Sebbene l intensità energetica dei paesi industrializzati manifesti da anni un trend decrescente altrettanto non si può dire per

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1 Criticità del sistema elettrico italiano Giulia Dramis Pier Francesco Graziani Gianna Greca Valeria Losacco Fernanda Panvini Marco Preziosa Abstract: L esercizio in sicurezza del sistema elettrico deve soddisfare, per quanto tecnicamente possibile, la domanda di energia elettrica in ogni istante, prevedendone il comportamento e controllandone l evoluzione in tempo reale. Tale azione presuppone la disponibilità di risorse, sia in termini di riserva, sia in termini di bilanciamento, nonché di risorse di rete. Tali risorse sono, a loro volta, almeno in parte, il risultato di fattori aleatori (ad es. climatici) e di regole economiche che governano il settore. Con particolare attenzione al 2002 il presente lavoro pone l accento su alcune criticità riconducibili alla crescente riduzione sia dei margini sia della flessibilità del sistema elettrico, indotta anche dai meccanismi di remunerazione delle forniture al mercato vincolato e dall incertezza sul futuro assetto della borsa elettrica. partirà da una rapida analisi della domanda di energia, del suo profilo temporale e di come essa si stia evolvendo, sia in termini di quantità di energia richiesta, sia in termini di potenza. Seguirà una rassegna di quella che è attualmente l offerta, ovvero il parco generazione installato, quello effettivamente disponibile, quali sono le sue caratteristiche e se esso è in grado di consentire un esercizio sicuro ed economico del sistema. Infine saranno considerati i probabili futuri sviluppi del sistema elettrico e verranno considerate alcune questioni concernenti la direzione che esso sta prendendo, sia in termini quantitativi che qualitativi. La domanda: il fabbisogno attuale e le previsioni Sebbene l intensità energetica dei paesi industrializzati manifesti da anni un trend decrescente altrettanto non si può dire per TWh/GW Evoluzione della domanda: energia e potenza ,6 341,5 310,4 298, ,0 58,9 235,1 55,9 52,6 195,0 49, , ,2 33, l intensità elettrica. La domanda di energia elettrica è in crescita, anche se ad un tasso lievemente decrescente: non più il 3% annuo delle passate previsioni ma un valore più ridotto. Pur tuttavia l Italia presenta una delle più basse penetrazioni elettriche tra i 15 Paesi dell UE, ed è quindi legittimo attendersi che, per

2 colmare questo gap, il fenomeno si presenti nei prossimi anni ancora in crescita, cosa tutt altro che da sottovalutare in una fase congiunturale cosi negativa per l economia mondiale. Le previsioni sull andamento futuro della domanda sono infatti tutte concordi nel prevedere un aumento della stessa, fino a toccare i 360 TWh nel 2008 con una richiesta di potenza alla punta di circa 60 GW, ben al di sopra degli attuali 310 TWh per i consumi e 52,590 GW di massima potenza. Altri fenomeni si stanno verificando negli ultimi anni nell andamento dei consumi elettrici: innanzitutto vi è una tendenza all appiattimento della curva di carico, ossia un progressivo innalzamento dell avvallamento Ore di utilizzazione della potenza alla punta invernale in Italia: serie grezza e media mobile compreso tra i due picchi giornalieri che si verificano normalmente verso mezzogiorno e a metà pomeriggio. Questo si traduce in un aumento, negli ultimi anni, delle cosiddette ore di punta, in cui per ore di h Italia (serie grezza) Italia (media mobile) punta si intende il numero che si ottiene rapportando i MWh utilizzati in un anno e la potenza massima richiesta in quello stesso anno Questo numero si è però stabilizzato negli ultimi anni proprio a causa della nuova conformazione assunta dalla curva di carico e non si prevedono significativi aumenti nei prossimi anni. Ciò che desta maggiori preoccupazioni è invece l innalzamento del picco estivo di domanda a livelli molto vicini a quello invernale, con conseguenze anche drammatiche in concomitanza di interruzioni della fornitura di energia dal canale estero Var.% DISPONIBILI PER L ESERCIZIO Invernale ,2 % 12 Dicembre 12 Dicembre Estivo ,8% MW (Italia) MW (estero) = MW 21 Luglio 12 Giugno Fabbisogno di energia alla punta 2001/2002 in MW Il tasso di crescita del fabbisogno alla punta nei mesi estivi è decisamente più consistente di quello invernale ed è ragionevole attendersi che quest ultimo sia presto superato come già avvenuto in paesi, come gli Stati Uniti, in cui la climatizzazione degli ambienti è assai diffusa.

3 Offerta di energia elettrica, margini di riserva e sviluppo di nuova generazione Nell analisi del lato dell offerta di energia elettrica non si può non tenere conto della larga fetta del parco di produzione attualmente non disponibile: da una capacità totale nel 2002 di 76,9 GW si passa ad una effettiva di circa 48,7 GW, con 27,7 GW di potenza non disponibile. Bilancio Disponibilità/Punta di fabbisogno 2002 GW Idro+eol Termico 76,9 7,5 55,7 6 21,2 Totale 3,9 Dismissioni 4,3 Arresto lu ng a du rata Arresto man u tenz.,avarie 1 2,0 Ind isp on ib ilità Totale Id ro 48,9 Disp on ib ilità Op erativa 52,6 48,9 FABBIS OGNO Disp. op erativa + Estero 2,3 M ARGINE RES IDUO In particolare 7000 MW idroelettrici sono indisponibili essenzialmente per cause di carattere idrogeologico quali il fermo invernale, nonché a causa del fatto che gli impianti succitati hanno una potenza installata-nominale non equivalente a quella effettiva: è raro infatti che siano alimentati da portate d acqua che consentano loro di produrre alla massima potenza. Per quanto riguarda i MW termici le cause della loro indisponibilità vanno ricercate negli interventi di ambientalizzazione, nonché nel fatto che molti di essi sono impianti di cogenerazione e che quindi spesso non hanno come obiettivo principale la produzione di energia elettrica bensì di calore per usi industriali, ed è secondo queste esigenze che viene orientato il loro funzionamento. Infine non vanno dimenticati i fermi stagionali e gli interventi di manutenzione Per ciò che concerne la (MW) (MW) nuova capacità numerose Installata Disponibile Installata Disponibile sono state le richieste per Potenza idrica netta la costruzione di nuove Potenza termica centrali, soprattutto in netta Potenza geotermica seguito alla semplificazione netta dell iter autorizzativo Potenza eolica e fotovoltaica netta determinata dal decreto Totale lgs. cosiddetto sbloccacentrali, per un totale di Potenza installata e potenza disponibile nel 2001 e oltre MW Fonte: Elaborazione su dati GRTN addizionali. D altra parte 1 Dati provvisori di esercizio

4 poche sono le opere che sono state in grado di giungere al traguardo di questo iter e ancora meno quelle la cui costruzione procede spedita a causa del difficile reperimento dei fondi in un momento non particolarmente brillante per il sistema bancario. Inutile ricordare che la totalità delle centrali elettriche di nuova costruzione è costituita da impianti a gas a ciclo combinato. curezza d esercizio del sistema elettrico e analisi delle criticità La sicurezza d esercizio del sistema elettrico richiede la disponibilità di capacità per la copertura del fabbisogno con un congruo margine di riserva, di opportune risorse per il bilanciamento e la regolazione, nonché di una adeguata rete di trasmissione e distribuzione. Le criticità del nostro sistema elettrico sono riconducibili a due cause essenziali: in primo luogo vi è, come è stato già delineato, un problema di insufficiente capacità di generazione che determina l impossibilità a disporre di un congruo margine di riserva per la copertura del fabbisogno. In secondo luogo vi è una crescente riduzione della flessibilità del sistema elettrico, che va al di là della semplice disponibilità di capacità aggiuntiva per un adeguato margine di riserva e che ha a che vedere con la tipologia di impianti di cui, seppur a fatica, il nostro Paese si sta dotando. Infatti la regolazione di frequenza/potenza, ovvero il bilanciamento in tempo reale, nonché la regolazione di tensione sono altrettanto importanti per la tenuta e il funzionamento in sicurezza di un sistema elettrico, ma non tutti i tipi di impianto sono in grado di fornire questo tipo di servizio o, in alcuni casi, non hanno la convenienza a farlo. Alcune rigidità del nostro sistema elettrico derivano ad esempio dall esistenza di un regime Fasce orarie AEEG - Lunedì- Venerdì tariffario che non tiene 2 0 conto della variabilità e 1- intrinseca instabilità della domanda di energia Ge n elettrica. Il corrispettivo Feb F1 per la remunerazione Mar F2 dell energia elettrica è Apr infatti differenziato per Ma g F3 fasce orarie, le Giu Lug F4 cosiddette F1, F2, F3, F4 stabilite dall Autorità per Ag o Set t Ott l energia elettrica e il gas. La domanda di energia è però a sua volta un po riluttante nel seguire v Dic diligentemente queste ultime: ciò comporta che non sempre la remunerazione della fascia oraria e quindi l interesse economico del produttore coincide con le esigenze della domanda di energia causando problemi di bilanciamento in tempo reale. Per esempio nel mese di agosto gli impianti sono in manutenzione programmata a causa del basso prezzo dell energia e risulta difficile soddisfare la domanda, oppure nei giorni festivi, in cui la

5 produzione è remunerata con le stesse fasce dei giorni feriali, i consumi sono inferiori a quello che i produttori sono disposti ad offrire a quel prezzo. E questo è ancora più evidente se si raffrontano i costi pieni di produzione delle centrali (distinte per tipologia di impianto e di combustibile) con il parametro PGt, ovvero il prezzo dell energia elettrica all ingrosso differenziato per fascia oraria, calcolato come somma della componente Ct e della componente a copertura dei costi fissi CF, con cadenza bimestrale fino a tutto il 2002 e con cadenza trimestrale a partire dall inizio dell anno Turbogas Termoelettrico convenzionale CCGT Carbone Fonte: AEEG, Bain&Co Costo pieno di produzione (ceuro/kwh) per tipologia di impianto Per ciò che concerne l efficace esercizio dell attività di regolazione è necessario disporre di vari tipi di impianti di produzione: come si desume dalla tabella sottostante solo gli impianti idroelettrici e termoelettrici tradizionali sono in grado di fare regolazione di frequenza/potenza, mentre la regolazione di tensione, altrettanto importante per evitare disastrosi black out, è possibile farla anche con le centrali a carbone. È abbastanza sorprendente come sia gli impianti di cogenerazione (che devono soddisfare in primo luogo le esigenze di Regolazione/riserva Regolazione per Riserva produzione di calore Tensione Frequenza tipologia di impianto /potenza per usi industriali) Idroelettrico che i cicli combinati Olio Carbone a gas non siano in grado di fare nessun Termoelettrico tipo di regolazione. Cogenerazione Soltanto i turbogas Turbogas contribuiscono ad CCGT incrementare almeno la riserva poiché, pur avendo rendimenti molto bassi, possono essere azionati in tempi rapidi. Ora è del tutto evidente che gli operatori economici, in quanto agenti razionali, investono i propri capitali in maniera che questi garantiscano un adeguato ritorno, ed è sulla base di questa considerazione che sono stati avviati numerosi progetti relativi alla costruzione proprio di centrali a gas a ciclo combinato. Questo è stato fatto in previsione di una borsa elettrica che premi gli

6 impianti cosiddetti mid merit (nella cui categoria i CCGT si andrebbero a collocare essendo più efficienti di un vecchio impianto ad olio combustibile) remunerandoli al prezzo dell impianto meno efficiente (system marginal price). Che l attuale regime tariffario non sia in grado di valorizzare tutte le esigenze del sistema elettrico italiano non vi sono dubbi, che il futuro assetto di mercato di mercato sia in grado di farlo è cosa tutta da dimostrare. E infatti vero che nel futuro modello di borsa elettrica è prevista l introduzione di un mercato della riserva e di un mercato per il bilanciamento che, a detta dei traders, rappresentano mercati potenzialmente molto remunerativi a causa della loro forte volatilità, ed è vero anche che su questi mercati verrebbero valorizzati anche comportamenti virtuosi come produrre meno energia, oppure ridurre i consumi stabiliti in precedenza. E altrettanto vero che da ormai troppo tempo si attende il varo del mercato elettrico italiano e il modello contenuto nella (pur approvata) Disciplina del mercato del GME e nelle relative Istruzioni del GRTN appare ormai poco credibile e non certo in grado di determinare un nuovo flusso di investimenti da parte degli operatori privati verso un sistema più flessibile, che tenga conto non solo della necessità di predisporre un adeguato margine di riserva, ma anche delle esigenze di regolazione da cui un sistema elettrico affidabile non può prescindere. L interrogativo che ci si deve porre è allora il seguente: può un sistema elettrico garantire continuità e qualità del servizio con un parco di generazione costituito prevalentemente da CCGT? Questo tipo di impianti infatti non è in grado di fare alcun tipo di regolazione: può eventualmente costituire riserva ma solo a costo di una riduzione drammatica del rendimento, oppure a costo di una riduzione meno sensibile ma che richiede una progettazione ad hoc. Inoltre questo tipo di impianti soffre di un altro tipo di rigidità che è legata al combustibile che utilizzano: il gas naturale. L approvvigionamento di questo tipo di combustibile avviene necessariamente per mezzo di contratti cosiddetti take or pay, (poiché l acquisto sul mercato spot comporterebbe il pagamento di un prezzo troppo elevato) che non hanno alcuna flessibilità, e che quindi richiedono una produzione ininterrotta nel tempo. Giulia Dramis: Laurea con lode in Economia e Commercio presso la LUISS Guido Carli, internship negli Stati Uniti di tre mesi presso azienda manifatturiera a New York City, e altre brevi esperienze lavorative durante gli studi quali front office per il trading online in una importante società di carte di credito, traduzioni dall inglese, collaborazione alla realizzazione di diversi siti internet. Pier Francesco Graziani: Laurea in Economia e Commercio con indirizzo economico aziendale. Gianna Greca: Laurea con lode in Scienze Statistiche ed Economiche presso l Università La Sapienza di Roma, master in Economia e Statistica del territorio organizzato dall Istituto Guglielmo Tagliacarne. Ha lavorato alla costruzione di modelli statistici per la valutazione del rischio presso la Nissan Finanziaria S.p.A., attualmente è ricercatore presso l Istat, esperta in Contabilità Ambientale, docente e relatore a masters, seminari e convegni in materia ambientale. Valeria Losacco: Laurea in Ingegneria elettrotecnica, iscrizione all'albo dell'ordine degli ingegneri della provincia di Bari. Stage da gennaio a giugno 2002, presso il CESI (Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano) S.p.A. su Ecoefficienza dei stemi Elettrici di Distribuzione. Premio di laurea Ecoefficiency 2003 assegnato da Environment Park S.p.a.. Studio di fattibilità e progettazione preliminare di un campo eolico da 10 MW. Fernanda Panvini: Laurea in Scienze Geologiche, indirizzo mineralogico-giacimentologico, stage presso CSM, centro di ricerca industriale per l innovazione dei materiali e delle relative tecnologie di produzione, progettazione e impiego. Marco Preziosa: Laurea in Ingegneria ambientale, esperienze di consulenza in Italia e negli Stati