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1 IL MIX ENERGETICO ITALIANO: ANALISI DELLA SITUAZIONE NEL 2003 Enea Bari 1

2 INDICE 1. INTRODUZIONE ENERGIA ELETTRICA ENERGIA TERMICA CONCLUSIONI...13 Enea Bari 2

3 1. Introduzione Ogni giorno il sistema Italia consuma l energia elettrica necessaria a soddisfare attività antropiche oramai consolidate che vanno dalle attività lavorative a quelle domestiche passando per le varie attività ricreative e ludiche; ogni necessità umana è soddisfatta dall energia elettrica necessaria per far funzionare macchine di ogni tipo: elettrodomestici, macchinari, processi produttivi, trasporti su rotaia, illuminazione, sistemi informativi, ecc. All energia elettrica va aggiunta altra energia non trasformata in elettricità ed utilizzata principalmente in processi termici. Si pensi ai carburanti per la trazione e la mobilità su strada o aerea, oppure ai riscaldamenti domestici ed alle lavorazioni industriali il cui funzionamento è legato alla produzione di calore. La somma di tutta l energia utilizzata in un certo periodo di tempo dal sistema considerato prende il nome di energia primaria. Ogni Stato deve provvedere a garantire i livelli di approvvigionamento e di disponibilità sufficiente, e se possibile in surplus, a garantire le normali attività antropiche nell arco della giornata e, anche se è vero che l Italia è intrinsecamente povera di fonti energetiche, deve generare al suo interno processi indipendenti di produzione ed usi razionali ben distribuiti delle risorse disponibili. In questa sede cercheremo brevemente di analizzare il mix energetico italiano sia per la produzione e consumo di energia elettrica sia per la produzione e consumo di energia termica analizzando i dati definitivi sui consumi dell anno 2003 e rimandando a lavori successivi la comparazione con i dati definitivi, non ancora pubblicati, del Enea Bari 3

4 2. Energia Elettrica Sul sito internet del GRTN (Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale) è possibile monitorare giornalmente il livello di consumi elettrici dell Italia ed osservare gli scostamenti con le previsioni, fatte dallo stesso gestore, il giorno antecedente quello a cui il grafico si riferisce. Senza approfondire il significato di tale curva è sufficiente osservare la tipica forma ad M che i consumi elettrici assumono durante le ore del giorno. I picchi di maggior consumo si hanno nei momenti di massima attività del paese e cioè nel momento in cui tutte le attività produttive sono in funzione: tra le 9 e le 12 e tra le 14 e le 17. In estate c è un picco di consumi tra le per via delle attività turistiche ma in generale questo picco è stagionale e i relativi consumi, in valore assoluto, non sono mai comparabili con le due punte di massimo consumo. Nel grafico di fig.1 è riportato il diagramma ad M visibile sul sito del GRTN in cui sono indicati i consumi totali di energia elettrica di un dato giorno. Se controllassimo giornalmente il grafico ci accorgeremmo che la forma è praticamente la stessa mentre varia la potenza richiesta, espressa in MW (MegaWatt), durante le ore del giorno. L attenzione particolare va posta sui picchi di massimo consumo che in Italia hanno raggiunto livelli tali da mettere a dura prova il sistema elettrico nazionale a tal punto che in presenza di particolare condizioni climatiche è stata necessaria l interruzione forzata della fornitura per alcune utenze. Ma perché le punte di massimo consumo sono cosi importanti? Enea Bari 4

5 Figura 1 Diagramma consumi elettrici giornalieri dell Italia. Se si escludono alcuni casi particolari, l energia elettrica non si può stoccare od immagazzinare e di conseguenza deve essere prodotta nel momento in cui viene richiesta dalla rete. Cosi il parco centrali di una nazione deve essere dimensionato sul massimo dei consumi giornalieri valutato sull anno, a cui va aggiunta potenza disponibile per la riserva ed altra potenza che tenga conto di eventuali fermate programmate per manutenzione o per guasto accidentale delle centrali in funzione. Per sapere qual è il mix elettrico italiano e con quali fonti viene realizzato rielaboriamo i dati annuali che il Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN) pubblica ogni luglio per l anno precedente. I dati definitivi sui consumi elettrici dell anno 2003 sono stati pubblicati il 28 luglio 2004 [1]. La crescita rispetto al 2002 è stata del 3.2%. Tale incremento è in parte generato dalle particolari condizioni climatiche dell estate 2003 e stime del gestore riferiscono che l incremento di domanda depurato degli effetti climatici sarebbe comunque stato del 2%. Il settore terziario ha fatto registrare un incremento del 7.3%, il settore domestico ha avuto un incremento del 3.3% ed il settore industriale ha registrato soltanto un +0.9%. Per quanto riguarda la distribuzione geografica, tutte le regioni italiane hanno avuto in incremento di consumi di oltre il 2%, con picchi del 5.1% per Valle d Aosta, +4.9% per Trentino Alto Adige e +4.7% per le Marche mentre l Emilia Enea Bari 5

6 Romagna ha avuto un incremento di consumi del 4.3%. I consumi elettrici pro-capite sono di 5208 kwh/y di cui 1129 kwh/y per usi domestici. Il consumo pro-capite è più elevato al nord, mentre al centro è in media con il dato nazionale. Il primo dato che presentiamo riguarda la ripartizione dei consumi di energia elettrica tra quota direttamente importata e quella effettivamente prodotta sul territorio. Il 15.9% dell energia elettrica consumata è direttamente importata dall estero, sopratutto da Francia, Svizzera, Slovacchia, Slovenia dove viene quasi interamente prodotta per via nucleare. Importazioni; 15.9% Produzione ; 84.1% Figura 2 Composizione dell offerta di energia elettrica nel 2003 La restante quota è prodotta sul territorio nazionale utilizzando fonti abbastanza diversificate ma pur sempre di origine termica. Infatti in fig 3 è riportata la suddivisione per tipo di fonte dell energia elettrica prodotta internamente % 0.52% 1.80% % 82.10% Termica Idrica geotermica eolica fotovoltaica Figura 3 Composizione dell energia elettrica prodotta sul territorio nazionale nel 2003 (84.1% di quella consumata) L 82,1% dell energia elettrica prodotta sul territorio nazionale (circa il 69% del totale consumato) proviene da processi di combustione con conseguente produzione CO2. Il contributo dell idroelettrico è al solito rilevante e costituisce oltre il 15% del totale prodotto (13% del totale Enea Bari 6

7 consumato). Un contributo irrisorio è dato da fonte eolica e fotovoltaica che insieme non raggiungono lo 0,6% della produzione totale (0.5% del totale consumato). E plausibile considerare una penetrazione più massiccia del fotovoltaico anche se è probabile che non venga presa in considerazione dal gestore della rete di trasmissione per via del contesto in cui viene sfruttata. Il fotovoltaico infatti si adatta bene ad istallazioni modulari di piccola potenza, magari per servire utenze isolate spesso non connesse con la rete. In questo caso tali installazioni non compaiono nei bilanci del GRTN, ma contribuiscono a soddisfare una parte di consumi di energia elettrica che altrimenti sarebbe stata soddisfatta dalla rete. In definitiva i processi di combustione sono i più utilizzati, per produrre energia elettrica sul territorio e nel grafico di fig. 4 sono messe in evidenza le fonti che contribuiscono all ammontare della produzione elettrica per via termica. 2.7% 26.8% 5.7% 15.5% 49.3% carbone gas naturale olio combustibile RSU altri combustibili* Figura 4 Combustibili utilizzati nella produzione per via termica (2003) Il 50% dell energia prodotta per via termica è ottenuta dalla combustione di gas naturale, quasi il 27% da olio combustibile ed oltre il 15% da carbone: insieme queste fonti coprono oltre il 90% dell energia elettrica prodotta per via termica ed il ricorso a combustibili fossili ha rappresentato nel 2003 il 62% dell intera energia consumata in Italia. E bene soffermarsi su alcuni aspetti di questa situazione: Negli ultimi anni si è avuta una inversione di tendenza rispetto al passato. E diminuito il ricorso all olio combustibile a vantaggio del gas naturale che è meno inquinante, minimizza le emissioni di CO2 ed è disponibile ad un prezzo più basso dell olio combustibile anche se né è direttamente connesso. Quasi tutta la produzione per via termica avviene con combustibili non presenti sul territorio nazionale e quindi quasi interamente importati dall estero, con problemi di approvvigionamento, di costi e di disponibilità. Enea Bari 7

8 Infine un buon contributo è dato dall impiego di RU 1 che è considerata fonte rinnovabile ma, in alcuni casi, da problemi di inquinamento da diossina, anche se ultimamente i livelli di emissioni sono estremamente bassi ed in linea con le rigide normative europee in fatto di emissioni da incerenitori. La dipendenza del sistema elettrico non riguarda solo l importazione diretta di elettricità, ma anche l importazione di combustibili per la produzione interna. Partendo dai dati di importazione diretta di energia elettrica riportati nel grafico di Fig. 5 2 possiamo evidenziare l andamento storico del deficit di energia elettrica dal 1973 al Figura 5 Dipendenza dall esterno nell importazione diretta di energia elettica dal 1973 ad oggi. (Fonte GRTN 2003) Le importazioni sono passate dagli 879 GWh all anno agli oltre 50 mila GWh/anno del 2003 facendo diventare l Italia il primo paese al mondo per importazione di energia elettrica cosi come emerge dal Key World Energy Statistics 2004 emesso dalla IEA (International Energy Agency). Per quello che concerne l energia prodotta sul territorio nazionale (84% dei consumi) oltre il 50% è di natura termica. Nell ideogramma di fig.6 sono state riassunte le informazioni riportate in precedenza ed è mostrata la dipendenza elettrica totale dell Italia dall estero. La somma tra i combustibili fossili per la produzione interna e l elettricità direttamente importata rappresenta la 1 Rifiuti Urbani 2 Fonte GRTN, rapporto 2003 Enea Bari 8

9 dipendenza elettrica complessiva dell Italia dall estero che, come si può facilmente calcolare, è dell 81%. 19% 16% importazioni dirette combustibili fossili rinnovabili 65% Figura 1 Ripartizione dell elettricità prodotta per tipo di fonte (2003) L Altro dato interessante di fig. 5 è il contributo del 19 % che le rinnovabili apportano al fabbisogno totale. La quota di rinnovabile è principalmente di natura idroelettrica (68% delle rinnovabili) con un contributo rilevante dovuto all incenerimento dei rifiuti urbani (20% circa, anche se a rigore non tutta l energia elettrica prodotta dagli inceneritori deve essere considerata rinnovabile 3 ) e alla geotermia (8%). Praticamente assenti, per produzioni di grosse quantità, eolico e fotovoltaico. Dai dati raccolti ed analizzati fino a questo momento possiamo trarre alcune conclusioni significative: L enorme dipendenza del sistema Italia dall approvvigionamento estero. La quota di importazione diretta proviene dai paesi europei connessi all Italia da cui importiamo energia elettrica prodotta per via nucleare. Paradossalmente possiamo affermare che nel 2003 l Italia ha fatto ricorso alla fonte elettronucleare per il 16% del suo fabbisogno, semplicemente importandola dai paesi fornitori. I combustibili fossili impiegati per la produzione sono quasi interamente acquistati dall area mediorientale o Asia dell ovest. Il sistema elettrico italiano quindi è labile e deve affidarsi esclusivamente ai buoni rapporti con gli Stati fornitori per garantirsi livelli di approvvigionamento accettabili e disponibilità della fonte nel lungo periodo. In questa situazione il potere contrattuale sul prezzo del combustibile è pressoché inesistente e decisioni strutturali da parte degli stati fornitori possono, di fatto, mettere in crisi tutto il sistema produttivo e sociale dell Italia. E inevitabile che tali aspetti si riversino sul costo finale del kwh che è attualmente tra i più alti d Europa. 3 Si pensi per esempio alla combustione di materiali quali le plastiche, derivanti in ultima analisi dal petrolio. Enea Bari 9

10 Le rinnovabili rappresentano una quota importante e nascono principalmente dalla tradizione consolidata nel campo dello sfruttamento dell energia idroelettrica, alla quale si è affiancata, in tempi recenti, una quota significativa di elettricità prodotta dal recupero energetico attuato sugli RU. Enea Bari 10

11 3. Energia Termica Oltre all energia elettrica prodotta, importata e consumata, l Italia ha bisogno quotidianamente di energia termica per usi civili ed attività industriali, carburanti per la mobilità stradale ed aerea, generata dalla combustione di fonti fossili come benzine, gasolio, gas naturale, gpl ed altro. In fig. 6 sono riportati i dati del Ministero delle Attività Produttive sui consumi complessivi di energia (elettrica+termica) espressi in milioni di tonnellate equivalente di petrolio (Mtep). Cerchiamo di comprendere il senso dei valori mostrati in fig.6 partendo dalla voce 5. Per consumo interno lordo si intende tutta l energia consumata sul territorio italiano. Essa non è l energia destinata agli impieghi finali per via dei rendimenti dei sistemi di utilizzo delle fonti, dei rendimenti di conversione e delle perdite di rete e di sistema. Disponibilità & Impieghi Solidi Gas Petrolio Rinnovabili Energia Elettrica TOTALI 1. Produzione Importazione Esportazione Variazione Scorte Consumo interno Lordo ( ) Consumi e perdite del Settore Energetico Trasformazione in Energia Elettrica 8.Totale impieghi finali (5+6+7) - industria - trasporti - usi civili - agricoltura - usi non energetici bunkeraggi Figura 6 Consumi Italiani di Energia nel 2003 al netto dei pompaggi in milioni di tonnellate equivalenti di petrolio (Mtep) (Fonte: Ministero Attività Produttive)[2] L ammontare complessivo del consumo interno lordo è di poco inferiore alle 194 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio (Mtep) ed è composto da combustibili solidi (carbone, RU), gas, Enea Bari 11

12 petrolio, rinnovabili (idroelettrico e geotermico) e dall energia elettrica. Quest ultima contribuisce al consumo interno lordo solo per la parte di importazione diretta. Quella prodotta sul territorio nazionale è riportata nella voce 7 (Trasformazione in Energia Elettrica) e tiene conto dell energia termica spesa in Mtep per produrre energia elettrica. Come si può vedere la voce 7 non contribuisce ad incrementare il consumo interno lordo poiché si tratta di una semplice trasformazione. Osservando le voci che compongono il Consumo Interno Lordo si nota che la quota di energia prodotta internamente è equivalente alla quota esportata e di conseguenza, quasi tutto il fabbisogno energetico dello Stato Italiano è soddisfatto importando fonti dall estero. Le importazioni sono pari a 186 milioni e 704 mila Mtep contro un consumo interno loro di 193 milioni e 926 mila Mtep. La dipendenza energetica complessiva è maggiore del 96%. La fig.6, che considera tutto il fabbisogno energetico, evidenzia ancora una volta la totale dipendenza energetica dall estero. Riassumendo, se l analisi si ferma al settore elettrico si riscontra una dipendenza dell 81%, ma se si allarga la valutazione a tutti i consumi energetici emerge che il 96% dell energia consumata in Italia deve essere importata. La voce 6 riporta i consumi e perdite del settore energetico, dove solo il settore elettrico mostra perdite significative. Questo dato non deve far pensare ad un settore a più bassa efficienza bensì ad un diverso computo della fonte. La quantità di combustibile utilizzato per la produzione di energia elettrica è necessariamente più elevata dell energia elettrica prodotta a causa dei rendimenti di centrale. Nella voce 6, per l energia elettrica, è considerato il combustibile bruciato, ma che non ha prodotto energia elettrica per via del rendimento. In particolare, il rapporto tra le perdite e le trasformazioni di energia elettrica è il complemento ad 1 del rendimento del sistema elettrico. I dati riportati in fig. 6 ci dicono che il rendimento complessivo del sistema di conversione elettrica in Italia è di circa il 25% al netto dei pompaggi. Il totale impieghi finali è di oltre 141 Mtep ed è equamente diviso tra industria, trasporti ed usi civili. Un ulteriore valutazione riguarda il totale dei consumi del settore trasporti che è soddisfatto dal petrolio, mentre l industria e gli usi civili sono soddisfatti principalmente da gas naturale con un contributo rilevante di energia elettrica. Enea Bari 12

13 4. Conclusioni Abbiamo presentato lo stato dei consumi energetici dell Italia ed il mix produttivo che lo soddisfa dapprima soffermandoci su un settore critico, strategico e fondamentale come quello dell energia elettrica e poi considerando il totale dei consumi energetici in cui si è tenuto conto anche dell energia termica. Gli aspetti interessanti possono essere riassunti: Forte dipendenza dall estero per la produzione di energia elettrica che si attesta attorno all 81% ed in cui l unico segmento di produzione interamente italiano è rappresentato dall idroelettrico e da una piccola quota di geotermico. Anche se l Italia ha formalmente rinunciato al nucleare, attualmente quasi tutta l energia elettrica importata è elettronucleare. Dipendenza energetica quasi totale (96%) se aggiungiamo al settore elettrico anche l energia termica e quindi consideriamo tutto il fabbisogno energetico. Il settore dei trasporti ha consumi energetici paragonabili alle attività industriali e agli usi domestici, ma mentre questi ultimi utilizzando energia elettrica e gas naturale, il settore trasporti ricorre quasi esclusivamente ai derivati del petrolio che sono molto più inquinanti (gas serra, polveri sottili, benzene). La produzione di energia elettrica avviene principalmente con processi di combustione. Negli ultimi anni il combustibile più utilizzato è il gas naturale meno inquinante rispetto al massiccio uso di olio combustibile degli anni passati. Il contributo delle rinnovabili è quasi esclusivamente dovuto alla presenza di una tradizione consolidata sull idroelettrico e sul geotermico. Il rendimento complessivo del sistema di produzione di elettricità si aggira tra il 25 30%, leggermente basso rispetto ai rendimenti finali dei sistemi moderni di produzione. Enea Bari 13

14 Riferimenti: [1] GRTN dati statistici 2003, pubblicato sul sito grtn.it il 28 luglio 2004 [2] Ministero delle Attività produttive, dati statistici di sintesi Bibliografia: dati statistici periodici e consuntivi sulla produzione e consumi di energia elettrica dati sui consumi di energia International Energy Agency (IEA) Key World Energy Statistic 2004 Enea Bari 14

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