VALUTAZIONE DEL POTENZIALE NAZIONALE DI APPLICAZIONE DELLA COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO E DEL TELERISCALDAMENTO EFFICIENTE

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1 VALUTAZIONE DEL POTENZIALE NAZIONALE DI APPLICAZIONE DELLA COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO E DEL TELERISCALDAMENTO EFFICIENTE Luca Benedetti Responsabile Unità Studi e Statistiche GSE Roma 14/04/2016

2 Inquadramento del lavoro Domanda di energia termica Offerta di energia termica Stima del potenziale CAR a politiche attuali Stima del potenziale TLR a politiche attuali Sintesi dei risultati e prossimi passi -2-

3 Normativa D.Lgs. 102/2014 Art. 10, commi 1, 2, 3, 4 e 5 (sintesi) - Il GSE predispone e trasmette al MiSE, alle Regioni e alle Province Autonome un rapporto sulla valutazione del potenziale nazionale di applicazione della CAR e del TLR efficienti; - Il MiSE, sentito il MATTM e la Conferenza Unificata, approva il rapporto e lo notifica alla Commissione UE che ne può chiedere l aggiornamento ogni 5 anni; - Il GSE istituisce una banca dati su impianti e infrastrutture CHP e TLR esistenti e in fase di realizzazione e assicura che i dati raccolti siano condivisibili dalle Regioni. Ai fini della costruzione e dell'aggiornamento della banca dati è prevista la messa a disposizione di dati, ad esempio, da: a) Agenzia delle Dogane e dei Monopoli b) TERNA c) titolari impianti di cogenerazione d) titolari di infrastrutture TLR e) amministrazioni pubbliche che rilasciano autorizzazioni o concedono agevolazioni - l MiSE, sentito il MATTM e la Conferenza Unificata, individua le misure da adottare entro il 2020 e il 2030 per sfruttare il potenziale di aumento della CAR e del TLR efficienti. -3-

4 Approccio Approccio utilizzato per lo studio del potenziale: trasparenza Principali interlocuzioni durante la fase di studio (le fonti informative consultate sono molte di più): - Ministero dello Sviluppo Economico - Regioni - RSE - ENEA - Università (Tor Vergata, ecc.) - Autorità per l Energia Elettrica il Gas e il Sistema Idrico - ISTAT - ISPRA - JRC - Joint Research Centre - Commissione UE - Altri Stati Membri - TERNA - AIRU - Confindustria - FIRE - Stratego (A2A, Aalborg University, Euroheat & Power, ecc.) - RES H/C Spread (ISIS, Emilia Romagna, CTI, ecc.) - Utilities (A2A, Edison, ecc.) Pubblicazione, sul sito del GSE, del documento finale, ove è dichiarata la metodologia, le ipotesi e tutti i parametri usati. Analisi dei commenti ricevuti. -4-

5 CAR e TLR nei PEAR e in altri atti regionali Come previsto dal D.Lgs. n.102/2014, l analisi del potenziale nazionale CAR e TLR ha preso in considerazione i Piani Energetici Ambientali Regionali (PEAR), altre deliberazioni e analisi ad hoc delle Regioni. Ricognizione nei PEAR ed altri atti regionali di dati e informazioni su consistenza e potenziale di CHP/TLR REGIONE Anno PEAR/atti Dati CHP Dati TLR Potenziale CHP Potenziale TLR Piemonte 2003 Valle d'aosta 2014 Lombardia 2012 Bolzano 2011 Trento 2013 Veneto 2014 Friuli Venezia Giulia 2007 Emilia Romagna 2011 Liguria 2009 Toscana 2013 Umbria 2013 Marche 2005 Lazio 2008 Potenziale CAR Potenziale TLR Abruzzo 2005 Molise 2006 Campania 2009 Puglia 2007 Basilicata 2010 Calabria 2005 Sicilia 2009 Sardegna 2012 L analisi condotta dal GSE sui PEAR di Regioni e Province Autonome ha evidenziato una forte eterogeneità (anno di pubblicazione, dati monitorati, scenari di sviluppo CAR/TLR, ecc.) che non ne ha consentito l utilizzabilità per l analisi del Potenziale CAR/TLR su scala nazionale. È presente tuttavia nel rapporto una sezione di approfondimento dedicato allo status della pianificazione regionale in ambito CAR TLR. -5-

6 Indice del rapporto 1. Descrizione della domanda di energia termica e frigorifera 1.1 Introduzione 1.2 Bilancio energetico nazionale 1.3 Settore residenziale 1.4 Settore terziario 1.5 Industria 1.6 Agricoltura e pesca 2. La cogenerazione nel parco elettrico nazionale 2.1 Impianti termoelettrici 2.2 Impianti cogenerativi 2.3 Impianti cogenerativi ad alto rendimento (CAR) 2.4 Quadro riassuntivo del parco di generazione nazionale 3. Il teleriscaldamento 3.1 Settori di impiego 3.2 Evoluzione del teleriscaldamento in Italia 3.3 Fonti di energia e tecnologie 3.4 Diffusione regionale degli impianti di teleriscaldamento 4.5 Reti di teleraffrescamento esistenti 4. Offerta di energia termica per usi diretti 4.1 Usi diretti per riscaldamento e raffrescamento nei diversi settori 4.2 Dotazione di impianti e apparecchi nel settore residenziale 4.3 Disponibilità di energia termica da biomasse e rifiuti 4.4 Disponibilità di calore di scarto da siti industriali Potenziale CAR 5.1 Metodologia utilizzata per l analisi del potenziale CAR e chiave di lettura dei risultati 5.2 Potenziale CAR nel settore residenziale 5.3 Potenziale CAR nel settore terziario 5.4 Potenziale CAR nel settore industriale 6. Potenziale TLR efficiente 6.1 Fabbisogno di calore 6.2 Potenziale tecnico TLR 6.3 Dimensionamento e costi delle reti 6.4 Dimensionamento e costi degli impianti 6.5 Potenziale economico TLR 6.6 Potenziale di efficientamento delle reti di teleriscaldamento esistenti 7. Sintesi Risultati 8. Appendice 8.1 CAR e TLR: politiche e obiettivi 8.2 Incentivi attuali 8.3 CAR e TLR nei PEAR e altri atti regionali

7 Inquadramento del lavoro Domanda di energia termica Offerta di energia termica Stima del potenziale CAR a politiche attuali Stima del potenziale TLR a politiche attuali Sintesi dei risultati e prossimi passi -7-

8 ktep Domanda energetica per settore Dati 2013 (anno di riferimento dello studio stabilito dal D.Lgs. 102/2014) Consumo Interno Lordo di energia (escl. usi non energetici): 153,5 Mtep Perdite di trasformazione e trasmissione: 27 Mtep Consumi settore energetico: 7,5 Mtep Consumi finali: 119 Mtep (di cui nei trasporti: 39 Mtep) settori esaminati nello studio: consumi finali trasporti + settore energetico = 87,5 Mtep Andamento dei consumi energetici nei settori esaminati nello studio totale industria residenziale servizi agricoltura altro -8-

9 Domanda termica per tipologia di impiego Settori esaminati nello studio = 87,5 Mtep. Eliminando gli impieghi per trazione macchine operatrici, illuminazione ed altri impieghi elettrici, ecc., i consumi per riscaldamento e raffrescamento si attestano nel 2013 a circa 62,4 Mtep. Residenziale (Risc.); Servizi (Risc.); Industria (Risc.); Agricoltura (Risc.); 336 Impieghi per usi diversi dal riscaldamento; Una quota della domanda di riscaldamento e raffrescamento non è considerata in prima approssimazione soddisfacibile attraverso sistemi di teleriscaldamento o cogenerazione; la domanda di riscaldamento e raffrescamento su cui si è concentrata l analisi è quindi di 59 Mtep. Impieghi per riscaldamento non di interesse; Agricoltura (Risc. Di interesse); 336 Servizi (Risc. Di interesse); Impieghi per usi diversi dal riscaldamento; Residenziale (Risc. Di interesse); Industria (Risc. Di interesse);

10 Domanda termica per fonte Con riferimento ai 59 Mtep individuati di interesse per lo studio: Il gas naturale soddisfa il 58% della domanda di calore analizzata (61% nel residenziale, 89% nei servizi). Le fonti rinnovabili soddisfano il 24% dei consumi analizzati del settore residenziale 65% dei prodotti petroliferi è utilizzata nell industria Il carbone utilizzato solo nell industria, l energia elettrica solo nel residenziale Il calore derivato viene consumato prevalentemente nell industria Consumi 2013 per riscaldamento, di interesse per lo studio, suddivisi per settori e fonti energetiche (dati in ktep) 0 Residenziale Industria Servizi Agricoltura Gas naturale Prodotti petroliferi Fonti rinnovabili e rifiuti Calore derivato Carbone Energia elettrica -10-

11 Sm3/abit. Domanda termica: fattore geografico e demografico Consumi per riscaldamento strettamente legati alle condizioni climatiche (geografiche) e alla densità della popolazione Circa il 42% della popolazione italiana nel 2013 vive in regioni che mediamente ricadono in zona climatica E, il 25% in zona D, il 31% in zona C e solo il 2% in zona F. Zona climatica: gradi giorno A: fino a 600 B: da 600 a 900 C: da 900 a 1400 D: da 1400 a 2100 E: da 2100 a 3000 F: oltre Regioni Popolazione n famiglie n convivenze GG medi Piemonte Valle D'Aosta Lombardia Trentino Alto Adige Veneto Friuli Venezia Giulia Liguria Emilia Romagna Toscana Umbria Marche Lazio Abruzzo Molise Campania Puglia Basilicata Calabria Sicilia Sardegna Italia Gas naturale trasportato per abitante RETI DI DISTRIBUZIONE INDUSTRIALE

12 Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Domanda termica: fattore stagionale I consumi a fini termici hanno una variabilità nel tempo rilevante sulla base dei gradi giorno che guidano fortemente i consumi del settore residenziale L andamento dei GG mostra un ampia oscillazione a seconda dei periodi considerati. La serie storica dal 1975 al 2014 mostra un netto decremento. Il 2013, anno di riferimento per lo studio, si configura come un anno con GG prossimi alla media rilevata dal (pari a 1944). Andamento dei gradi-giorno rilevati in Italia tra il 1975 e il MSm INDUSTRIA AGRICOLTURA E PESCA RESIDENZIALE & TERZIARIO Gradi Giorno Consumi mensili di gas naturale nel

13 ktep Domanda termica residenziale: consumi edifici e Regioni Un grande lavoro è consistito nello stimare la ripartizione dei consumi a livello territoriale sulla base del tipo di edifici (epoca di costruzione, dimensione) e della popolazione Il 44% dei consumi si concentra in edifici tra il Ripartizione dei consumi analizzati tra le regioni Ripartizione dei consumi analizzati per epoca costruzione e dimensione degli edifici Numero di abitazione negli edifici e più Abitazioni occupate da residenti (2011) Consumi per climatizzazion e invernale (ktep) Consumi per ACS (ktep) Totale consumi (ktep) Piemonte Valle d'aosta Lombardia Trentino Alto Adige Veneto Friuli-Venezia Giulia Liguria Emilia-Romagna Toscana Umbria Marche Lazio Abruzzo Molise Campania Puglia Basilicata Calabria Sicilia Sardegna Italia

14 Domanda termica residenziale : mappe Sono state realizzate delle mappe della domanda di calore tramite: Acquisizione dati censuari ISTAT demografici (popolazione, abitazioni residenti) e sulle tipologie di edifici (superfici, epoca edificio, tipologia edifico) alla massima granularità disponibile (sez. censuaria) Elaborazione di indicatori di consumo di calore (kwh/mq, riscaldamento e ACS) per tipologia edilizia e fascia climatica attraverso metodologie di calcolo bottom-up (norme UNI, metodologie RSE Rds) ricalibrate sulla base dei dati di consumo nazionali EUROSTAT 2013 Calcolo per comune e sezione censuaria: coefficiente di edificazione, consumo di calore, utilizzati poi come input della valutazione del potenziale del teleriscaldamento In zona E si concentra il 60% della domanda di climatizzazione e il 46% della domanda di ACS Coefficiente di edificazione (plot ratio) = superfici edifici residenziali / area sezione censuaria Densità di domanda di riscaldamento residenziale (kwh/mq) -14-

15 Domanda termica terziario : settori e regioni Sulla base di valutazioni di dettaglio condotte da RSE su ogni singolo comparto dei servizi, è stato possibile stimare la ripartizione dei consumi tra sotto-settori e regioni, grazie ai dati catastali pubblici. Amm. Tempo Complessi Sanità Istruz. Alberghi Uffici Pubblica libero sportivi Piemonte Valle d'aosta Lombardia Trentino Alto Adige Veneto Friuli-Venezia Giulia Liguria Emilia-Romagna Toscana Umbria Marche Lazio Abruzzo Molise Campania Puglia Basilicata Calabria Sicilia Sardegna Italia Commercio Altro Totale Dati in ktep

16 ktep Domanda termica industria : settori e mappa La valutazione dei consumi distinti per uso è effettuata a partire dai dati Eurostat. Nel 2013 la domanda termica nell industria ha superato i 22,5 Mtep. Maggiori consumi industriali: raffinerie, ceramica e vetro, poi siderurgico, chimico, petrolchimico Siti industriali per classe di consumo [GWh] Derived heat Gas Renewable energies Solid fuels Total petroleum products Waste (non-renewable)

17 Inquadramento del lavoro Domanda di energia termica Offerta di energia termica Stima del potenziale CAR a politiche attuali Stima del potenziale TLR a politiche attuali Sintesi dei risultati e prossimi passi -17-

18 Il parco di produzione elettrica nazionale Distribuzione geografica degli impianti termoelettrici con potenza superiore a 5 MW per fonte Ripartizione della potenza efficiente degli impianti elettrici di generazione al 2013 Totale 128,4 GW -18-

19 Il settore termoelettrico e la quota CHP e CAR Condotta una ricognizione statistica (dati GSE e Terna) al fine di valutare lo stato attuale di sviluppo della cogenerazione e più nello specifico di quella ad alto rendimento che già soddisfa i criteri imposti dalla direttiva 2012/27/UE Nel 2013 dei 23 GW di potenza installata CHP, 13 GW (56%) hanno soddisfatto i requisiti CAR A fronte di una produzione CHP di 37 TWh, 25 TWh (67%) sono stati prodotti da impianti CAR Su un totale di 233 TWht in ingresso in impianti CHP, il calore utile impiegato risulta di 59 TWht (25%) Potenza termoelettrica installata Mappa degli impianti termoelettrici di taglia superiore a 5 MWe 71% 16% 13% CAR CHP NO CAR SOLO ELETTRICI Diagramma riassuntivo del parco termoelettrico nazionale, con indicazione della capacità (GWe), della produzione elettrica (TWhe) e del calore utile (TWht) Totale Parco Nazionale Totale Parco Termoelettrico Totale CHP CHP - Allegato I Direttiva 27/2012 CAR - Allegato II Direttiva 27/ Calore utile CHP (TWht) Produzione elettrica (TWhe) Capacità (GWe) -19-

20 CAR: lo stato di sviluppo settoriale Nel 2013 il calore prodotto da CAR è destinato per il 76% al settore industriale per il 24% a residenziale e terziario veicolato per lo più da infrastrutture di teleriscaldamento. 10% 14% 46% 30% Industrie energetiche (raffinerie, cokerie) Industrie manifatturiere Terziario Residenziale Agricoltura Energia elettrica (prodotta totale, prodotta CAR, autoconsumata) e calore utile da impianti CAR individuali (esclusi impianti CAR TLR) per settori Calore CAR Elettricità totale Elettricità CAR Elettricità Autoconsumata -20-

21 TLR: i dati di insieme del settore Il settore del teleriscaldamento conta nel 2013 oltre 200 città teleriscaldate. L energia termica immessa è risultata pari a GWh a fronte di una energia termica erogata alle utenze di GWh. L energia frigorifera erogata è invece molto inferiore, pari a 102 GWh. Le perdite legate alla distribuzione dell energia termica sono di GWh (pari al 16% dell energia prodotta). Unità Valore Città Teleriscaldate n. 205 Volumetria Riscaldata Mm3 302 Lunghezza delle reti km Energia Termica Erogata MWht Perdite (rispetto all Energia Termica Immessa) MWht - % % Energia Termica Immessa MWht FOSSILI - NON CHP MWht FOSSILI - CHP MWht FER - NON CHP MWht FER - CHP MWht RIFIUTI - NON CHP MWht RIFIUTI - CHP MWht Energia Frigorifera Erogata MWht Perdite (rispetto all Energia Frigorifera Immessa) MWht - % % Energia Frigorifera Immessa MWh Reti TLR Efficienti n. 156 Energia Termica Immessa MWht Fonte GSE - AIRU

22 TLR: localizzazione geografica ed evoluzione nel tempo Le reti di teleriscaldamento sono localizzate prevalentemente nelle aree settentrionali del Paese (in Piemonte, Lombardia, Trentino Alto Adige sono presenti il 63% delle reti e si eroga il 78% dell energia termica da TLR). Nel corso degli ultimi 15 anni il teleriscaldamento è stato caratterizzato da un continuo sviluppo, si è registrata una crescita complessiva del 175% della volumetria riscaldata e del 282% dell estensione delle reti. A fine 2013, 302 milioni di m3 di utenze risultano allacciate a reti TLR la cui lunghezza totale supera i km. Evoluzione nel tempo delle Volumetria Teleriscaldata (Mm3) e dell estensione delle reti (km) Volumetria teleriscaldata (Mm3) per Regione nel Fonte GSE - AIRU

23 TLR: lo stato di sviluppo settoriale Le reti di teleriscaldamento esistenti erogano energia termica essenzialmente a fini riscaldamento e ACS (95%) e soltanto in parte marginale a fini di calore di processo (5%). L energia termica è erogata in prevalenza al settore residenziale, mentre in maniera del tutto marginale al settore industriale (5% usi di processo più 2% riscaldamento e ACS in industria) Il ruolo del settore terziario non è trascurabile (es. Torino, Brescia, Milano, Reggio Emilia), tuttavia la presenza di un baseload rilevante di domanda termica da parte del residenziale appare una condizione essenziale allo sviluppo delle reti (rarissimi i casi di reti che alimentano prevalentemente utenze del settore servizi) Energia termica erogata per settore nel % 7% 64% Residenziale Terziario Industriale Energia termica erogata per settori prevalenti o insiemi di settori nel 2013 Residenziale 1% 42% Terziario 47% 10% Residenziale - Terziario Residenziale - Terziario - Industriale -23- Fonte GSE - AIRU

24 TLR: le fonti primarie utilizzate L energia prodotta dagli impianti che alimentano le reti TLR in Italia ammonta a circa GWh, di cui il 21% da FER (inclusa la parte biodegradabile dei rifiuti), e il 79% da fossili prevalentemente utilizzati in cogenerazione (57% CHP, 23% caldaie di integrazione e riserva) Le reti alimentate prevalentemente a FER pur se di piccole dimensioni sono abbastanza numerose e rappresentano il 60% del totale delle reti esistenti. Si concentrano nelle zone montuose del paese, con reti metanizzate meno sviluppate e ampia disponibilità di biomassa. Un altra Regione di rilievo per il TLR FER è la Toscana dove la fonte prevalente impiegata è la geotermia. L impiego di impianti a rifiuti è abbastanza contenuto, gli impianti più importanti al servizio delle reti di TLR si trovano in Lombardia ed Emilia Romagna Fonti energetiche utilizzate per le reti di teleriscaldamento (anno 2013) * Gas naturale 76,8% RSU 11,3% Bioenergie 7,3% Carbone 2,4% Olio combustibile 0,1% Recupero da processi industriali 0,0% Energia elettrica (en. Primaria fossile) Geotermia 1,3% 0,8% * Fonte AIRU -24- Fonte: Elaborazioni GSE 2015 su dati AIRU-GSE

25 TLR: efficienza delle reti di teleriscaldamento esistenti E stato analizzato il TLR efficiente ai sensi della Direttiva 2012/27/UE e sono state individuate 5 tipologie di reti: TLR efficienti FER>50%: i sistemi di TLR che hanno utilizzato almeno il 50 % di energia rinnovabile TLR efficienti CHP>75%: i sistemi di TLR che hanno utilizzato almeno il 75% di calore cogenerato TLR efficienti FER >50% e CHP 75%: i sistemi di TLR che hanno soddisfatto entrambi i precedenti requisiti TLR efficienti FER + CHP >50%: i sistemi di TLR che hanno utilizzato una combinazione di FER e calore CHP pari o superiore al 50% TLR non efficienti: che non rientrano nelle categorie precedenti La maggior parte degli impianti di teleriscaldamento già rispetta i requisiti di efficienza definiti dalla normativa. Soltanto il 24% delle reti esistenti, a cui corrisponde il 29% dell energia prodotta, risulta ad oggi non efficiente (secondo i requisiti della Direttiva). I requisiti di efficienza frequentemente raggiunti sono riconducibili perlopiù all energia prodotta da fonti rinnovabili riscontrabili nelle numerose reti dislocate nel Trentino Alto Adige, nelle altre zone montuose, nella Toscana e a Ferrara, e agli importanti sistemi di teleriscaldamento alimentati a prevalenza CHP (>75%) (Torino, Brescia, Trento,..) Energia termica prodotta (GWht) per fonte e tipologia di impianto CHP e non CHP (anno 2013) FER - CHP; 396 ; 3% FER - NON CHP; ; 11% RIFIUTI - CHP; ; 13% FOSSILI - NON CHP; ; 23% FOSSILI - CHP; ; 50% -25- Fonte: Elaborazioni GSE 2015 su dati AIRU-GSE

26 TLR: lo sviluppo delle reti di teleraffrescamento Le reti di teleraffrescamento hanno avuto fino ad oggi una bassa diffusione nel territorio nazionale e sono state realizzate unicamente in comuni dove già erano presenti reti di teleriscadamento. Ad oggi tramite reti di teleraffrescamento è erogata un quantitativo modesto di energia frigorifera, poco più di 100GWh, dedicata perlopiù al settore terziario. Il 52% dell energia teleraffrescata (pari a circa 53 GWh) viene prodotto in centrale e successivamente trasferito all utenze, mentre la restante parte (48%) viene invece raffrescata in loco presso le utenze. Ad oggi, in Italia, il 56% degli impianti utilizza la tecnologia ad assorbimento, il 44% utilizza impianti a compressione (elettrici) Energia frigorifera erogata per settore da reti di TLR (anno 2013) 98% industriale terziario residenziale 1% 1% -26-

27 Inquadramento del lavoro Domanda di energia termica Offerta di energia termica Stima del potenziale CAR a politiche attuali Stima del potenziale TLR a politiche attuali Sintesi dei risultati e prossimi passi -27-

28 Metodologia valutazione potenziale CAR Metodologia adottata per la valutazione del potenziale di sviluppo della CAR nei diversi settori: Acquisizione input tecnici economici ambientali Simulazioni casi studio Valutazione potenziale tecnico economico CAR ed impatti ambientali Dimensionamento fabbisogni elettrici e termici dei settori, sottosettori, e delle utenze tipo Parametri tecnici prestazionali degli impianti (ore funzionamento rendimenti etc.) e livello attuale di penetrazione nei settori (Fonte DB CAR GSE) Prezzi di mercato, regole tariffarie, ed incentivi in vigore per gli impianti di autoproduzione nei diversi settori Parametri ambientali di riferimento produzione separata elettricità e calore (Fattori emissivi, rendimenti di conversione) Dimensionamento impianto e simulazione condizioni di funzionamento individuando tutti i flussi di energia (prodotta CAR, autoconsumata, prelevata, immessa, ecc.) Simulazione flussi di cassa generati dall investimento CAR. Calcolo di KPI economici su cui si è stimato un coefficiente probabilistico di fattibilità: VAN<0, IRR<5% C.F.=0% 5%<IRR<15% 0%< C.F. <100% IRR>15% C.F.=100% Stima potenziale tecnico: ottenuto riproporzionando output energetici dell utenza tipo simulata al settore di riferimento. Rappresenta una stima del massimo fabbisogno termico ed elettrico soddisfacibile da CAR nei settori di interesse per applicazioni CAR Stima potenziale economico: ottenuto dal prodotto tra potenziale tecnico e coefficiente di fattibilità. Rappresenta una stima del livello di penetrazione CAR raggiungibile a condizioni economiche normative vigenti Valutazione degli impatti ambientali connessi allo sviluppo del potenziale CAR in termini di: risparmi GHG risparmi energia primaria -28-

29 Potenziale CAR residenziale Il potenziale tecnico della CAR è stato valutato dimensionando il fabbisogno di calore cogenerabile delle utenze del residenziale che presentano i requisiti più favorevoli agli impianti CAR: condomini con riscaldamento centralizzato o abitazioni monofamiliari zone climatiche E-F abitazioni costruite prime del 2000 Il potenziale economico è risultato nullo a causa di una mancata convenienza dell investimento (VAN negativi) nei casi studio esaminati, tra i principali fattori critici si segnala: Elevati costi di investimento degli impianti mini-micro-chp Un limitato numero di ore di funzionamento termiche a pieno carico Ridotti fabbisogni elettrici asservibili all impianto CAR (aree comuni in accordo alla normativa SEU vigente ) che limitano gli autoconsumi Complessivamente il potenziale tecnico incrementale consentirebbe un risparmio di energia primaria di 911 ktep (circa il -2% dei consumi di energia primaria del settore residenziale) e di abbattere le emissioni di 2,9 MtCO2 (circa il -5% delle emissioni GHG del settore) Potenziale tecnico economico calore da CAR residenziale Benefici ambientali connessi allo sviluppo del potenziale Monofamiliare Medio condominio Grande condominio Risparmi Energia Primaria Risparmi CO GWh ktco2 911 ktep 10 GWh 0 GWh 0 ktep 0 ktco2 Calore da CAR Residenziale 2013 Potenziale tecnico calore CAR Residenziale Potenziale economico calore CAR Residenziale -29- Potenziale Tecnico Potenziale economico

30 Potenziale CAR terziario Il potenziale tecnico della CAR nel settore terziario è stato valutato dimensionando il fabbisogno di calore cogenerabile dei settori della sanità, degli alberghi e delle strutture sportive con piscina, poiché presentano utenze tipo con requisiti favorevoli allo sviluppo della CAR quali: elevati fabbisogni termici ed elettrici e durata della domanda termica (12 mesi) Il potenziale tecnico ed economico incrementale è rilevante per via di un livello di penetrazione CAR ancora contenuto nel settore ed una buona redditività degli investimenti CAR alle condizioni normative e di mercato vigenti riscontrata in alcune utenze del comparto servizi ad elevata intensità energetica quali grandi ospedali e piscine Complessivamente il potenziale tecnico ed economico incrementale consentirebbero un risparmio di energia primaria di 431 ktep e 219 ktep (circa il -2% e il -1% dei consumi di energia primaria del settore) e di abbattere le emissioni del settore terziario rispettivamente di circa 1,5 e 0,9 MtCO2 (circa il -5% e il -3% delle emissioni GHG del settore) Potenziale tecnico economico calore da CAR terziario Benefici ambientali connessi allo sviluppo del potenziale Altro Terziario Sanità Alberghiero Strutture sportive GWh Risparmi Energia Primaria ktco2 Risparmi CO GWh 892 ktco2 989 GWh 431 ktep 219 ktep Calore da CAR Terziario 2013 Potenziale tecnico calore CAR Terziario Potenziale economico calore CAR Terziario -30- Potenziale Tecnico Potenziale economico

31 Potenziale CAR industriale Il potenziale tecnico della CAR nel settore industriale è stato valutato dimensionando il fabbisogno di calore cogenerabile in tutti i comparti industriali Per i settori industriali a maggiore intensità energetica(raffinazione, siderurgia, cartiere), nonostante la convenienza delle simulazioni economiche, il potenziale tecnico ed economico CAR sembra già saturato e in alcuni casi addirittura aver superato i potenziali tecnici di sviluppo (in maniera più marcata sulla parte elettrica che termica). Si riscontra, invece, un potenziale economico incrementale concentrato in particolare nel settore della chimica di base (5TWht) alimentare (di circa 2 TWht), ceramiche (0,5 TWht) e nel settore tessile (di circa 0,2 TWht essenzialmente nelle concerie). Complessivamente il potenziale tecnico ed economico incrementale consentirebbero un risparmio di energia primaria di 784 ktep e 365ktep (circa il -2% e il -1% dei consumi di energia primaria del settore) e di abbattere le emissioni del settore industriale rispettivamente di circa 3,3 e 1,5 MtCO2 Potenziale tecnico economico calore da CAR industriale Benefici ambientali connessi allo sviluppo del potenziale Raffinazione Carta Chimico Alimentare Siderurgia Ceramica e vetro Tessile e pelle Meccanica Altre Industrie GWh Risparmi Energia Primaria ktco2 Risparmi CO GWh GWh ktco2 784 ktep 365 ktep Calore da CAR Industriale 2013 Potenziale tecnico calore CAR Industriale Potenziale economico calore CAR Industriale -31- Potenziale Tecnico Potenziale economico

32 Inquadramento del lavoro Domanda di energia termica Offerta di energia termica Stima del potenziale CAR a politiche attuali Stima del potenziale TLR a politiche attuali Sintesi dei risultati e prossimi passi -32-

33 Metodologia valutazione potenziale TLR efficiente L analisi del potenziale del teleriscaldamento efficiente è stata eseguita dal GSE a partire dalla elaborazione delle mappature della domanda di calore, identificando le aree tecnicamente idonee al teleriscaldamento e sviluppando su queste una valutazione di fattibilità tecnico economica. Lo scenario di sviluppo del potenziale del teleriscaldamento in Italia si basa su una stima dettagliata della domanda di energia termica per settore, tipologia di uso e zona geografica e su stime parametriche, derivate dall analisi delle reti di teleriscaldamento in esercizio in Italia. I risultati ottenuti danno un indicazione complessiva delle potenzialità di sviluppo del teleriscaldamento efficiente considerando i seguenti contributi: l impiego della cogenerazione a gas per le aree metanizzate; l impiego delle biomasse legnose per le aree non metanizzate; lo sfruttamento dei quantitativi dei rifiuti per cui è prevista la termovalorizzazione. Il potenziale economicamente sfruttabile è stato valutato a politiche attuali attraverso il calcolo dei risparmi conseguibili, della determinazione dei parametri di redditività e della quota di sfruttamento del potenziale tecnico per ciascun comune. In particolare è stato adottato un criterio di proporzionalità dello sfruttamento del potenziale rispetto alla redditività delle singole iniziative: IRR<5% :potenziale economico nullo ; IRR>15% : potenziale economico pari al 100% del potenziale tecnico. Per le valutazioni delle singole iniziative di teleriscaldamento ovviamente si rimanda a specifiche analisi di fattibilità in grado di prendere in considerazione le peculiarità individuali dei singoli investimenti e gli aspetti sito-specifici, difficilmente modellabili su analisi a scala nazionale. Ricostruzione della domanda di calore Rilevazione delle reti esistenti Valutazione del potenziale tecnico incrementale Design delle reti e degli impianti Valutazione del potenziale economico -33-

34 Domanda di calore: TLR in aree metanizzate e non FABBISOGNO DI CALORE NEL SETTORE RESIDENZIALE E QUOTA COPERTA DA TLR NEL 2013 Comuni metanizzati Comuni non metanizzati -34-

35 Energia erogata annua / estensione rete [MWh/m] Reti di teleriscaldamento in Italia al 2013 Uno dei parametri fondamentali considerati in letteratura è la densità termica lineare (energia erogata per lunghezza di rete) Le reti di teleriscaldamento italiane presentano una densità termica lineare media pari a 2 MWh/m e di 3,7 MWh/m qualora la media sia ponderata con l energia erogata. Escludendo Torino e Milano, le reti sviluppate in comuni metanizzati, con un energia erogata superiore a 10 GWh/anno, presentano una densità lineare media pari a 3 MWh/m (3,8 MWh/m media ponderata) Le reti sviluppate in comuni non metanizzati presentano una densità lineare media pari a 1,6 MWh/m (1,9 MWh/m media ponderata) Diametro bolle proporzionale alla volumetria riscaldata media aritmetica media ponderata Milano 3,8 MWh/m Brescia 3,1 MWh/m Torino 3,8 MWh/m 3,7 3,0 3, ,0 1,6 1, Estensione rete totale metanizzati >10 GWh senza Milano e Torino non metanizzati -35-

36 Potenziale tecnico TLR efficiente Il potenziale tecnico identifica la porzione di domanda dove è «tecnicamente ragionevole, realistico» ipotizzare lo sviluppo di una rete di teleriscaldamento La definizione del potenziale tecnico è stata oggetto di approfondimento da parte della Commissione Europea sia nelle note orientative che nei tavoli di lavoro Il principale indicatore identificato è stato il valore soglia della densità termica lineare come valore minimo di fattibilità tecnica per lo sviluppo delle reti di teleriscaldamento Considerando l analisi effettuata sulle reti esistenti in Italia, è stato applicato il valore soglia indicato dalla Commissione, pari a 2,5 MWh/m, per i comuni metanizzati Per i comuni non metanizzati, il valore di soglia adottato è stato pari a 1,5 MWh/m Potenziale tecnico di incremento del TLR per l i-esimo comune: 8092 P INCR TLR = P i L TLR K i SAT E i TLR K SWITCH K INCR K i MAX i=0 P L TLR : fabbisogno lordo teleriscaldabile (pari al fabbisogno di riscaldamento residenziale dei comuni con densità lineare >2,5 MWh/m [per i comuni non metanizzati pari a 1,5 MWh/m] K i SAT : tasso di saturazione, rapporto tra la domanda termica comunale delle sezioni con densità >2,5 MWh/m e la domanda comunale [per i comuni metanizzati valutato pari al 70%; in linea con penetrazione media TLR per utenze residenziali in comuni non metanizzati] K SWITCH : tasso di acquisizione delle utenze (pari per ciascun comune alla quota di consumi di gasolio e GPL + il 50% del riscaldamento centralizzato) [per i comuni non metanizzati ipotizzato pari al 70%] K INCR : tasso incrementale terziario (+40%) K imax : limite annuo di crescita (pari a 3 milioni di metri cubi di volumetria allacciata per comune) -36-

37 Risultati potenziale TLR efficiente: aree metanizzate Il potenziale tecnico incrementale del TLR efficiente per le zone metanizzate risulta pari a GWh Il relativo potenziale economicamente sfruttabile risulta pari a GWh, di cui GWh da cogenerazione ad alto rendimento a gas (incluso un 20% da caldaie di integrazione) GWh da termovalorizzazione dei rifiuti GWh Zona climatica: B C D E F GWh GWh 573 GWh Energia Erogata TLR 2013 aree metanizzate Potenziale tecnico incrementale aree metanizzate Potenziale economico incrementale gas naturale Potenziale economico incrementale rifiuti -37-

38 Potenziale TLR da incenerimento rifiuti Al 2013 risultano inviate a termovalorizzazione 5 milioni di tonnellate di rifiuti, con un contenuto energetico in ingresso di 13,3 TWh (1,15 Mtep), di cui 6,8 TWh risultano impiegati per il teleriscaldamento In prima istanza, la stima del potenziale incrementale di teleriscaldamento da rifiuti è stata eseguita sulla base dei quantitativi incrementali di rifiuti previsti nei prossimi anni per la termovalorizzazione (una stima dell eventuale incremento di energia termica destinata a teleriscaldamento sulla base dell attuale quantitativo di rifiuti termovalorizzati richiede analisi sito-specifiche non facilmente generalizzabili a scala nazionale) La stime della disponibilità di rifiuti destinati alla termovalorizzazione al 2023 si basa sugli scenari ISRPA 2015 e indica 9,77 milioni di tonnellate, per un equivalente termico di 2,25 Mtep (26 TWh). Al 2023 risulterebbe dunque una disponibilità incrementale di energia in ingresso ai termovalorizzatori pari a 12,7 TWh, a cui corrisponderebbe, se utilizzati interamente per il TLR (applicando un rendimento termico del 20% e il 15% di perdite di distribuzione del calore) 2,1 TWh di energia disponibile in ingresso a sistemi TLR. Per incrociare la disponibilità di calore da rifiuti con la domanda termica (che determina il potenziale tecnico teleriscaldabile) è stato ipotizzato l impiego dei rifiuti in ciascun capoluogo di provincia. Ai fini dell analisi, è stata valutata la disponibilità territoriale di rifiuti destinati a termovalorizzazione attraverso una ripartizione provinciale sulla base della popolazione residente; È stato ipotizzato che le reti TLR attualmente alimentate da termovalorizzatori impieghino in prima istanza rifiuti prodotti nella stessa provincia dove sono ubicate, secondariamente nelle provincie della regione di appartenenza, infine, per gli eventuali consumi in eccesso, si è supposto che utilizzino rifiuti prelevati in modo equamente distribuito dalle altre regioni Il potenziale ricavato è stato confrontato con la domanda termica potenziale soddisfacibile da TLR in ciascun capoluogo di provincia: a valle di tale decurtazione, la disponibilità di calore da rifiuti effettivamente utilizzabile risulta pari a 573 GWh. -38-

39 Risultati potenziale TLR efficiente: aree non metanizzate Il potenziale tecnico incrementale del TLR efficiente per le zone non metanizzate risulta pari a GWh In tali aree si è valutato l impiego della biomassa per alimentare centrali termiche con impiego di cogeneratori Il relativo potenziale economicamente sfruttabile risulta pari a GWh, GWh Zona climatica: B C D E F GWh 586 GWh Energia Erogata TLR 2013 aree non metanizzate Potenziale tecnico incrementale aree non metanizzate Potenziale economico incrementale biomassa -39-

40 Energia immessa in rete - GWh Potenziale TLR: confronto risultati e trend storici Confronto tra potenziale tecnico, potenziale economico e trend storici di sviluppo del TLR [GWh] Da caldaie a combustibili fossili Da Fonti Energetiche Rinnovabili Da cogenerazione con combustibili fossili Interpolazione Trend medio Trend P eco N.B: il potenziale valutato si basa sui livelli di consumo del 2013 che, secondo gli scenari a disposizione, dovrebbero essere più bassi nel 2023 (soprattutto in ambito residenziale) P tec

41 Risparmi di energia primaria ed emissioni evitate Risparmi di energia primaria e di emissioni evitate relative allo sfruttamento del potenziale economico incrementale del TLR efficiente Aree metanizzate Aree non metanizzate GAS Rifiuti Biomassa Potenziale economico incrementale [GWh] Risparmi di energia primaria [ktep] -41- Emissioni evitate [kton CO2eq]

42 Efficientamento delle reti esistenti Durante l anno di esercizio 2013 le perdite termiche dovute alla distribuzione del calore attraverso le reti di teleriscaldamento sono risultate pari a 1,7 TWh, pari al 16% dell energia termica immessa nelle reti stesse. Ipotizzando di applicare a ciascuna rete le migliori prestazioni in termini di efficienza di distribuzione del calore come indicato dalle linee guida della Commissione Europea, le perdite di rete potrebbero teoricamente essere limitate alla quota del 10%. La riduzione delle perdite sulle reti esistenti comporterebbe una risparmio di energia termica pari a 673 GWh. Energia Termica Erogata Perdite (rispetto all Energia Termica Immessa) Energia Termica Immessa GWh GWh GWh GWh Risparmio di energia termica: 673 GWh Perdite 16% Perdite 10% GWh GWh Perdite 2013 [16%] Scenario perdite 10% -42-

43 Inquadramento del lavoro Domanda di energia termica Offerta di energia termica Stima del potenziale CAR a politiche attuali Stima del potenziale TLR a politiche attuali Sintesi dei risultati e prossimi passi -43-

44 Risultati in sintesi potenziale CAR e TLR Potenziale CAR Il potenziale di sviluppo della CAR nei settori finali di utilizzo è risultato, sulla base delle condizioni economiche e di consumo attuali, pari a ktep. Rispetto alla produzione di calore utile da CAR in questi settori al 2013, pari a ktep, si riscontra un potenziale incremento di ktep. Nei settori industriale e terziario il potenziale economico incrementale risulta pari rispettivamente a 740 ktep e 496 ktep. Il settore residenziale non mostra un potenziale economico attualmente sfruttabile. Potenziale TLR efficiente Il potenziale riscontrato risulta pari a ktep. Rispetto al calore erogato da TLR nel 2013, pari a 802 ktep, si riscontra un potenziale incremento da teleriscaldamento efficiente di 359 ktep. A tale potenziale incremento contribuisce la produzione di calore basata sullo sfruttamento delle biomasse per 115 ktep e lo sfruttamento della termovalorizzazione dei rifiuti per ulteriori 49 ktep Gli impianti CAR che alimentano reti di teleriscaldamento non sono inclusi in questa stima Situazione attuale Potenziale tecnico-economico totale ktep ktep ktep 1 ktep 1 ktep 85 ktep 581 ktep 802 ktep CAR residenziale CAR terziario CAR industriale TLR -44-