Il mercato dei veicoli a metano, dinamiche di sviluppo e benefici ambientali

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1 Il mercato dei veicoli a metano, dinamiche di sviluppo e benefici ambientali Gabriele Grea, CERTeT Università Bocconi Milano, 10 Aprile 2013 EnergyLab - Laboratorio dell Energia

2 Sommario A. Potenzialità dei veicoli a metano e barriere allo sviluppo La domanda I vantaggi B. La valutazione dei benefici Lo schema di analisi e i dati di partenza Scenari a confronto Risultati I. Differenziali di emissione unitari II. Stima dei differenziali aggregati III. Le emissioni medie dei veicoli immatricolati per alimentazione IV. Monetizzazione dei benefici sociali ambientali C. Conclusioni e spunti di riflessione 2

3 Il modello concettuale A. Mercato e domanda (1) Fonte: Wiedman et Al. (2011) 3

4 A. Mercato e domanda (2) Rischio finanziario: legato alla difficoltà di percezione del total cost of ownership Rischio di performance: determinato dalle caratteristiche tecnologiche del veicolo, include anche il livello di disponibilità di infrastrutture di rifornimento Rischio fisico: legato alla percezione di sicurezza Rischio tempo: si riferisce al tempo di adattamento/conoscenza all utilizzo del veicolo (dal punto di vista tecnico e della disponibilità di reti di rifornimento etc.) Rischio sociale: legato all immagine di sé generata da scelte green Rischio psicologico: determinato dalla mancanza di conoscenza in merito ala nuova tecnologia 4

5 Il modello concettuale A. Mercato e domanda (3) Fonte: Wiedman et Al. (2011) 5

6 A. I principali vantaggi Veicoli: Rilevanti vantaggi economici per il consumatore e ambientali per la collettività Rapidità di adozione grazie a disponibilità di opzioni tecnologiche Fonte energetica: Disponibilità di risorse (e bassa concentrazione) Ruolo delle fonti rinnovabili (biogas) Facilità di trasporto e distribuzione 6

7 B. Lo schema di analisi e i dati di partenza (1) Metodologia di riferimento Il punto di partenza per la determinazione dei benefici differenziali generati dallo sviluppo dei carburanti alternativi nella composizione del parco veicolare nazionale è la stima delle emissioni unitarie espresse in grammi di inquinante al chilometro percorso [g/km]. È stato utilizzato il modello Copert (Computer Programme for estimate Emissions from Road Transport) per la stima delle emissioni da trasporto stradale. Il modello permette di stimare le emissioni atmosferiche dei principali inquinanti e il consumo di carburante in funzione della particolare classe del veicolo, del tipo di tragitto percorso e della temperatura del motore.

8 B. Lo schema di analisi e i dati di partenza (2) Schema di analisi DATI DI INPUT RISULTATI Scopo ultimo dell utilizzo di tale modello è analizzare quali effetti differenziali, in termini di emissioni di sostanze inquinanti, sono indotti da un aumento del peso dei veicoli a metano nella composizione del parco veicolare nazionale. Più specificamente, a partire dai dati di consistenza delle diverse classi in cui risulta suddiviso il parco veicolare italiano, il modello utilizza fattori di emissione e consumo unitari (tenendo conto di specifiche ipotesi su percorrenze medie e cicli di guida) per ciascun segmento determinato da alimentazione, PARCO CIRCOLANTE (classificazione COPERT) PERCORRENZA MEDIA ANNUA PER CLASSE E CICLO DI GUIDA EMISSIONI E CONSUMI UNITARI PER CLASSE E CICLO DIGUIDA [g/veic*km] Determinazione dei trend evolutivi VARIAZIONE DELLE PERCORRENZE ANNUE [g/veic*km] VARIAZIONE CONSUMI ED EMISSIONI motorizzazione e cilindrata, per la quantificazione delle emissioni prodotte distinguendone i contributi generati dalle diverse categorie di veicoli. [t] 8

9 Fonte: Autoritratto 2007 (ACI) B. Lo schema di analisi e i dati di partenza (3) Fonti dei dati I dati relativi alla consistenza e alle dinamiche del parco veicolare nazionale considerati per l analisi, classificati secondo gli standard esposti nella tabella precedente, provengono dall Autoritratto del parco veicolare ACI e fanno riferimento al periodo esempio Tipologia di veicolo Alimentazione Classe di cilindrata Motorizzazione Consistenza 2007 Auto Benzina l Euro II Fonte: Autoritratto 2007 (ACI) I fattori di emissione medi utilizzati, prevedono per ciascuna classe di veicoli un mix di ciclo urbano, autostradale ed extraurbano derivato dalle metodologie di stima prevalenti in letteratura. Si segnala che alla luce della ristretta disponibilità di stime e delle conseguenti necessità di approssimazione, rispetto alla matrice delle emissioni di base considerata dal modello, per quanto riguarda i veicoli a metano i vettori delle emissioni relativi a NOx e CO 2 sono stati stimati sulla base delle informazioni desumibili dal processo di omologazione dei veicoli oggi in commercio e della letteratura esistente sul tema. esempio Veicolo Fattori di emissione (g/km), ciclo urbano CO PM CH 4 VOC CO 2 Auto Benzina l, Euro II 8,523 0,0000 0,0300 0, ,9 Fonte: TRASPOL (2005) 9

10 Ipotesi di base B. Le ipotesi alla base delle elaborazioni Crescita del mercato delle vetture a metano del 50% annuo per il periodo (basato sul tasso di crescita degli ultimi anni) Percorrenze in media equivalenti tra loro (approssimate a km*anno per autovettura) con riferimento a veicoli nuovi e corrispondenti sostituiti Scenari a confronto metano vs tradizionale confronto fra lo scenario effettivo sotto le ipotesi di partenza e lo scenario alternativo in assenza di metano, ovvero nell ipotesi in cui i veicoli a metano immatricolati fossero sostituiti da veicoli tradizionali di corrispondente cilindrata e classe Euro metano vs gpl differenziale nei confronti del GPL, ovvero confronto fra lo scenario effettivo sotto le ipotesi di partenza e lo scenario alternativo basato sul GPL (ipotesi di sostituzione dei veicoli immatricolati a metano con veicoli nuovi alimentati a GPL) 10

11 B.I. Differenziali di emissione unitari (1) Metano vs Benzina * Le emissioni medie di monossido di carbonio (CO) generate da una autovettura a benzina rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 88 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di ossidi di azoto (NO x ) generate da una autovettura a benzina rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 44 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di idrocarburi non metanici (NMHC) generate da una autovettura a benzina rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 102 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di anidride carbonica (CO 2 ) generate da una autovettura a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5) sono inferiori del 43% rispetto a quelle di una vettura a benzina rottamata (Euro 0, oppure Euro 1). * Veicoli nuovi (metano) vs veicoli rottamati (Benzina) 11

12 B.I. Differenziali di emissione unitari (2) Metano vs Diesel * Le emissioni medie di monossido di carbonio (CO) generate da una autovettura a benzina rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 5 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di ossidi di azoto (NO x ) generate da una autovettura a benzina rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 20 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di idrocarburi non metanici (NMHC) generate da una autovettura a benzina rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 9 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di anidride carbonica (CO 2 ) generate da una autovettura a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5) sono inferiori del 16% rispetto a quelle di una vettura a benzina rottamata (Euro 0, oppure Euro 1). Le emissioni di particolato (PM) allo scarico (PM exhaust emissions) sono in pratica nulle per i veicoli a metano, mentre per i veicoli diesel delle classi Euro 0 e Euro 1 ammontano mediamente a 0,74 grammi al chilometro, che ipotizzando una percorrenza media di km*anno determinano un produzione pari a 11,1 kg di PM per autovettura. * Veicoli nuovi (metano) vs veicoli rottamati (Diesel) 12

13 B.II. Differenziali di emissione unitari (3) Metano vs GPL * Le emissioni medie di monossido di carbonio (CO) generate da una autovettura a gpl rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 58 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di ossidi di azoto (NO x ) generate da una autovettura a gpl rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 40 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di idrocarburi non metanici (NMHC) generate da una autovettura a gpl rottamata (Euro 0, oppure Euro 1) equivalgono rispettivamente a quelle di 83 autovetture alimentate a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5). Le emissioni medie di anidride carbonica (CO 2 ) generate da una autovettura a metano oggi in commercio (Euro 4 e Euro 5) sono inferiori del 17% rispetto a quelle di una vettura a gpl rottamata (Euro 0, oppure Euro 1). * Veicoli nuovi (metano) vs veicoli rottamati (GPL) Volendo inoltre evidenziare i benefici differenziali della scelta di un veicolo nuovo a metano rispetto ad uno a GPL, è possibile affermare che quest ultimo ha emissioni di monossido di carbonio (CO) 6 volte superiori a quelle di un autovettura a metano, doppie di ossidi di azoto (NO x ), triple di idrocarburi non metanici (NMHC); inoltre, le emissioni medie di CO 2 di un veicolo a GPL calcolate a partire dalla composizione del vettore delle immatricolazioni per ciascun tipo di alimentazione risultano superiori di circa il 13% rispetto a quelle di un equivalente veicolo a metano. 13

14 B.II. Stima dei differenziali aggregati (1) Anno 2008, dati disponibili. I risultati mettono a confronto lo scenario effettivo con lo scenario alternativo in assenza di metano, ovvero nell ipotesi in cui i veicoli a metano immatricolati fossero sostituiti da veicoli tradizionali di corrispondente cilindrata e classe Euro; una seconda elaborazione riportata mette in evidenza il differenziale nei confronti del GPL, ovvero sotto l ipotesi di sostituzione dei veicoli immatricolati a metano con veicoli nuovi alimentati a gpl. Differenziali di emissione con ipotesi di percorrenze omogenee Anno Scenario CO PM NOx N2O CH4 NH3 NMHC SO2 CO metano vs tradizionale metano vs gpl Anno Scenario CO PM NOx N2O CH4 NH3 NMHC SO2 CO metano vs tradizionale 94% 100% 63% 100% 100% 100% 83% 100% 15% 2008 metano vs gpl 92% 0% 58% 100% 100% 0% 72% 0% 14% 14

15 B.II. Stima dei differenziali aggregati (2) Anno 2011, proiezioni sul parco veicolare (metano). A partire dai dati disponibili al 2009, è stata ipotizzata una crescita del mercato delle vetture a metano con un incremento di veicoli nel 2009, nel 2010 e nel 2011, che corrisponde ad una crescita annuale di circa il 50% (sulla base del tasso di crescita riscontrato nell ultimo biennio). L obiettivo di tale scenario è stimare gli effetti aggregati della dinamica di sostituzione legati ad un incremento del peso del metano sul mercato (che arriverebbe sotto questa ipotesi circa al 15% del totale della domanda). I risultati derivano dal confronto fra le emissioni dei nuovi veicoli a metano (Euro 4 e Euro 5) previsti per il triennio e quelle dei corrispondenti veicoli sostituiti (individuati tra le classi Euro 0, Euro 1 e Euro 2). Inoltre, al fine di analizzare le differenze di impatto potenziale tra l alimentazione a metano e quella a GPL, il medesimo esercizio di proiezione è stato proposto sotto l ipotesi in cui i veicoli stimati per il mercato del metano vengano prodotti e venduti con alimentazione a GPL. Differenziali di emissione con ipotesi di percorrenze omogenee Anno Scenario CO PM NOx N2O CH4 NH3 NMHC SO2 CO metano vs tutte (rottamazione) valori % 98% 100% 96% 100% 100% 100% 98% 100% 25% 2011 GPL vs tutte (rottamazione) valori % 93% 100% 95% 76% 98% 100% 96% 100% 15% 15

16 B.III. Le emissioni medie dei veicoli immatricolati per alimentazione Le seguenti tabelle riassumono i risultati in termini di contributi al computo totale da parte delle autovetture immatricolate nel 2008 suddivise per alimentazione. La prima tabella riporta a scopo informativo il contributo percentuale per ciascuna delle tre categorie di emissioni considerate, dipendente dal numero di veicoli immatricolati. La seconda tabella propone il livello di emissioni medio delle vetture effettivamente immatricolate nel corso del 2008 per ciascun tipo di alimentazione. Contributo delle diverse alimentazioni alle emissioni per le auto immatricolate nel 2008 Contributo unitario medio delle diverse alimentazioni alle emissioni per le auto immatricolate nel 2008 NOX NMHC CO2 benzina 24% 45% 47% gpl 2% 2% 3% metano 1% 1% 3% diesel 73% 52% 47% NOX NMHC CO2 benzina 0,101 0, ,119 gpl 0,125 0, ,141 metano 0,051 0, ,985 diesel 0,261 0, ,566 I dati evidenziano come, in termini di parco veicolare effettivamente messo in circolazione, le motorizzazioni a metano riscontrino performance migliori rispetto alle altre alimentazioni, in misura particolarmente rilevante per idrocarburi non metanici (NMHC) e ossidi di azoto (NO x ). Apprezzabili sono anche i vantaggi stimati in termini di riduzione dell anidride carbonica. 16

17 B.IV. Monetizzazione dei benefici sociali ambientali Infine, per quanto riguarda i benefici ambientali riscontrati, si è proceduto ad una quantificazione economica dei risparmi di emissione per quanto riguarda alcune categorie rilevanti, con riferimento alle proiezioni di incremento del parco veicolare nel periodo L incremento del numero di veicoli a metano previsto genererà benefici in termini di riduzione di ossidi di azoto (NO x ), particolato (PM), idrocarburi non metanici (NMHC), e anidride carbonica (CO 2 ) stimati pari a circa 15,2 milioni di euro, di poco inferiori allo 0,5% dei costi sociali ambientali totali relativi al parco veicolare italiano per le tipologie di emissione citate. In particolare, le minori emissioni di particolato genereranno un risparmio sociale ambientale pari a 7,13 milioni di euro, mentre la riduzione della CO 2 prodotta consentirà un risparmio pari a 4,46 milioni di euro. Operando la medesima stima sotto l ipotesi in cui i veicoli nuovi ipotizzati a metano fossero invece alimentati a GPL, si riscontrerebbero benefici sociali ambientali pari a 12,.9 milioni di euro; ne consegue che in termini di benefici monetizzati l impatto positivo del metano è superiore del 17% rispetto a quello che si otterrebbe con una corrispondente espansione del numero di veicoli a GPL. 17

18 C. Conclusioni e spunti di riflessione Posizionamento relativo sul mercato dei carburanti alternativi e ruolo degli incentivi Nuove frontiere tecnologiche (motori, biometano, metano+idrogeno, etc.) Necessità di un approccio sostenibile inclusivo e integrato per raggiungere i differenti segmenti del mercato della mobilità Potenzialità fonti rinnovabili e impatto ambientale Ruolo nell evoluzione di supply chain e core business degli OEM 18

19 Bibliografia Agenzia Europea per l Ambiente (AEA), Annual European Community LRTAP Convention emission inventory report , Technical report No 7/2008 Agenzia Europea per l Ambiente (AEA), EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007, Technical report No 16/2007 Agenzia per la Protezione dell Ambiente e per i Servizi Tecnici (APAT), Annuario dei dati ambientali 2007, APAT, Roma, 2007 CSST - Centro studi sui sistemi di trasporto (2007) Mobilità e ambiente in una visione integrata di sistema - Ricerca promossa da Promotor International in collaborazione con Anfia e Unrae, Bologna OECD (2008) The cost and effectiveness of policies to reduce vehicle emissions, Discussion paper No Stocchetti A., Volpato G. (2010) In quest for a sustainable motorization: the CNG opportunity, Munich Personal RePEc Archive Wiedman et Al. (2011) Adoption barriers and resistance to sustainable solutions in the automotive sector, Journal of Business Research 19

20 Grazie per l attenzione gabriele.grea@unibocconi.it 20