Mercoledì 3 marzo Settima Conferenza Efficienza energetica nei trasporti PRESENTAZIONE sulla domanda ed uso dell energia nei sistemi di trasporto Bruno DALLA CHIARA POLITECNICO DI TORINO, Dip. DITIC -Trasporti Riferimenti per eventuali citazioni: Dalla Chiara B., Domanda ed uso dell energia nei sistemi di trasporto, Presentazione per la VII Conferenza su Energia: 2010 ed oltre su Efficienza energetica nei trasporti, Politecnico di Torino, 3 marzo 2010
QUESITI PER QUESTA PRESENTAZIONE Quanto incidono i sistemi di trasporto nell uso dell energia? Com è evoluto il consumo energetico nei trasporti? Quanto incide l uso dell energia nei singoli modi di trasporto? Il coinvolgimento dei Governi nell uso del petrolio per trazione? Quali soluzioni in un economia che cambia? DOVE E QUANTO si può incidere con l EFFICIENZA ENERGETICA B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 2/41
1. Quanto incidono i sistemi di trasporto nell uso dell energia? L incidenza in Europa (EU 25) dei trasporti (30.7% secondo Eurostat 2004; 31 32% negli anni seguenti) è > di alcuni punti percentuali rispetto alla media mondiale (20.42% nel 2003), stante la maggiore mobilità media motorizzata rispetto ad altri continenti. Altri spostamenti sono effettuati mediante la mobilità personale non motorizzata, con energia naturalmente e rapidamente rinnovabile. [Fonte: consumi energetici mondiali per settore (Mtep), EIA Energy Information Administration, International Energy Outlook, June 2006] B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 3/41
Totale UE (27) Totale UE (15) 31,49% 32,83% Svezia 25,90% Spagna 42,24% Portogallo 38,38% Regno Unito 37,25% Olanda 30,71% Lussemburgo 59,09% Italia 33,82% Irlanda 41,22% Grecia 39,53% Germania 28,39% Francia 32,26% Finlandia 18,73% Danimarca 33,97% Belgio 25,20% Austria 28,73% Consumi finali interni di energia in Europa, ruolo dei trasporti (2006) Fonti: Databook, Energia e Petrolio in Italia 2009 dell Unione Petrolifera; Eurostat B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 4/41
Il settore dei trasporti è prevalentemente caratterizzato dall impiego di veicoli ad usoenergeticodistribuito con l eccezione dei sistemi di trasporto ad impianto fisso. I sistemi di trasporto sono in genere basati su carburanti di derivazione petrolifera, le cui alternative presentano limiti importanti; quelli ad impianto fisso ne sono svincolabili (linee elettriche alimentate da centrali) e, secondo convinzione diffusa in letteratura, permettono un miglior uso dell energia. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 5/41
Il settore dei trasporti, il cui ruolo nelle moderne economie post industriali è divenuto fondamentale, è l unico basato pressoché esclusivamente su una sola fonte primaria: il petrolio per l appunto, indicativamente al 98% in Europa e 96% nel Nord America. Gli altri settori, invece, fondano su un eterogeneità energetica variegata e non costante nelle diverse aree del mondo, a causa della variabilità della disponibilità di risorse sul territorio, del livello di sviluppo economico e di altri fattori della società, politici ed economici. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 6/41
2. Com è evoluto il consumo energetico nei trasporti? Incidenza dei singoli modi di trasporto Parco circolante stradale Consumi di combustibile B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 7/41
EU 25 Modalità di trasporto 1990 2004 variazione% 1990 2004 quota % sul consumo totale di energia, 2004 Strada 227957 290013 27% 82.5% Ferrovia 9125 9250 1% 2.6% Aereo 28378 47420 67% 13.5% Navigazione interna 6578 5047 23% 1.4% Consumo per modalità di trasporto negli anni 1990 e 2004 (in 1000 toetonne of oil equivalent) [Fonte: Campbell, 2007] B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 8/41
45.000.000 Evoluzione dei veicoli (in legenda) in circolazione in Italia 42.500.000 40.000.000 37.500.000 35.000.000 32.500.000 Autovetture Autocarri Autobus Totale Veicoli Quasi la popolazione italiana al netto dei minorenni e quasi coincidente con il numero di patenti di guida Veicoli circolanti 30.000.000 27.500.000 25.000.000 22.500.000 20.000.000 17.500.000 15.000.000 12.500.000 10.000.000 7.500.000 5.000.000 2.500.000-1899 1920 1940 1946 1950 1954 1958 1962 1978 1974 1970 1966 Dal 1899 al 2009 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 9/41
Il numero di immatricolazioni di veicoli leggeri e pesanti in Italia è rimasto Rcostante, con riferimento agli ultimi 6 7 anni, intorno a circa 3 milioni di unità. Immatricolazioni in Italia Fonte: Unrae ed elaborazioni il Sole 24 ore 3.000.000 2.500.000 2.000.000 Autovetture 1.500.000 1.000.000 2.331.922 2.425.543 2.417.179 2.288.773 2.247.766 2.264.882 2.237.662 2.326.408 2.493.710 2.162.122 2.157.000 500.000 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Anni provvisorio 10/41
Autovetture in Germania dal 1950 al 2007 50.000.000 intervalli quinquennali intervalli annuali 45.000.000 40.000.000 35.000.000 30.000.000 25.000.000 20.000.000 Autovetture 15.000.000 10.000.000 5.000.000 0 settembre 06 settembre 03 agosto 94 agosto 91 agosto 88 agosto 85 agosto 82 agosto 79 agosto 76 luglio 73 luglio 70 luglio 67 luglio 64 luglio 61 luglio 58 luglio 55 giugno 52 giugno 49 11/41 settembre 00 settembre 97 Anni Federal Motor Transport Authority (KBA) 2008; Transportation (2009, 36)
Veicoli circolanti nel mondo: andamento approssimato sulla base di pochi punti noti e stimati da varie fonti 900 800 700 Veicoli leggeri Veicoli pesanti Totale R176.5 milioni di veicoli in Cina (da Ministero competente, 2008), circa 21% al mondo Quantità, in milioni 600 500 400 300 200 100 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Anni Fonti: varie, Databook Energia e Petrolio 2009, The Physics Factbook, World motor vehicle market report, 2010 12/41
Evoluzione dei consumi di benzina e gasolio per autotrazione, Italia Consumo di Carburante (dal 1955 al 2008, migliaia di tonnellate) 45000 40000 Benzina auto Gasolio motori Totale (benz. e gas.) 35000 Consumo 30000 25000 20000 Attesa: leggera crescita, breve consolidamento, riduzione (dal 2010) 15000 10000 5000 Attesa: riduzione 0 1980 1975 1970 1965 1960 1955 Fonte: elaborazione da Unione Petrolifera Statistiche economiche energetiche e petrolifere vari anni. 1985 Anni 1990 1995 2000 2005 2010 13/41
Consumi di benzina e gasolio in Italia (2005): 18 miliardi e 766 milioni di litri di benzina 29 miliardi e 85 milioni di litri di gasolio Totale: 47 miliardi e 851 milioni di litri Fonti: Ministero dello sviluppo economico; elaborazione dati da Unione Petrolifera, Energia e Petrolio in Italia (2009) Il consumo di gasolio è decisamente più alto di quello della benzina, nonostante il numero di veicoli in Italia alimentati a benzina sia circa doppio; due motivi principali: la percorrenza media annua dei veicoli a gasolio rispetto a quelli alimentati a benzina è decisamente superiore; circa il 91% degli automezzi per trasporto merci è alimentato a gasolio; questi percorrono distanze annue elevate ed hanno un consumo più alto delle autovetture. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 14/41
Serie storica del consumo di petrolio in India e Cina B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 15/41
Se si osserva soprattutto la Cina si nota una forte crescita nel consumo di petrolio: infatti nel giro di 40 anni si è passati da ~11 milioni di t/anno (1965) a ~327 milioni/anno (2005): un incremento del 2900% di consumo, mediamente un aumento del 72,5% ogni anno. Discorso analogo vale per l India, nazione che ha fatto registrare nello stesso arco temporale un aumento pari a ~900%. L attenzione riguarda il futuro: i due Stati hanno una popolazione complessiva di ~2,5 miliardi di persone, che confrontata con quella dell Europa è motivo di riflessione: la popolazione europea sfiora gli 800 milioni di abitanti, ~1/3 di quella complessiva cinese ed indiana. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 16/41
Europa: Popolazione Consumo Petrolio annuo (milioni di tonnellate) 800 milioni circa 963 Cina ed India: 2,5 miliardi circa 443 Raffronto Europa Cina/India per consumo di petrolio annuo I dati rispecchiano la preoccupazione accennata : l Europa ha un consumo annuo pro capite di petrolio pari a ~1,2 tonnellate/anno, mentre in Cina ed India il consumo pro capite è di ~0,177 tonnellate/anno. Se queste due realtà asiatiche fossero vicine a quella europea, la situazione sarebbe probabilmente preoccupante. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 17/41
Impiego di gas naturale per autotrazione 100 5,0 90 4,5 80 4,0 70 3,5 Impieghi [miliardi m 3 ] 60 50 40 Totale impieghi (agricoltura, usi civili, elettrica) Autotrazione (%) 3,0 2,5 2,0 Impieghi [%] 30 1,5 20 10 0,54 0,54 0,52 0,50 0,58 0,57 0,71 1,0 0,5 0 0,0 1995 2000 2003 2004 2005 2006 2007 Fonti: Ministero dello Sviluppo Economico, Snam Rete Gas; Databook Energia e Petrolio 18/41 2009
Anno 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Trasporto ferroviario, Italia Consumi energetici di trazione 1062830 1040520 140406 132641 1021660 130000 982790 125061 971980 122040 963390 118887 950129 114187 953725 117048 986971 120204 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 Energia elettrica Gas olio Consumi energetici [tep] Consumi energetici negli ultimi anni [fonte: Trenitalia (2005); Rapporto Ambientale 2005 ] B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 19/41
3. Quanto incide l uso dell energia nei singoli modi di trasporto? Trasporto stradale Trasporto ferroviario ed impianti fissi Trasporto aereo Trasporto marittimo B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 20/41
Incidenza dei consumi energetici nelle ferrovie, metropolitane e tramvie ~4 5% indicativamente per le ferrovie italiane, sui costi di esercizio [dati recenti non ufficiali] ~ 11% per ATM Milano (esempio), costi energetici sul bilancio di esercizio, dei quali circa 50% (5.3%) per impianti fissi (tram, metropolitana) [dati ufficiali, 2009] ~ 6% per incidenza della trazione metropolitana VAL Torino sul bilancio di esercizio, più altrettanto per altre alimentazioni elettriche [dati indicativi, 2009] B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 21/41
Il sistema di trasporto ferroviario: si è dato degli obiettivi e preso degli impegni, anche formalmente; esempi: recupero energetico in frenatura, da usare nell immediato (accelerazione frenatura treni); uso di supercondensatori nella trazione pesante; impianti fotovoltaici su fabbricati e pensiline; sonde geotermiche, barriere fotovoltaiche; ottimizzazione velocità da seguire; condizionamento ambientale in funzione dei passeggeri presenti; minori masse dove possibile; aerodinamica; rendimento (alimentazione e recupero); materiali per ruote. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 22/41
Incidenza dei consumi energetici nel trasporto aereo IATA (International Air Transport Association) ha misurato l incidenza del costo del carburante sulle attività delle linee aeree, individuando che: nel 2003 rappresentava il 14% dei costi totali nel 2007 l incidenza è salita al 29% nel 2008 (picco del petrolio, al barile) un nuovo incremento fino al 32% ATA (Air Transport Association), rappresentante delle linee aeree negli Stati Uniti, ha dichiarato che il costo del carburante incideva per il 40% sulla tariffa del biglietto nel 2008. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 23/41
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Altri costi Costi carburante 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Incidenza del costo del carburante sul totale delle attività aeree (IATA, 2008) B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 24/41
Trasporto marittimo: gigantismo navale e contenimento costi energetici (economie di scala) Lo sviluppo dei traffici di merci containerizzate ha comportato l affermarsi di navi: Panamax, con capacità di carico tipiche tra 2500 e 3500 TEUs (container da 20 piedi); post panamax di I II II generazione, con capacità massima evoluta da circa 3500 a circa 8000 TEU. Nel 2006 è attraccata al Porto di Gioia Tauro una nave da 8089 TEU. Alla fine del 2006 è stata conclusa la realizzazione della 1 a nave da 11000 TEU Nel 2009 è approdata a Gioia Tauro la prima porta container da 14000 TEU. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 25/41
30.000 25.000 Composizione dei consumi petroliferi: benzina e gasolio per autotrazione; gasolio per marina Totale benzina auto Gasolio da autotrazione Gasolio per Marina Consumi [Migliaia t] 20.000 15.000 10.000 5.000 451 401 0 349 380 364 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 B. Dalla Chiara, Politecnico Fonti: di Torino, Ministero Dip. DITIC Trasporti, dello Sviluppo 3 marzo Economico, 2010 Databook Energia e Petrolio 2009 26/41
4. Il coinvolgimento dei Governi nell uso del petrolio per trazione? B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 27/41
1,290 (prezzo al consumo) 0,511 39,61% Prezzo Industriale/ Costo indiretto Componente fiscale 60,39% 0,564 43,72% 0,215 16,67% Accisa I.V.A. Composizione fiscale riferita ad un litro di carburante in un determinato momento (dati 2005, Italia) B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 28/41
Entrata Accisa Benzina 2005 = 0,5631 * 18.765.833.333 litri = 10.567.040.750 litro Entrata Accisa Gasolio 2005 = 0,4114 * 29.084.720.238 litri = 11.965.453.906 litro Entrata Totale Accisa 2005 = 10.567.040.750 + 11.965.453.906 = 22.532.494.656 [Stime interne Politecnico di Torino, su dati pubblicati, analisi del 2008 su dati 2005] B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 29/41
Bilancio dello Stato: accisa 2005 B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 30/41
Entrata I.V.A. annuale benzina = 0,2032 * 18.765.833.333 litri = 3.813.217.333 litro Entrata I.V.A. annuale gasolio = 0,18452 * 29.084.720.238 litri = 5.366.712.578 litro Entrata I.V.A. Totale 2005 = 3.813.217.33 + 5.366.712.578 = 9.179.929.911 Carburante (ACCISA + I.V.A.)Entrate 2005 = 31.712.424.567 Alle quali aggiungere l IVA per l acquisto dei veicoli ed la tassa di possesso ( bollo ) B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 31/41
Avendo a disposizione i dati del parco veicolare, la percorrenza media annua e le emissioni medie dei veicoli, si possono stimare le emissioni totali in Italia ripartite per mezzo di trasporto: Auto + auto speciali/specifici Motocicli Motocarri + Altri + motoveicoli speciali Autobus Autocarri + Trattori + Motrici Ferrovie (3%) Aerei (6%) Numero 35.209.404 4.938.359 345.156 94.437 3.785.913 Km/anno 12.326 6.300 10.000 45.000 40.000 g/km 157 104 210 420 320 Emissioni (g) 68.136.604.851.528.00 3.235.612.816.800.00 724.827.600.000.00 1.784.859.300.000.00 48.459.686.400.000.00 4.050.000.000.000.00 8.100.000.000.000.00 Totale emissioni Emissioni totali CO 2 in Italia nell anno 2005 dovute ai trasporti (stima) 134.491.590.968.328.00 g 134.491.590.968.328 (grammi) Mg 134.491.590,97 (milioni di grammi) Mt 134,49 (milioni di tonnellate) Da altre fonti il dato del settore trasporti era di circa 135 Mt, quindi l approssimazione risulta essere abbastanza corretta. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 32/41
IPOTESI: PAGAMENTO DELL USO DELLE RISORSE NATURALI OSSIGENO oltre che CO 2, da approfondire SUOLO STRADALE pagamento dell uso dell infrastruttura in base ad effettiva percorrenza (road pricing con ausilio ITS Intelligent Transport Systems) Si incide sulla DOMANDA di trasporto e si rende più corretto il mercato B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 33/41
5. Quali soluzioni in un economia che cambia? B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 34/41
EVOLUZIONE DELLA RETE AUTOSTRADALE IN CONCESSIONE 6000 Evoluzione delle esigenze dei trasporti 5000 4000 3000 2000 Km 1000 1930 1935 1940 1945 1950 Il nostro sistema economico sta pertanto passando da un contesto basato prevalentemente sulla produzione - industriale e civile, quest ultima intesa, nella fattispecie, come costruzione di infrastrutture di trasporto - ad un altro basato su efficienza, qualità e sicurezza. 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 35/41 Anno 1990 1994 1995 0
Limiti alla crescita della mobilità in Europa Lo sviluppo di parco circolante, infrastrutture e mobilità personale, che ha connotato nettamente la II metà del secolo scorso, ha oggi dei condizionamenti: 1. saturazione del suolo, infrastrutture sul territorio e veicoli sulle infrastrutture; 2. limitatezza della risorsa energetica stante la domanda del petrolio in particolare, perlomeno a prezzi diffusamente accessibili dalla quale i trasporti dipendono per ~98% (UE) 3. le conseguenti immissioni in ambiente dei prodotti di combustione; 4. la manutenzione ed aggiornamento tecnologico delle infrastrutture esistenti; 5. la sicurezza, obiettivo condizionante imposto dall UE; 6. l incremento condizionato alle relazioni tra persone, obiettivo possibilmente etico. Ciò implica che non si debba necessariamente attendere un rilevante aumento della mobilità e connessi consumi in EU, mentre occorre perseguirne sicurezza, qualità ed efficienza, soprattutto energetica; si affiancano telelavoro e telepresenza (futuro). B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 36/41
Una delle principali sfide che la nostra società si trova di fronte è l approv vigionamento e gestione dei flussi di energia nonché le conseguenze del loro impiego sull uomo e l ambiente. La crescita della mobilità non sembra riguardare tanto l EU quanto altri Paesi dell Est asiatico. Tale problematica è di elevato impatto in tutti i settori di consumo energetico, in particolare nel settore dei trasporti. Come soluzione trasversale al problema energetico si offre la tecnologia. B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 37/41
ASPETTI NORMATIVI EUROPEI IN AMBITO ENERGIA AMBIENTE E TRASPORTI Nel luglio 2008, la Commissione ha emanato il cosiddetto Greening Transport Package che include il Greening Transport Inventory Communication from the EU Commission 20 20 by 2020 Europe's climate change opportunity, 23.01.2008 Directive 2006/32/EE of the European Parliament and of the Council of 5 April 2006, on energy end use efficiency and energy services and repealing Council Directive 93/76/EEC, sottolinea l importanza del settore del trasporto pubblico, auspicando sempre più efficienti sistemi di trasporto. Towards a comprehensive climate change agreement in Copenhagen COM (2009) 39 final, Directive 1997/68/EC relating to measures against the emission of gaseous and particulate pollutants from internal combustion engines to be installed in non road mobile machinery, amended by Directive 2002/88/EC, Directive 2004/26/EC and partly Directive 2006/105/EC. piano di azione sulla mobilità urbana Comunicazione COM del 30.09.2009; Grande importanza viene assegnata al settore del Trasporto Pubblico B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 38/41
Conclusioni e quesiti per i relatori Miglioriamo l esistente in termini di qualità, sicurezza ed efficienza dei motori e del sistema dei trasporti anche con l ausilio della telematica e sistemi ITS Efficienza energetica, perseguire l indipendenza dal petrolio B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 39/41
B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 40/41
QUESITI PER LE RELAZIONI CHE SEGUONO Qual è la risposta del settore dell AUTO e dei VEICOLI STRADALI e come questi possono incidere sull indipendenza dall uso del petrolio? Qual è la risposta dei SISTEMI DI TRASPORTO AD IMPIANTO FISSO su ferro, come si può incidere sui consumi e maggiore indipendenza dall uso del petrolio? Quali soluzioni tecnologiche dunque in un economia che cambia? B. Dalla Chiara, Politecnico di Torino, Dip. DITIC Trasporti, 3 marzo 2010 41/41