Il pianeta si ribella: verso un nuovo paradigma energetico

Il pianeta si ribella: verso un nuovo paradigma energetico Modulo di Economia 8 aprile 2014 Valeria Termini - Università Roma Tre Componente dell Autorità per l Energia Elettrica, il Gas ed il Sistema Idrico

Rivoluzione energetica innovazione e crescita I. Energia crescita economica e sviluppo sociale II. Il pianeta si ribella. Energia, ambiente e clima III. Una rivoluzione tecnologica: verso un nuovo paradigma energetico l impatto in Italia IV. Cenni di geopolitica. Il peso dell energia nella ridefinizione degli equilibri globali 2

I. Energiaper la crescitaeconomicae lo sviluppo sociale a) Nella rivoluzione indutriale, per i BRICs oggi, l impatto sociale delll elettrificazione in Africa b) Fonti primarie di energia le fonti fossili 3

Energia per la crescita economica I La rivoluzione indutriale-david LandesThe UnboundPrometheus, CUP1969, C. Cipolla Sourcesd energie et histoire de l humanité, LesAnnales, 1961 D.Yergin The Epic Quest for Oil, Money and Power,1990 Carbone e vaporesono variabili chiave nella 1 rivoluzione industriale: liberano l uomo dal vincolo della forza fisica disponibile, umana e animale L elettricitàconsente produzione remota di energia -riscaldamento, luce, trasporto-un vincolo è nelle reti, che richiedono investimenti elevatissimi e sono un monopolio naurale Un altro vincolo è nelle fonti primarie di energia le fonti fossili sono limitate e inquinanti Oggi nei BRICsla > crescita di consumo di energia (IEA 2014) 4

Consumo di energia nel mondo dal 1820 ad oggi e fonti primarie I Fonte: IEA, 2011 5

Consumo di energia e crescita del prodotto lordo (PIL) Mtoe Mld $ I Fonte: USDA, elaborazione dati BP, 2012 6

Correlazione tra domanda di energia e ciclo Crisi economica e domanda di petrolio Fonte: Energy Aspects 7

Nei paesi emergenti in forte crescita la domanda di energia I Million Tonnes of Oil Equivalent Fonte: IEA, 2011 8

Paesi con il maggior numero di persone che dipendono dalle biomasse per la cottura dei cibi I Fonte: IEA, World Energy Outlook 2013 (I dati si riferiscono al 2011) 9

Energia per lo sviluppo sociale: 1,5 miliardo di persone senza elettricità - (Il kit solare delle UN) I Senza accesso all'energia elettrica Dipendenza dalle biomasse Popolazione % Popolazione Popolazione % Popolazione Paesi in via di sviluppo Africa 1258 23% 2642 49% 600 57% 696 67% Asia America Latina Medio Oriente 615 17% 1869 51% 24 5% 68 15% 19 9% 9 4% Fonte: IEA, World Energy Outlook 2013 (I dati in milioni si riferiscono al 2011) 10

La sperimentazione delle UN sulle donne per l elettrificazione locale in Africa. ha un impatto socio-economico: promuove la partecipazione delle donne alla vita comune migliora il tasso di scolarità e di lavoro (a parità di quello maschile) I riducendo l uso delle biomasse per la cottura dei cibi: riduce le malattie per inquinamento ambientale riduce le emissioni di CO2 nell atmosfera I kit solari delle UN con tecniche di montaggio a colorisperimentati in Nigeria, India, Etiopia riproducono il circolo virtuoso del micro-credito di Yunos- 11

Quota delle fonti fossilinel consumo energetico: petrolio, carbone, gas dominano I 1973 2011 Totale fonti fossili: 86,60% Totale fonti fossili: 81,60% Fonte: IEA, 2013 12

Ma: emissioni di CO2dal settore energetico e crescita del PIL mondiale I Fonte: IEA, 2013 13

Evoluzione del consumo energetico per regione I Fonte: IEA, 2013 14

II. Il pianeta si ribella. Energia, ambiente e clima a) Ambiente: bene pubblico globale b) Istituzioni, accordi e negoziati 15

Emissioni antropogeniche di CO2 dal 1870 II MANCA GRAFICO Fonte: IPCC Fifth Assessment Report 2013 Paul Crutzen «Benvenuti nell'antropocene!», 2005 16

Variazione della temperatura terrestre 1901-2012 II Fonte: IPCC Fifth Assessment Report 2013 17

L impatto del CO2 sul cambiamento climatico II Fonte: IEA 2013 18

Cause e responsabilità nel tempo Emissioni di CO2: da uso industriale II 19

emissioni di CO2: da uso agricolo e deforestazione II 20

Emissioni di CO2 pro-capite (confronto 1990-2012) II Fonte: IEA, 2013 21

Emissioni di CO2 per regione (evoluzione 1900-2012) II Fonte: IEA, 2013 22

Un circolo vizioso cambiamento climatico - settore energetico II Impatti dovuti a : aumento delle temperature minore disponibilità di acqua aumento di tempeste, inondazioni e innalzamento del livello del mare U.S. ENERGY SECTOR VULNERABILITIES TO CLIMATE CHANGE AND EXTREME WEATHER, luglio 2013 U.S. D.O.E 23

Correlazione PIL /Consumo energetico/emissioni II Fonte: IPCC, 2007 24

Quali responsabilità regionali? Gli indicatori non sono neutrali Ad esempio: se si sceglie come indicatore l intensità di emissioni di CO2 nella produzionedel settore industriale, i paesi asiatici in crescita mostrano valori di inquinamento più alti: l intensità industriale di emissioniin Cinaè di 4.4 metric tonnes (mt) per 1000 $ di produzione industriale ($ PPP 2005), a fronte di 2.6 mt dell India, di 2.1 mt dell Italia, 2.6 mt degli USA e 1.4 mt della Gran Bretagna (Yale 2009). II Se invece si sceglie come indicatore il valore delle emissioni pro capite, per consumo, il rapporto delle responsabilità si inverte. Si evidenzia il basso consumo di energia pro capite dei paesi emergenti rispetto ad altri paesi più ricchi e sviluppati come gli Usa o l Australia: nel 2008, ogni cittadino americano ha emesso infatti, in media, 24,9 mt CO2 equivalenti; ogni cittadino dell UE 10,7; mentre ogni cinese ha emesso solo 5,5 mt CO2 equivalente e ogni indiano 2.2. 25

Consumo pro-capite di energia nel mondo II Fonte: Università di Melbourne, 2011 26

Sostenibilità della crescita 1. Il tasso di crescita delle emissioni di GHG II G* = P* + y* + e* + f* + g* G = GHGs y = Y/P reddito pro capite: Y/ popolazione (P) e = E/Y intensità energetica (E consx unità di Y) f = F/ E quota di combfossili x E consumata g = G/F intensità di GHG emessi x unità di combustibili fossili consumata 27

Sostenibilità della crescita 2. Il tasso di crescita sostenibile delle emissioni di GHG perché il tasso di crescita del reddito procapite sia sostenibile: y* </= (e* + f* + g*) ovvero perché G*</0 e = E/Y intensità energetica f = F/ E quota di combustibili fossili g = G/F intensità di emissioni II 28

IEA scenario: un trend non sostenibile II W orld G* Y* P* y* E* e* F* g* f* 1971-1980 2,8 4,1 1,9 2,2 3,0-1,1 2,5 0,3-0,5 1981-1990 1,6 3,2 1,9 1,3 2,1-1,1 1,7-0,1-0,4 1991-2000 1,4 3,4 1,6 1,8 1,6-1,8 1,2 0,2-0,4 1971-2000 1,8 3,3 1,7 1,6 2,1-1,2 1,8 0-0,3 2003-2030 2,1 3,8 1,0 2,8 2,0-1,8 2,1 0 0,1 Source: elaboration on IEA (2006) and British Petroleum (2006) data. Legend: G= CO 2 emissions, Y= income, P= population, y= per capita income, E= primary energy demand, e= E/Y= energy intensity, F= total consumption of fossil fuels, g= G/F= CO 2 intensity per unit of fossil fuel, f= F/E= share of fossil fuels on energy consumption. The star above each variable indicates the growth rate of the variable. 29

EPI- ENVIRONMENTAL PERFORMANCE INDEX II http://epi.yale.edu/ 30

Italia: 22 posizione nel 2014 II 31

1. Ambiente: bene pubblico II Ambiente -bene pubblico : definizione economica, bene non rivale e non escludibile (non si hanno prezzi di equilibrio sul mercato) L emissione di gas a effetto serra è un «male pubblico», esternalità negativa, sottoprodotto della maggior parte delle attività economiche e della vita quotidiana delle popolazioni del pianeta. Il mercato non garantisce la gestione efficace del cambiamento climatico (caso di fallimento del mercato) Stati e i soggetti tendono a comportarsi da free riders: prevale la tendenza a non pagare per un bene che si può ottenere gratuitamente addossando ad altri i costi 32

2. L ambiente: bene pubblico globale II Chi e quanto deve pagare per ridurre le emissioni? Burden sharing e negoziati globali Problemi di governance, tasso di sconto intergenerazionale, modelli di intervento, responsabilità delle diverse regioni 33

Accordi e Trattati internazionali II 1973 Club di Roma Rapporto sui limiti dello sviluppo 1987 -il Rapporto Brundtland Our Common Future introduce il concetto di Sviluppo sostenibile 1992-United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCC 1997-2005 Il Protocollo di Kyoto 2007 -Conferenza di Bali per definire il dopo Kyoto 2013 -Conferenza di Varsavia 34

Quadro degli attuali impegni climatici II Partecipazione al secondo periodo del protocollo di Kyoto (2013-2020) Impegni per la mitigazione per il 2020 secondo gli accordi di Cancun Fonte: IEA, 2013 35

Politiche ambientali II Fonte: IEA, 2013 36

III. Unarivoluzionetecnologicain corsoe le sue prospettive- Verso un nuovo paradigma energetico, nuove oppportunità 37

1. Shale gas- una rivoluzione tecnologica III Shalegas, shaleoil -ilfrackturingsi sviluppa negli USA(opposizione di lobby contrarie e ambientalisti) Crolla il prezzo del gas negli USA tornano a produrre in USA molte imprese Lo shalegasnel mondo l Europa con il GNL e il trasporto del gas per mare si affranca lo scambio dai gasdotti verso un mercato globale del gas (ancora 3 prezzi regionali in USA, EU, Asia) 38

Produzione mondiale di shale gas III Fonte: IEA e elaborazioni AEEGSI (2013) 39

GNL aumento delle esportazioni mondiali di gas III La quota di LNG sul totale export gas è aumentata del 24% tra il 2006 e il 2010. In volume l aumento delle esportazioni di LNG è stato del 37% Fonte: IEA 2012 40

Il GNL sta trasformando il mercato globale del gas III Fonte: Global LNG 41

55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 gen-08 mar-08 mag-08 lug-08 set-08 nov-08 gen-09 mar-09 mag-09 lug-09 set-09 nov-09 gen-10 mar-10 mag-10 lug-10 set-10 nov-10 gen-11 mar-11 mag-11 lug-11 set-11 nov-11 gen-12 mar-12 mag-12 lug-12 set-12 nov-12 gen-13 mar-13 mag-13 Prezzo del gas nelle 3 aree geografiche Austrian Baumgarten CEGH Dutch TTF Italy PSV UK NBP Japan LNG U.S. Henry Hub /MWh I prezzi sugli hub convergono Fonte: Progetto di ricerca AF MercadosEMI Europe e REF-E su dati Platts, WGI Asia UE US 42 III

Shale gas nel mondo III Stima di 48 bacini di shale gas in 32 Paesi Fonte: EIA 2013 43

2. La rivoluzionetecnologica le nuove fonti rinnovabili III L impatto ambientale La generazione distribuita - Il consumatore attivo L industria si trasforma : creative destruction di Schumpeter Le nuove tecnologie ICT nell energia: smart energy I costi della transizione e le nuove opportunità 44

Cenni di economia delle nuove fonti rinnovabili Costo materia prima < Costo capitale > (incentivi) Costo per il sistema alto (richiedono trasformazione filiera industriale/in parte affrancano dal monopolio pubblico) Opportunità di crescita elevate con ICT Nuovo modello energetico 45

Le nuove fonti rinnovabili III 46

Le nuove fonti rinnovabili- una rivoluzione tecnologica III La micro-generazione distribuita cambia il paradigma energetico(il consumatore è attivo) L industria si trasforma : creative destruction di Schumpeter e problemi di sicurezza energetica Le nuove tecnologie ICT applicate all energia: smart energy I costi della transizione e le nuove opportunità 47

Cenni di economia delle nuove fonti rinnovabili per l Italia Costo materia prima si riduce (=0) III Costo per il sistema in crescita, alto (richiede trasformazione della filiera industriale e adeguamento delle reti) Costo degli investimenti (+ incentivi) Opportunità di crescita elevate con ICT Nuovo paradigma energetico 48

III Produzione lorda da fonti rinnovabili in Italia dal 1996 a oggi Impianti termoelettrici da biomasse e rifiuti Impianti fotovoltaici GWh Impianti eolici Impianti geotermoelettrici 95.000 90.000 Impianti idroelettrici 85.000 80.000 75.000 70.000 65.000 60.000 55.000 50.000 45.000 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Fonte: AEEGSI 49

Diffusione di nuovi impianti piccoli e grandi da fonti rinnovabili III In 5 anni il numero di impianti eolici in Italia è passato da 203 nel 2007 a 1054 nel 2012; parallelamente la potenza installata è passata da 2714 MW a 8119(+ 200%) 50

III Gli impianti fotovoltaici a INIZIO 2014 hanno superato le 550mila unità, con una potenza installata di oltre 17.600MW (fine 2011 oltre 400mila unità con potenza installata di circa 12.500MW) 51

III Il consumatore italiano diventa attivo e diventa PROSUMER Anche la rete di distribuzione deve passare da un servizio passivo (indirizzato al consumo) ad uno attivo (indirizzato alla gestione dei carichi) INTEGRAZIONE DELL INNOVAZIONE ICT NEL SETTORE ENERGETICO Sviluppo di una rete intelligente: le smart grid 52

L impatto del fotovoltaico sulla filiera energetica: diversa programmabilità e sicurezza per il sistema III Fonte: World Energy Outlook 2013 53

La Smart Grid è una rete intelligente in grado di accogliere flussi di energia bidirezionali, di fare interagire produttori e consumatori, di adattare con flessibilità la produzione e il consumo di energia elettrica, scambiando informazioni sui flussi di energia, gestendo i picchi di richiesta e riducendo il carico dove è necessario. III 54

Sviluppo di una rete intelligente: le Smart grid III Permettono ai consumatori di diventare attivi, distribuendo i consumi nel tempo anche da remoto Consentono risparmio energetico: una migliore gestione dei picchi di domanda Migliora la sicurezza, evitando le interruzioni con riduzioni del carico Offrono lo sviluppo di nuovi servizi di rete (storage, batterie, ecc) Consentono la ricarica di auto elettrica 55

Primi risultati e un percorso da seguire : III 34 milioni di contatori intelligenti installati nel settore elettrico, per garantire una puntuale attribuzione dei consumi ai clienti Trasporto elettrico: colonnine per la ricarica dei veicoli elettrici -verranno realizzate entro il 2015 in un nove regioni a sostegno della sperimentazione di sistemi di ricarica pubblici. Nelle case è già possibile installare un secondo punto di fornitura per alimentare l auto elettrica o per l'utilizzo delle pompe di calore, in modo da riscaldare o rinfrescare riducendo le emissioni di gas serra nuovi progetti di efficienza energetica, anche a livello industriale 7 progetti pilota promossi dall Autorità per modernizzare e rendere più flessibili e intelligenti le reti di distribuzione dell energia, permettendo la più efficiente integrazione degli oltre 300 mila piccoli produttori da fonti rinnovabili. 56

Le smart grids sono tra gli obiettivi della Commissione III Il rapporto della Commissione europea Smart Grid projects in Europe: lessons learned and current developments (2013) classifica l Italia al 1 posto in EU per investimenti negli smart meter e al 3 nelle smart grid. Il rapporto fornisce un quadro dei progetti avviati in EU. Nelle smart grid, si contano 281 progetti per investimenti complessivi pari a 1,8 miliardi di euro, per il 70% concentrati in sei Stati: Gran Bretagna con il 15% delle iniziative, Germania e Francia con il 12% ciascuna, Italia, Danimarca e Spagna con il 10% ognuna. Nella ricerca e sviluppo il primo posto spetta alla Danimarca. L Italia primeggia negli smart meter con investimenti per 2,1 miliardi di euro, oltre la metà dei 4 miliardi di euro stanziati nell'intera Ue. Segue la Svezia con 1,5 miliardi di euro. 57

IV. Cenni di geopolitica Il peso dell energia nella ridefinizione degli equilibri globali 58

Geopolitica dell energia: prezzi e consumi del petrolio 1964-2010 IV Consumo mondiale di petrolio (Milioni di barili al giorno) Prezzi ($/barile) 59

IV Nuove tecnologie e fonti non convenzionali: verso l indipendenza energetica degli Stati Uniti La dipendenza energetica dell Europae gli effetti sull economia comunitaria Le nuove risorse dei paesi del Mediterraneoe la posizione privilegiata dell Italia 60

Esportazioni di GNL dagli USA 2009-11 IV Applications recieved by the US DoE to export LNG, (May 2012) Fonte: IEA and USDOE 61

Forte dipendenza energetica dell Unione Europea IV 42,2 61,1 48,1 80,8 Totale Unione Europea 28 Paesi 53,3% 73,3 Fonte: Eurostat(dati 2012) 62

Evoluzione del mix energetico di fonti primarie per la generazione di elettricità in Europa IV 100 90 80 1.0 20.3 3.5 23.1 0.8 1.2 1.8 13.3 13.7 6.1 29.4 7.0 11.8 0.9 1.6 1.2 2.3 16.3 31.1 22.6 4.4 1.6 4.0 13.5 16.5 4.4 17.2 70 60 50 40 30 20 10 0 22.5 27.7 31.2 27.4 36.6 9.1 20.2 0.8 39.3 13.2 45.7 9.0 51.6 76.8 74.8 1.6 15.8 10.1 22.2 2.2 5.9 31.6 1.1 31.0 52.8 2.6 43.9 8.3 36.0 32.4 31.9 4.7 28.4 26.0 11.0 13.6 2.1 1.3 4.6 1.1 10.8 5.7 4.6 2000 2010 2000 2010 2000 2010 2000 2010 2000 2010 2000 2010 Italy France Germany Spain UK European Union Source: Enerdata Coal, lignite Oil Natural gas Nuclear Renewables (hydro, wind, solar, geothermal) Other 63

Esportazioni GNL: paesi produttori IV Fonte: IEA, 2013 64

Paesi importatori GNL IV Fonte: IEA, 2013 65

Infrastrutture per l esportazione e l importazione di gas nel bacino mediterraneo IV 66

Global gas trade in 2013 IV Fonte: GAS Medium-Term Market Report, 2012 67

Global gas trade in 2017 IV Fonte: GAS Medium-Term Market Report, 2012 68

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