del nordest americano nel 2003, mentre in Australia studi di simulazione hanno mostrato che il DR rende il mercato più efficiente. Ma nonostante questo l industria energetica non riesce a cogliere pienamente il benefici del DR. Una parte delle ragioni di questo risiede nel fatto che solo recentemente il DR e stato considerato una risorsa al pari della capacità di generazione. Storicamente, le utility integrate verticalmente hanno usato i contratti di interrompibilità come capacità di riserva in giorni super critici, perciò di fatto hanno computato il DR come riserva di picco. Tuttavia, sebbene la rete abbia tratto vantaggio dall avere la disponibilità di questa risorsa, i mercati della riserva non le hanno garantito l accesso, principalmente perché non si conforma alle regole di scambio tradizionali (per esempio, la taglia minima dispacciabile è troppo elevata per i carichi). Di conseguenza la risorsa è stata sempre sottovalutata nel portfolio, perché considerata difficilmente commerciabile. Ma d altra parte si potrebbe osservare che l inabilità di un prodotto a trovare un mercato non è necessariamente dovuta alla presenza di una barriera, Potrebbe essere lo stesso prodotto a non essere capace di superare un problema del mercato (p.es. tecnologia prematura, o obsoleta), o una struttura dei costi non competitiva rispetto ad altre soluzioni.

9 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 8/ Classificazione delle barriere di mercato. Il Task XIII Demand Response Resources promosso da IEA-DSM [3] cui CESI RICERCA ha partecipato ha raccolto un ampio elenco delle barriere di mercato da tutti i suoi partecipanti, ed inoltre il modo in cui i diversi mercati vi fanno fronte. Le indicazioni sono state classificate in tre categorie, esposte nelle tre tabelle seguenti: - Culturali (Tabella 1): include, per esempio, mancanza di informazione /educazione, mancanza delle tecnologie di supporto, difficoltà nel modificare le abitudini di consumo, gli operatori prevalenti non vogliono la competizione, etc. - Regolatorie (Tabella 2): comprende la struttura tariffaria dell energia che può isolare i consumatori dai segnali di mercato, incentivi non allineati con i benefici, incertezze regolatorie che sfavoriscono gli investimenti. - Isitituzionali (Tabella 3): includono il fatto che il progetto iniziale dei mercati non comprende il DR, che le risorse non sono considerate paritetiche con la generazione, che alcune strutture operative richiedono grandi investimenti in infrastrutture, la mancanza di accordo circa l uso che si potrebbe fare della risorsa della domanda, la mancanza di accordo circa come far considerare il DR una risorsa utile. Queste tabelle, come è interessante osservare, indicano che la maggior parte dei paesi incontrano le stesse difficoltà. Tutti i partecipanti del Task XIII ritengono che il DR sia utile e importante per i loro rispettivi mercati, ma la maggior parte non crede che la soluzione definitiva sia stata identificata. Alcuni dei problemi più comuni sono: - La tragedia del bene comune : il DR genera benefici per tutta la società, ma i singoli partecipanti non raccolgono abbastanza benefici diretti da stimolare la partecipazione. - DR e un prodotto relativamente nuovo. Il Load Management e l interrompibilità del carico hanno un passato abbastanza lungo, ma inserirli nel mercato liberalizzato è un aspetto nuovo. Occorre imparare nuovi modi per sviluppare il portfolio del DR e nuove strategie di business per assicurarne la disponibilità al bisogno. - Tecnologie di comunicazione: le nuove tecnologie rendono il DR più economico e affidabile. Attraverso internet e le comunicazione wireless la partecipazione è più veloce e meno costosa. Alcune delle barriere di tipo regolatorio sono presenti anche in Italia, come è stato ampiamente discusso in un rapporto precedente [4]. Tra queste, le regole di mercato che governano l accesso alla domanda sia al mercato del Giorno Prima che al mercato dei Servizi. La situazione Italiana è tuttavia ancora in rapido assestamento. Una disamina delle recenti modifiche volute dall AEEG è riportata nel capitolo 3.4. Gli aspetti di tipo tariffario, principalmente connessi con la struttura delle fasce orarie e dello sviluppo di strutture tariffarie più capaci di trasferire i corretti segnali di prezzo all utenza sono stati esaminati e discussi in un precedente rapporto dell anno in corso [5].

10 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 9/49 Tabella 1 Barriere di tipo culturale alla diffusione del Demand Response Paese Argomento Azioni potenziali Australia Mancanza di consapevolezza dei consumatori. Resistenza a ridurre i consumi estivi per condizionamento Danimarca Italia Finlandia Italia Olanda Norvegia Spagna Svezia I consumatori desiderano prezzi fissi per kwh. I consumatori non sono consapevoli del loro potenziale di flessibilità della domanda Mancanza di contatori intelligenti e reti ICT Mancanza di contatori intelligenti e necessità di dati di qualità e standard di scambio dati I consumatori sono abituati a prezzi fissi, manca comprensione dei benefici del DR, in certi casi i prezzi fissi sono inferiori ai prezzi del mercato Mancanza di contatori orari: la nuova legge promuove la lettura mensile, ma non fornisce incentivi ai distributori per la installazione dei nuovi contatori USA La velocità di innovazione delle tecnologie rendono le compagnie timorose di acquistare quella sbagliata USA DR e una disciplina relativamente nuova, è necessaria più ricerca Coinvolgere gli utenti in progetti pilota di gestione dei carichi Incoraggiare l uso di tecnologie per semplificare l aggregazione di molti utenti Creare prezzi compositi con componenti fisse e una specifica componente a remunerazione della partecipazione al DR. Promuovere casi di studio che mostrano come i consumatori possono controllare i carichi con le tecnologie esistenti Iniziare progetti pilota e promuovere successi dei consumatori attraverso casi di studio Qualche distributore ha installato per la sua utenza i nuovi contatori, al fine di migliorare l efficienza interna. Questi potrebbero essere anche impiegati per il DR Occorre prima stabilire i requisiti necessari al DR (p.es. metodologie di valutazione) e poi selezionare le tecnologie che forniscono la funzionalità desiderata Continuare e aumentare i finanziamenti alla ricerca sul DR

11 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 10/49 Tabella 2 Barriere di tipo regolatorio alla diffusione del Demand Response Paese Argomento Azioni potenziali Australia Italia Danimarca Finlandia Italia Finlandia Italia Spagna USA USA Mancano appropriati segnali di prezzo. Non vi sono incentivi reali per i fornitori o distributori affinche forniscano tali segnali I distributori hanno la responsabilità del metering. Non possono scaricare i costi della misura sui grossisti, pertanto ci sono pochi incentivi ad installare nuovi contatori orari L uso di contatori elettronici aumenta, ma i requisiti tecnici non sono standardizzati. Questo complica lo scambio di dati e lo rende piu costoso. Può anche implicare che il sistema non sempre supporta le esigenze funzionali del DR. Manca la trasparenza nei prezzi a livello del consumatore finale. I piccoli consumatori sono fatturati sulla base di profili di carico presunti. Il DR attualmente non puo offrire nei mercati operativi (di riserva, bilanciamento etc.) La competizione al dettaglio ha creato un vuoto in termini di attori di DR e di responsabilità Qualche utility non riesce a recuperare i costi per la fornitura di servizi DR Interventi regolatori per: - Includere segnali di prezzo locazionali - Rimuovere i price caps - Aumentare la diffusione di contatori orari Consentire ai distributori di recuperare i costi dei contatori orari e del servizio di misura e gestione dati. - Stabilire le esigenze per il DR per prima cosa e poi progettare le funzionalità dei contatori appropriatamente. - Standardizzare le specifiche funzionali e di scambio dati - Il regolatore puo favorire il distributore nel recupero dei costi dei contatori - maggior uso dei contatori orari anche per la fatturazione - educare i consumatori al rischio/beneficio delle tariffe dinamiche Iniziare tentativi di dimostrare che cio e possibile. Operatori di Sistema hanno assunto il ruolo di promotori del DR per default. Dal momento che il DR beneficia tutta la società, i distributori dovrebbero poter recuperare i costi.

12 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 11/49 Tabella 3 Barriere di tipo istituzionale alla diffusione del Demand Response Paese Argomento Azioni potenziali Australia Il mercato all ingrosso ha una struttura non ideale per il DR: - basso numero di ore di picco, - i requisiti per le offerte sono complessi e rischiosi finanziariamente Danimarca Italia Finlandia Svezia Olanda Norvegia USA Italia Le regole del mercato favoriscono il lato generazione Le offerte al mercato dell energia e dei servizi ancillari hanno una soglia di 10 MW TSO è attualmente responsabile della riserva di capacità, ma alla fine del periodo nel 2008 essi desiderano terminare questa responsabilità La liberalizzazione del mercato separa l utility in differenti unità operative. I loro sforzi sono rivolti a migliorare la loro attuale operatività. Gli incentivi economici per attori del mercato individuali potrebbero non essere sufficienti a generare interesse anche quando ci siano significativi vantaggi socio-economici La regolazione dell elettricità è stata basata sull obbligo di servire, questo ha creato un mercato orientato al lato generazione Consentire al DR di partecipare su base volontaria e senza penalizzazioni TSO lavora con gli operatori di mercato per sviluppare regole semplici per gli utenti che offrono DR Consentire ai fornitori di DR di aggregare i carichi La Svezia sta lavorando al progetto per una nuova struttura del mercato che promuova un maggiore uso delle tariffe dinamiche. Casi di studio da altri mercati possono dimostrare come i vari attori potrebbero sviluppare le soluzioni DR Valutare aggiustamenti del mercato corrente che possano fornire maggiori incentivi EPACT 2005 ha motivato l intera industria elettrica (FERC, DOE, STATE PUCs, distributori) a considerare come incorporare il DR e i contatori orari. 2.2 Strumenti di marketing per superare le barriere non tecnologiche allo sviluppo del Demand Response: una proposta europea, MARKUS. É opinione condivisa che uno degli ostacoli più severi alla diffusione del DR sia quello che gli attori principali del DR non intercettano in maniera sufficiente i benefici generati dal loro comportamento di utenti virtuosi. Si ritiene che un tale ostacolo potrebbe essere superato attraverso strumenti di marketing tali da migliorare la ricaduta dei benefici del DR sugli utenti che lo mettono in atto. Questa considerazione, sviluppata anche attraverso il confronto in ambito italiano con i grossisti di energia elettrica e in ambito internazionale con diversi enti e strutture, ha condotto alla elaborazione di una proposta di progetto europeo denominato Acknowledgement and Mark of Intelligent Energy User in Europe MARKUS. La proposta è stata presentata per il programma Intelligent Energy, Call for proposals 2006, IEEA 2006 nell ottobre 2006.

13 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 12/49 L idea del progetto parte dalla considerazione che le soluzioni tecnologiche che abilitano una risposta attiva della domanda sono già sviluppate e disponibili, ma la loro diffusione è ancora limitata, insieme alla pratica del Demand Response, in buona parte a causa della mancata ricaduta, sugli attori principali, dei benefici economici e sociali generati dal loro comportamento consapevole. Pertanto è necessario enfatizzare il valore dell uso consapevole dell energia anche attraverso la conversione in valore privato del valore sociale, collettivo e ambientale generato dal risparmio energetico e dal miglioramento generale che si verifica nell efficienza del sistema, sia dal punto di vista operativo delle strutture, sia dal punto di vista del mercato. Il progetto si propone quindi di sviluppare una struttura di riconoscimento e di qualificazione degli Utenti Finali sulla base della loro capacità di modificare i loro profili di prelievo secondo alcuni schemi da definire (per esempio, essere in grado di fare una previsione dei propri consumi ed attenersi ad essa, oppure essere in grado di rispondere a segnali di prezzo o di emergenza del sistema entro tempi stabiliti) attraverso il controllo dei carichi e la gestione di eventuali generatori locali, ottenuti con le opportune tecnologie di controllo e comunicazione. A conclusione del processo di riconoscimento l utente riceve un Marchio il quale gli consentirà di essere riconoscibile come utente intelligente e, in quanto tale, di ottenere benefici dal mercato. Tra questi, egli potrebbe ottenere un contratto di fornitura dell energia economicamente più vantaggioso grazie alla sua capacità di programmare i propri consumi, oppure accedere con maggiore facilità al mercato della riserva o alla possibilità di fornire servizi di alleggerimento del carico alla rete, grazie alla capacità certificata di operare modulazioni dei prelievi in tempi certi. Infine la sua qualifica di consumatore intelligente potrebbe valergli un distintivo da apporre sui propri prodotti a scopo pubblicitario. Il Progetto MARKUS include la definizione dei profili dell utente intelligente e i relativi protocolli di verifica, basati sulla registrazione di curve di carico e altri dati tecnici. Il Progetto include anche lo sviluppo di specifiche tecniche riguardanti il metering, gli strumenti di comunicazione, informazione e controllo adatti all implementazione delle azioni di controllo prescritte, a partire da strumentazione già presente sul mercato. MARKUS è diretto principalmente ad utenti industriali e commerciali, ma una parte del progetto è rivolta allo sviluppo di concetti analoghi per il settore dell utenza domestica e del terziario. Tra i beneficiari del progetto vanno considerati anche i gestori delle reti di trasmissione e di distribuzione e gli operatori e utenti del sistema elettrico, per gli attesi benefici in termini di efficienza del mercato, riduzione del potere di mercato, maggiori strumenti di affidabilità ed efficienza del sistema, riduzione dei prezzi dell energia. Attraverso lo sviluppo del Marchio e del processo di accreditamento, si potranno generare: - una classificazione di comportamenti intelligenti secondo schemi a diverso grado di complessità, basati sulla previsione dei consumi, sul controllo, sul Demand Response e sull efficienza energetica. - specifiche tecniche per le tecnologie adeguate ad abilitare le azioni di controllo, governo, misura e comunicazione descritte. - soluzioni contrattuali, strumenti legali e regolatori adatti a promuovere il business del Demand Response. - verifiche su casi reali di industrie e utilities sulla effettiva applicabilità del concetto del marchio - analisi dell applicabilità del concetto a livello Europeo e a differenti categorie di utenti

14 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 13/49 - azioni di disseminazione e training sui concetti di Intelligen Energy promossi dalla comunità europea - promozione del mercato delle tecnologie coinvolte. Il Progetto MARKUS, coordinato da CESI RICERCA, vede un consorzio in cui sono rappresentati i diversi portatori di interesse: industrie, utility, autorità regolatorie e centri di ricerca. Esso è costituito da una combinazione complementare di competenze e da una vasta distribuzione geografica, come illustrato dalla figura (), che vede la partecipazione dei paesi più avanzati in tema di mercati elettrici, di DR e di contatori intelligenti. Figura 2 Distribuzione geografica dei partecipanti al progetto MARKUS In particolare esso è rappresentato da: Enti di ricerca e Università: o CESI Ricerca (Italia), o Fraunhofer ISE (Germania), o Sintef Energy (Norvegia), o University of Groningen (Olanda), o University Politechnica de Valencia (Spagna), o VTT (Finlandia) Istituti governativi: o Malta Resources Authority Energy services e Consultancy: o Energypiano (Danimarca)

15 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 14/49 Utility elettriche: o Dalmine Energie (Italia) Tra i partecipanti, molti hanno esperienze già ampie nella partecipazione attiva della domanda in un mercato liberalizzato dell energia operativo da lungo tempo, come il caso della Norvegia, della Danimarca, della Finlandia e dell Olanda. Alcuni invece sono in fase avanzata di sviluppo di programmi e modelli di business per il DR, come la Germania, la Spagna e l Italia stessa. Altri infine sono estremamente interessati ad allinearsi alle linee europee per la gestione dei sistemi elettrici, come il caso di Malta. I seguenti stakeholder europei, non potendo partecipare, hanno inviato lettere di interesse al progetto MARKUS, come la Grecia. Infine altre lettere di interesse sono giunte da: o ESSENT (utility in NL), o ANIE (Associazione Nazionale Industrie Elettriche, Italia), o PPC (Public Power Corporation, Grecia), o GranCEESS (Spain association of rails companies, sub-contractor), o Energinet.dk (TSO Danese (Total System Responsible)), o AGDE (Associazione per la gestione della domanda electrica, subcontractor, Italia) o Ref (Consulente economico, Italia). Pertanto il consorzio vede la partecipazione di paesi a diverso grado di sviluppo del mercato elettrico liberalizzato, con grande possibilità di trasferire e completare le proprie e le altrui esperienze nel campo. Inoltre il consorzio vanta un eccellente rappresentanza del contesto europeo. Infine, l ampia adesione raccolta dall idea su cui si basa MARKUS dimostra che le problematiche della partecipazione attiva della domanda sono ampiamente condivise in tutto il panorama europeo, e anche in quei paesi dove il mercato elettrico è gia ampiamente collaudato, confermando ulteriormente che le barriere tecnologiche e non tecnologiche al DR sono effettivamente trasversali e presenti nella maggior parte dei mercati.

16 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 15/49 3 SVILUPPO DI SERVIZI INNOVATIVI PER IL GOVERNO DELLA DOMANDA 3.1 Modelli di business per il Demand Response La descrizione del modello di business per il Demand Response parte naturalmente dalla descrizione degli attori del mercato. A questo proposito l analisi eseguita dal progetto IEA Task XIII [6] e illustrata anche in un recente convegno dell ANIPLA [7], perviene allo schema seguente. Consumatore partecipante: Il Demand Response per definizione è una risorsa fornita alla rete dall utente finale. L utente può rivendere la potenza non prelevata, la potenza generata in loco, oppure la sua risposta a tariffe dinamiche (tariffe in tempo reale, a picco critico, etc.) Distributore Locale: queste aziende tendono ad essere monopoli naturali per la distribuzione di energia elettrica alla comunità locale. Secondo la struttura del mercato, questa entità può essere verticalmente integrata (possiede generatori e vende la commodity) oppure può semplicemente essere responsabile della rete di distribuzione, come nel caso italiano. Grossista di energia (trader): questa azienda è responsabile dell acquisto e della programmazione dei prelievi elettrici per conto dei suoi clienti. In funzione del fatto che il mercato elettrico sia o no liberalizzato, questa responsabilità potrebbe essere inclusa in un azienda verticalmente integrata oppure essa potrebbe essere semplicemente un dettagliante che opera nel mercato. Demand Response Service Provider (o Aggregatore): in molti casi questa entità può coincidere con il Distributore o il Grossista. Comunque, nell industria del Demand Response degli ultimi anni sono emerse figure terze per questa funzione. Queste aziende aggregano la capacità di risposta della domanda attraverso contratti con l utente partecipante. In qualche caso l Aggregatore stipula accordi bilaterali con il Distributore o con il Grossista per la commercializzazione e la gestione delle attività di DR. In altri casi queste aziende sono in grado di offrire la domanda aggregata direttamente in un mercato di energia all ingrosso come qualunque altra risorsa di generazione. Energy Service Companies (ESCO): queste aziende forniscono le tecnologie in grado di abilitare la capacità di DR. Per loro natura, queste aziende commercializzano e vendono prodotti e servizi che aiutano l utente partecipante a gestire, controllare e attivare le sue potenzialità di Demand Response. Molte aziende di questo tipo hanno allargato i loro servizi includendovi un ruolo di Aggregatore. Operatore di Sistema: L operatore di sistema è responsabile della gestione della trasmissione. Normalmente questa entità è responsabile anche del livello di affidabilità della fornitura. In qualche caso l Operatore di Sistema governa anche il mercato all ingrosso dell energia. In altri casi invece il Gestore del Mercato Elettrico è una entità separata. É utile notare che molti mercati non hanno nessuna di queste istituzioni formali. In queste situazioni la gestione della rete e gli scambi di energia sono gestiti bilateralmente in accordo con qualche tipo di regolamentazione operativa regionale. Regolatore: I regolatori sono un attore del mercato molto importante perché stabiliscono le politiche che l industria deve seguire. Comunque sarebbe inappropriato che essi avessero qualche coinvolgimento diretto nel modello di business del DR. Società: é molto importante riconoscere che la società è un attore del mercato quando si tratta di Demand Response. La società infatti è quasi certamente un beneficiario indiretto del DR, attraverso un minor costo totale dell energia e una maggiore affidabilità del servizio.

17 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 16/49 Ciascuno dei succitati attori del mercato incontra un suo specifico vantaggio e una sua specifica criticità nel mercato del DR. Alcuni di questi sono descritti nel seguito. Consumatore partecipante: Benefici: Il consumatore è colui che materialmente produce il bene del DR. Pertanto egli ne riceve un beneficio diretto attraverso la remunerazione della sua azione di risposta durante un evento, consistente nel consumare meno di quanto avrebbe normalmente fatto. La remunerazione può consistere in uno sconto percentuale sul prezzo dell energia, un pagamento della capacità e una opzione di partecipazione, una riduzione delle tariffe, una combinazione delle precedenti o anche qualcosa di diverso. Il punto è che normalmente esso riceve un incentivo alla sua partecipazione. Ma non bisogna trascurare anche le motivazioni di carattere etico che possono spingere ad un comportamento di consumo più consapevole e attento. Criticità: Il consumatore in ultima analisi deve valutare i benefici della sua partecipazione attiva contro le responsabilità che questo comporta. In altre parole, il consumatore esegue, al suo perimetro, una analisi semplice (o talvolta complessa) per considerare il costo del lavoro, il costo delle tecnologie abilitanti, la mancata produzione e la perdita di comfort. Azienda Locale di Distribuzione: Benefici: Il Distributore utilizza il DR per migliorare l efficienza della rete o per intervenire chirurgicamente su specifici problemi di distribuzione (p.es. differimento dell upgrade di trasformatori, soluzioni di congestioni locali). Il DR può rappresentare una delle risorse più economiche e in questo modo costituisce una protezione contro gli eventi alto costo, bassa frequenza (dell ordine di 100 ore/anno). Se opportunamente utilizzata, la risorsa costituita dal DR può posticipare per anni i costi dello sviluppo di nuove cabine secondarie, migliorando sensibilmente la pianificazione finanziaria dell azienda. Criticità: Se l azienda Distributrice è solo proprietaria della rete di distribuzione, essa potrebbe non disporre del personale commerciale necessario a gestire un prodotto DR. Infatti, il DR è un prodotto che necessita di una appropriata progettazione, comunicazione e commercializzazione verso il consumatore, e la mancanza di personale adeguatamente addestrato e dedicato a questo può costituire una difficoltà. Grossista: Benefici: Il Grossista è in una posizione molto vantaggiosa nel mercato per offrire servizi di DR ai propri clienti. Esso può beneficiare del DR inserendolo tra le proprie risorse nel portfolio, in modo da ridurre i costi operativi ed ottenere una migliore competitività e profitto dal mercato. Infatti, la disponibilità di una certa flessibilità nella domanda può migliore l accuratezza delle previsioni di consumo giornaliere ai fini dell approvvigionamento, oppure essere usata come riserva. Molti grossisti usano il DR anche come strumento di acquisizione e di mantenimento della clientela. Esso infatti amplia il portafoglio dei servizi offerti e viene incontro ai clienti che sono interessati al prodotto. Criticità: Affinché la strategia possa dare i suoi frutti occorre un certo impegno da parte del grossista. Spesso questo impegno si traduce in investimenti finanziari in contatori, gestione dei dati, sistemi di gestione degli eventi DR e costi di personale addetto. Sfortunatamente, essendo molti mercati elettrici relativamente giovani (meno di 10 anni), molte aziende si sono focalizzate sulla gestione della commodity e la sua commercializzazione. Intravedendo i vantaggi forniti dal DR, molte aziende stanno orientandosi ad inserirlo nei propri servizi. Demand Response Service Provider (o Aggregatore): Benefici: In alcuni mercati, queste aziende hanno costruito il loro business intorno alla capacità di aggregare il potenziale di Demand Response dei consumatori e offrendolo nei mercati dell energia al pari di altre risorse di generazione. Poiché il DR ha costi operativi relativamente bassi al confronto di

18 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 17/49 impianti di generazione di picco (turbine a combustione), in pratica queste aziende si trovano ad operare impianti di potenza virtuali, con minori costi operativi. Inoltre esse tendono ad ampliare l offerta di servizi ai loro clienti in collaborazione con o come ESCO. Criticità: Uno dei maggiori problemi che queste aziende devono affrontare è di selezionare un target di mercato che offra un cash flow prevedibile. Queste aziende trovano successo in quei mercati dove è possibile un accesso diretto per la vendita dei loro asset. Per esempio, in Norvegia esiste un mercato della riserva nel quale il Service Provider può offrire direttamente e giornalmente. Inoltre, diversi mercati negli Stati Uniti hanno capacity payment, mentre è un po più complesso e rischioso il caso che il mercato sia basato su remunerazione solo in base all energia scambiata (Energy Only). Infatti, nel caso non si verifichino eventi critici nel corso dell anno, fornitore e consumatore non avranno nessun introito. D altra parte c e un DR Service Provider in Australia che è riuscito a impostare accordi bilaterali con il Distributore locale o con grossisti anche in presenza di un mercato Energy Only riuscendo quindi a ridurre il rischio legato al verificarsi dell evento. Energy Service Company (ESCO): Benefici: Questo attore fornisce ai consumatori prodotti e servizi correlati all energia (sia attraverso il Distributore sia direttamente). Molti di questi prodotti possono essere usati anche per fornire capacità di risposta o azioni di Demand Response. Ciò può includere, tra il resto, sistemi di controllo e di gestione dei carichi e/o illuminazione, e ispezioni per individuare le capacità di DR, le strategie per la modulazione dei prelievi, installazione e manutenzione di generazione in situ. Queste aziende beneficiano del DR attraverso un allargamento del mercato per i loro servizi. Criticità: Le tecnologie per il DR hanno bisogno di un mercato per il DR. C è una vasta gamma di tecnologie che abilitano la risposta della domanda, ma se questa risposta non è valorizzata dal mercato, essa può sviluppare il suo business solo negli aspetti relativi al miglioramento dell efficienza. Non che questo sia un male di per sé, semplicemente significa che non si otterranno i ricavi supplementari che potrebbero ridurre i tempi di recupero degli investimenti. Operatori di Sistema: Benefici: Gli Operatori di Sistema sono generalmente responsabili della affidabilità del servizio e dell equità dei mercati. Il Demand Response, per sua natura, può favorire direttamente entrambi questi aspetti. Innanzi tutto esso è una risorsa distribuita. Con appropriate regole di mercato, incentivi e infrastrutture, gli operatori del sistema posso utilizzare il DR come strumento strategico per affrontare problemi di affidabilità, come per esempio le congestioni. L ISO del New England ha utilizzato questo approccio per trattare problemi di congestioni nella trasmissione nella regione sud-ovest del Connecticut, una delle zone maggiormente congestionate di tutti gli Stati Uniti. Il DR ha fornito loro una risorsa allertabile al bisogno. Inoltre, come già detto, il DR impatta direttamente sulla elasticità della domanda, favorendo maggiore efficienza nella formazione del prezzo di mercato. L operatore di sistema Norvegese, Statnett, ha incluso le risorse rappresentate dalla domanda nel mercato della riserva (si veda anche 3.3.1). Criticità: La gestione del DR richiede un livello piuttosto elevato di coordinamento e di precisione tra numerose entità entro intervalli temporali normalmente piuttosto stringenti. Questo implica che l Operatore di Sistema può incontrare la necessità di implementare sistemi più complessi di metering e di comunicazione. Qualche Operatore preferirebbe piuttosto che la risorsa DR fosse sviluppata e gestita a livello di dettaglio da un aggregatore o da un provider. C è un certo interesse da parte di questo attore a che il mercato stabilisca regole appropriate per la gestione del DR.

19 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 18/49 Regolatore: Benefici: I Regolatori cercano soluzioni che beneficino la società e riducano il potere di mercato. Il DR ha dimostrato di ridurre i prezzi dell energia quando utilizzato propriamente per influire sulla elasticità della domanda. La stessa caratteristica può mitigare l esercizio di potere di mercato che il lato produzione potrebbe esercitare nei periodi di prezzi elevati. Perciò i Regolatori generalmente ricevono consensi quando promuovono il DR. Criticità: Molti Regolatori hanno sicuramente dimostrato la volontà e l interesse di promuovere le attività di DR. Tuttavia le criticità sembrano risiedere nella difficoltà di trovare come promuovere il DR nei nuovi istituti quando essi non siano stati progettati per supportarlo. Società: Benefici: Per ciascuna delle precedenti categorie si è illustrato l impatto del DR in uno specifico aspetto dell azienda o dell organizzazione. Ma è importante riconoscere che la società nel suo insieme beneficia del DR attraverso una riduzione dei costi complessivi. Ma ciò può essere un bene ed un male allo stesso tempo, poiché prezzi bassi incoraggiano consumi senza moderazione. Il valore che ogni partecipante riceve, sia esso il consumatore finale, l utility o il grossista, determinerà l interesse nella partecipazione stessa. Criticità: Se è dimostrato che una robusta risposta della domanda in un dato mercato può avere impatti importanti nei costi energetici sostenuti dalla società, se l attore individuale non riceve l appropriato incentivo alla sua azione, l intero vantaggio della società sarà perduto. In ambito economico ciò viene indicato come la tragedia del bene comune Influenza della struttura dei mercati sui modelli di business Mercati basati esclusivamente sullo scambio di energia (Energy only). Alcuni mercati energetici, come per esempio in Svezia ed in Australia, operano solamente sulla base degli scambi di energia. In questi mercati il costo totale della fornitura si riflette nel prezzo emergente dal mercato. Questi mercati hanno espresso la volontà di incorporare il DR perché fornisce un moderatore per bilanciare il potere di mercato e perché il DR esprime una maggiore elasticità della domanda. Il problema, tuttavia, è di trovare il modo per cui gli aggregatori di DR abbiano sufficienti sicurezze sui ricavi futuri in modo che desiderino entrare nel mercato. Al momento attuale la maggiore preoccupazione in Svezia, e in altri paesi, è che il prezzo dell energia non ha raggiunto prezzi abbastanza elevati e con sufficiente frequenza da attirare la partecipazione del lato domanda. Il lato positivo di questo fatto è che i prezzi si sono mantenuti bassi, e che non sembra necessaria ulteriore capacità produttiva. Ma dall altro lato è necessario che si capisca che la risorsa DR, la più economica risorsa di picco, non sarà disponibile al momento in cui occorrerà ulteriore capacità se 1 La tragedia del bene comune così denominata da un articolo di Garret Hardin apparso su Science nel 1968, si riferisce al fenomeno economico nel quale la competizione individuale per l accesso ad un bene comune conduce ad un conflitto tra l interesse individuale e quello comune, e generalmente rischia di condurre ad un sovrasfruttamento del bene comune. L esempio tipicamente usato per illustrare il fenomeno è quello di un pascolo di proprietà comune del villaggio sul quale pascolano le greggi di proprietà di ciascun pastore. E evidente che l interesse di ogni pastore sarà quello di sfruttare a proprio vantaggio la maggior parte possibile del bene comune, conducendo ad una espansione incontrollata del numero di capi di bestiame e infine al depauperamento della risorsa comune. In regime di libero mercato tale fenomeno si applica solo alle risorse che non possono essere suddivise e poste alla tutela e all interesse di conservazione di ciascun proprietario, come l atmosfera, la biodiversità, l oceano.

20 Rapporto ESE Economia dei Sistemi Elettrici Approvato Pag. 19/49 non viene fatta crescere oggi. Il progetto svedese Market Design sta attualmente valutando diversi modelli di business per affrontare questa sfida.[8] In Australia c è un aggregatore che sta studiando il modo di aggirare il problema della certezza dei ricavi in un mercato energy only. Sebbene non siano noti i dettagli, è presumibile che essi vendano l equivalente delle call options al Distributore locale mediante contratti bilaterali. Questo è in grado di assicurare un certo ricavo anche in anni in cui si verificano pochi eventi che richiederebbero la risposta della domanda, ma mettendoli in condizione di essere pronti quando serve. I mercati energy only sono probabilmente il modo più puro di governare il sistema elettrico in una prospettiva economica. Inoltre, se la base di consumatori è esposta a tariffe in tempo reale con la trasparenza totale del prezzo, dovrebbe verificarsi la più diretta interazione offerta-domanda. Sfortunatamente esiste una serie di ragioni regolatorie, politiche e legali per cui questo non può essere un modello universale. Mercati che includono una remunerazione della capacità. In questo contesto la categoria include ogni tipo di mercato in cui una risorsa di DR può offrire la sua futura abilità di modulare la domanda. Basandosi su questa definizione, emergono tre modelli contrattuali: Mercato della capacità In questa categoria, i prodotti DR competono direttamente in un mercato aperto a fianco della generazione. In questo modo si sviluppa un prezzo per la capacità di DR che è un vero prezzo di mercato. Si veda per esempio il mercato Norway s Reserve Option Market, mercato di bilanciamento usato dal TSO per garantire l affidabilità. Le regole di questo mercato consentono ad ogni risorsa (generazione o DR) di competere su base paritetica. Esporremo in maggiore dettaglio questo caso nel seguito di questo rapporto Un altro esempio è il New York ISO s Emergency Demand Response Program. Le regole consentono alle risorse DR di partecipare all asta nel mercato della capacità installata, al pari delle risorse di generazione. Sconti sul prezzo al dettaglio. In questa categoria i grossisti e/o i distributori locali offrono all utente finale un prezzo ridotto o uno sconto in cambio del diritto di richiedere una riduzione di carico al bisogno. Questo concetto è ampiamente utilizzato nei programmi di controllo dei carichi domestici. Il consumatore cede al grossista o al distributore la possibilità di ridurre il suo utilizzo di apparecchiature come scaldabagno, sauna, pompe per la piscina e condizionatore d aria in cambio di un prezzo dell energia scontato. Questa strategia è usata anche da molte utility tradizionali attraverso le tariffe con interrompibilità, spesso rivolte a utenti commerciali o industriali. La tariffa prevede un prezzo scontato, per la potenza installata o per l energia, in cambio del diritto a richiedere una riduzione del carico al bisogno.

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