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ECONOMIA DELL’ENERGIA E GESTIONE DEI BENI AMBIENTALI
Prof Checchi
Energia è tutto. È la capacità di un corpo di compiere lavoro , sia come atto cioè che produce un lavoro,
sia come potenziale , ossia attraverso una o piu trasformazioni. La definizione non spiega esattamente cosa
sia ma spiega cosa fa.
Ci sono tante forme di energia :
▲ meccanica (del movimento),
▲ (^) termica (del calore),
▲ nucleare (legame chimico che spezzandosi crea energia),
▲ elettrica (derivante dal flusso di carica elettrica).
Economia dell’energia Ci si chiede perché l’energia è importante per l’economia.
- Innanzitutto, perché è un fattore produttivo , che determina un costo e la sua produttività.
- Poi perché è un bene finale di consumo (energia e benessere di solito sono collegati);
- e poi perché è un settore produttivo (include tutte le attività di trasformazione di energia primaria in energia per uso finale)
§ Fonti primarie di energia
Sono quelle presenti in natura senza la necessità di trasformazioni:
- esauribili sono quelle che non si rigenerano nel breve periodo
- non esauribili. sono quelle che si rigenerano in un arco di tempo compatibile con la vita umana.
Rinnovabili : è una fonte che si può rigenerare in questo arco di tempo (vento, sole, le biomasse
cioè gli scarti vegetali che possono essere coltivate appositamente) e derivano solo da fonti inesauribili.
§ Fonti secondarie
Non sono presenti in natura, ma sono frutto di una trasformazione : benzina, metano, energia
elettrica, idrogeno, batterie. L’energia inoltre si può immagazzinare e ogni trasformazione implica una
perdita di energia.
Un altro concetto importante è quello dei vettori cioè mezzi per trasferire l’energia da una forma
all’altra.
Come si misura l’energia?
L’unita di misura dell’energia è il Joule.
Talvolta alcune fonti energetiche non si misurano in energia, ma in :
- volume : barili di petrolio, litri di benzina,
- in massa : kg di biomassa, di carbone
Il potere calorifico è l’energia che si può ricavare dalla combustione di una massa o di volume di
una fonte o di un vettore
- potere calorifico superiore : misura l’energia della combustione tenuto conto dell’energia della condensazione del vapore
- potere calorifico inferiore : misura l’energia della combustione al netto dell’energia della condensazione del vapore.
Il pci è < pcs.
NB. La differenza tra i due non è la stessa cosa della perdita durante la trasformazione. Un chilo di carbone
ha meno potere di un kilo di petrolio e meno anche di un kilo di gas
IL WATT E IL WATT-ORA: LA MISURA DELL’ENERGIA ELETTRICA
È l’unita di misura della potenza del sistema internazionale. Un watt equivale a 1 joule al
secondo ... esprime la potenza erogabile o assorbibile da un impianto.
Il watt-ora:
È l’unita che esprime la quantità di energia prodotta/consumata nell’unità di tempo di
riferimento(1ora)
Esempio: una centrale che ha una potenza di 1MW produce 1MWh se rimane in funzione per un’ora, 2MWh per 2 ore. Una lampadina che ha potenza 1000W consuma 100Wh se rimane accesa un’ora.
L’UTILIZZO DELLE FONTI DI ENERGIA
Il lavoro dell’uomo è stata la prima fonte di energia utilizzata, poi gli animali e il fuoco. La rivoluzione industriale è soprattutto una rivoluzione del modo di sfruttare l’energia. Il consumo mondiale nel 2017 è di
14gigatep. Il consumo è in aumento, ma solo in alcune aree. L’asia è diventata l’area di maggiore
consumo.
§ Chi consuma di piu?
I consumi pro-capite sono ancora molto piu elevati nell’usa che negli altri paesi; in contrazione in
Europa. L’asia consuma di piu in termini assoluti. In Italia soprattutto ad uso domestico si sta contraendo
il consumo anche perché da noi l’energia costa di piu.
§ Che cosa consumiamo?
Olio, carbone e gas sono le principali fonti utilizzate e coprano circa l’80% del consumo mondiale.
La fonte rinnovabile piu utilizzata è quella dei biocombustibili (ad esempio l’olio di palma). Le rinnovabili nucleari sono utilizzati non molto proprio perché disastri che sono successi in passato.
§ Dove sono le riserve energetiche che piu utilizziamo?
Sono quelle economicamente estraibili. Circa la metà di queste risorse è nel medio oriente. Le riserve
suddivise per livello di produzione finiranno prima nel centro e sud America e poi nel medio oriente.
NB. Oggi non ci sono piu timori su riserve di petrolio. Questo perché saremo in grado di farne a meno.
Le riserve di gas: le principali sono nel medio oriente, ma qui il secondo non sono gli usa ma la
Russia. L’attività di ricerca nel mondo è ancora molto attiva. Il gas si consuma un po ovunque. La
differenza tra il mercato del gas(globale) e il mercato dell’energia (locale)
Il carbone è presente non tanto nel medio oriente, ma molto in Russia nord america e anche un po
Europa. La russia è quella che lo sfrutta di piu. Petrolio e carbone oggi sono usati soprattutto in Asia.
INQUINAMENTO E CLIMA
- conservativa : c’è relazione in una sola direzione cioè crescita richiede piu energia
- (^) crescita aumentata : assumi relazione in una sola direzione ma in senso opposto maggior uso di
energia allora maggiore sviluppo
- feedback : relazione bidirezionale
CONCLUSIONE : nessuna ipotesi prevale. La neutralità sembra smentita mentre le altre hanno una
qualche validità. Nella maggior parte dei casi energia e crescita sono strettamente legate. Pero non
c’è una regola generale che vale per tutti, ma ciò varia da paese a paese sia nei consumi finali sia
nei consumi dei settori produttivi. L’altra evidenza è che nel tempo questa relazione puo cambiare.
L’ENERGIA COME FATTORE PRODUTTIVO: LA SUA PRODUTTIVITA’
- (^) Efficienza : rapporto tra energia e suo valore aggiunto
- Intensità : è il suo reciproco
- Efficienza nella trasformazione : dipende dalle diverse forme e le diverse tecnologie
produttive. Ovvero: l’energia finale è una percentuale dell’energia primaria. Se la percentuale
aumenta migliora l’efficienza. Un miglioramento del mix delle fonti porta verso forme più
flessibili? dipende tutto dai rendimenti degli uni e degli altri impianti. Le rinnovabili sono
conteggiate come efficienti al 100% nel passaggio da energia primaria ed energia finale
EFFICIENZA NEGLI USI FINALI
- Efficienza nell’utilizzo dell’energia trasformata per produrre beni e servizi e per consumi
domestici.
- Diverse intensità nelle fasi di sviluppo? Solitamente nel corso dello sviluppo lo spostamento da agricoltura a industria pesante negli stadi successivi uno shift da industria pesante verso manifattura
leggera e servizi. Le diverse industrie hanno diverse intensità.
- Efficienza nel prodotto=efficienza nel mondo? Non c’è una risposta esatta. Puo essere che risparmio energia e divento piu produttivo e ho un benessere maggiore, ma poi ne consumo di piu mentre l’obiettivo generale è ridurre il consumo complessivo.
COME LEGGERE INDICATORI MACRO?
Stiamo utilizzando indicatori giusti o no? I consumi primari contengono tutta l’energia primaria consumata dal paese?
LE ESTERNALITA’ E GLI STRUMENTI
Gli strumenti con cui noi possiamo cambiare il mix. Di energia ce ne è tanta: il sole è la
principale. Le rinnovabili pero non sono facilmente trasformabili se non a costi molto elevati.
Il sole c’è la tecnologia per trasformarlo in energia c’è, ma tutto ciò costa moltissimo. Come fare a correggere questo? Perché il mrk non prezza l’energia rinnovabile ad un prezzo oggettivo? Come faccio a fare in modo che il vero costo dell’energia fatta con il carbone in modo tale che se ne percepisca sia il costo
che il danno? Il mercato non riesce a prezzare in modo opportuno proprio perché non riesce ad
eliminare tutte le esternalità negative.
L’economia distingue il bene privato , pubblico e comune.
✓ Il primo è quello che può essere consumato escludendo altri al suo consumo. I diritti di
proprietà sono allocati. Il consumo da parte di A è rivale al consumo di B.
✓ Il secondo è un bene in cui non c’è esclusione e la sua esistenza va a beneficio di tutti.
✓ Il terzo è dove il consumo di a non esclude il consumo di b ma A è rivale di B e il bene
comune può esaurirsi e quindi c’è a necessita di trovare un accordo tra le parti.
Fallimenti di soluzioni private:
La cara�eris�ca di bene comune rende difficile il raggiungimento di accordi coopera�vi tra priva�: il
problema del free riding
Razionamento non possibile o non desiderabile : l’impossibilità di un razionamento non crea l’incen�vo
a pagare per suo uso
Anche se possibile escludere, l’esclusione può non essere desiderabile
= è necessario prevedere un intervento pubblico
L’AMBIENTE BENE COMUNE
Il costo marginale sociale è maggiore del costo marginale privato del consumo di una risorsa
comune. Se le emissioni di co2 sono un costo marginale superiore e sono un problema mondiale è evidente
che la soluzione a questo problema richiede una soluzione globale.
INTERVENTO PUBBLICO
Regolazioni per orientare le scelte energetiche e per controllare i consumi, raggiungere gli obiettivi hanno a che fare con diverse possibilità:
- command and control regulation (da un lato incentiva le tecnologie e dall’altro disincentiva la domanda) :
- fissare uno standard
- proibire un uso
- avere certificazioni obbligatorie
- tassazioni e sussidi (si vuol far pagare direttamente chi produce le esternalità o si aiuta chi non le produce). Assumono che la causa sia individuabile e risolvibile
- incentivi per sostituire i beni con quelli tecnologici piu avanzati (BREF).
Parliamo oggi di politiche per il clima. Perché c’è legame tra politiche di clima e politiche di
energia.
Strumenti di politica per il clima.
Ci sono due concetti importanti nella lotta al surriscaldamento globale: mitigazione e adattamento.
▲ La prima significa contenere gli impatti delle emissioni climalteranti , cioè stabilizzare i
valori dell’atmosfera per contenere questo fenomeno (il surriscaldamento). Mitigazione è
anche qualcosa di piu, è anche cerchiamo di cogliere le opportunità: abbiamo capito che il
sistema energetico deve cambiare e vediamo di individuarne le opportunità (fonti
rinnovabili ad esempio).
dell’accordo in una legge) da parte della Russia. Aderiscono quasi tutti. A seguito del protocollo di
Kioto per rispettare questa riduzione del 5% vengono espresse delle misure tipo il emission trading.
Ad oggi i meccanismi sono stai implementati in molti paesi. Un altro strumento è la carbon
tax : una tassa su chi emette, queste coprono circa il 5% delle emissioni i globali.
Cosa succede dopo l’accordo di Kioto.
Continuano le conferenze anche se deludenti. Nella conferenza di Copenaghen del 2009 c’erano
grandi attese sulla riduzione delle emissioni anche se i pvs oppongono resistenza soprattutto la
Cina.
2011 accordo di Durban : i governi si sono impegnati a raggiungere un accordo globale
vincolante per la lotta al cambiamento climatico.
2014 (lima) : cambiamento di approccio: si passa da uno top down ad uno bottom up e si dice
a tutti che si ha bisogno lo sforzo di tutti e ciascuno dica quanto può fare in termini di
contributo. La Cina si è impegnata a controllare il picco di emissioni. Getta le basi per la cop di
Parigi.
2015 Cop 21(accordo di Parigi) : storico perché si ha per la prima volta un accordo vincolante firmato da tutti i paesi dove ognuno si vincola a degli obiettivi. L’obiettivo
comune principale è mantenere il global warming al di sotto dei 2 gradi (livello di incremento
della temperatura che sarebbe irreversibile, danni irreversibili). Negli accordi di Parigi si da importanza anche alla dimensione finanziaria (grosso impulso alla finanza sostenibile ), cio
vuol dire che i fondi di investimento dovrebbero tenere conto del cambiamento climatico durante i
loro investimenti. Anche per questo accordo qualcuno dice che in realtà non si è fatto nulla. Il
compromesso per far si che tutti abbiamo firmato è che non si fissa un limite di riduzione di co2.
Non c’è accordo su come raggiungere questo obiettivo. La somma di questi obiettivi non consente
pero di stare entro ai 2 gradi. Questo perché si fissano gli obiettivi in maniera autonoma.
Per convincere tutti poi si sono promessi dei soldi (100mld ai paesi emergenti tipo se chiuderete
le miniere di carbone e ridurrete le emissioni). Quindi alla fine qualcuno disse che si promise molto
ma si ottenne poco. A oggi 184 paesi hanno ratificato l’accordo. La Russia non ha ratificato, gli usa
hanno approvato l’accordo di Parigi ma non hanno mai ratificato.
Nel 2016 (cop22), Marrakech
2018 in polonia. Si sentono sempre dire cose alternative. Molto difficile che definisce come si
mette in pratica l’accordo di Parigi. Come si rivedono gli obiettivi e come si danno questi
trasferimenti.
Uno degli elementi di fallimento che si è messo nella relazione finale è che non si è riusciti a stare
dentro i 2 gradi.
IL MECCANISMO EUROPEO ETS
L’Europa è sempre stata una delle più entusiaste aderenti a questi tipi di accordi. Si è data
sempre un ruolo di promozione facendo da esempio per gli altri in modo che cosi gli altri ci
vengano dietro prendendosi anche i costi, ma puntando sui punti positivi della mitigazione e
quindi vedendo queste azioni come opportunità.
Il meccanismo di elezione per l’adesione a questo è il cap and trade. Anche l’Europa stessa alle
volte non si è fidata di questo meccanismo.
Questo è un insieme di operazioni molto importanti. In base ad una direttiva del 2003 dal 2005
nessun impianto può emettere co2 in atmosfera senza certificazione. Ai settori
industriale e termoelettrico. Censire tutti e controllare tutti quello che emettono. Ciò vuol
dire che io che produco cemento mi misuro quanto co2 ho emesso e entro l’anno successivo devo
presentare all’ente preposto i certificati per le mie emissioni.
Ci sono state delle fasi di questo meccanismo 2005-2007 ; poi fase 2008-2012 e una terza
1. I certificati vengono dati inizialmente a titolo gratuito , ma solo quelli relativi alle
emissioni desiderate. Per adottare un approccio prudenziale nella prima fase vengono dati
più permessi di quanti ne sono necessari.
2. Nella seconda fase viene introdotta una novità cioè la bancabilità delle quote , io ti do
questi permessi gratuiti per evitare che il price vada velocemente a zero e ti dico che se non
hai bisogno di annullarli e ti avanzano magari perché hai emesso meno o sei stato più bravo,
non svenderli e non darli via. Tieni presente che stiamo facendo accordi per ridurre
ancora di più le emissioni e quindi tienili che successivamente potranno venirti bene.
3. Le piu importanti modifiche si hanno nella terza fase dove viene fissato un fattore di
riduzione a livello europeo ,si passa ad una locazione dei permessi all’asta. Ci sono delle
eccezioni e il criterio viene differenziato a diversi settori: per quello termoelettrico viene
definito che tutte le quote sono a pagamento; per quello industriale fanno eccezione quelle
che subiscono competizione a livello internazionale (settori dell’acciaio) che mantengono
un allocazione gratuita delle quote.
Come si stabilisce il prezzo della co2.
La co2 è un costo per le imprese e l’effetto per i consumatori finali è che il prezzo sarà più alto.
Questo meccanismo (cap and trade) implica che le regole influenzano i prezzi. Il
prezzo è emesso in €.
Nella prima fase è basso o pari a zero, nella seconda si stabilizza con la bancabilità, alla fine della
seconda fase si accumula un enorme surplus di quote nel mrk e si pensano dei correttivi (ritiro dal
mrk alcuni permessi). L’ impatto sui prezzi, a causa di questo eccesso di offerta, è che
nella terza fase i prezzi rimangono molto bassi , ma non vanno a zero perché c’è la
bancabilità ( tesoretti di permessi per poi rivenderli successivamente ).
Dal 2018 il prezzo sta risalendo perché va in funzione una regola ( market stability reserve )
cioè un meccanismo che toglie un po’ di offerta per cercare di tenere il meccanismo in equilibrio.
Tutto ciò per dire che nel cap and trade, un elemento di difficile gestione è la rigidità della
domanda (offerta) che fa si che il mrk abbia difficolta ad avere prezzi intermedi (il regolatore
fissa la quantità di emissione, ma così non elude totalmente al problema dell’asimmetria
informativa : o a 0 o alti). Spesso quindi il regolatore deve modificare le regole perché il
sistema vada in equilibrio.
Perché c’è un legame così forte tra prezzo della co2 e il mrk dell’energia
elettrica?
Perchè la produzione di elettricità e calore nei settori dell’energia elettrica e
dell’industria contribuiscono alle emissioni co2 per circa il 50%. Quasi il 40% della
NB. il trattato di Lisbona dice anche che gli stati
membri hanno competenza esclusiva sulle fonti
energetiche e sulla composizione del proprio mix
energetico.
Industria in monopolio
Alcuni servizi possono essere erogati solo da un’impresa di solito pubblica. possono esserci due
tipi di monopolio:
- integrazione verticale un’impresa gestisce piu fasi della filiera; la Germania aveva aziende
molto integrate verticalmente, ma più localizzate, più piccole.
- integrazione orizzontale ove l’impresa ha il 100% della quota di mrk di una fase della
filiera. La Francia era un paese dei più integrati orizzontale;
Di solito il monopolio legale è giustificato da condizioni economiche di monopolio
naturale. Questo si ha quando la funzione di costo è subadditiva cioè quando il costo di
produrre un output da una sola impresa è inferiore alla somma dei costi derivati dalla suddivisione
dell’output in un numero di imprese.
Monopolio naturale si ha prevalentemente in un’azienda che ha elevati costi fissi e che produce
economie di scala e di scopo. Il monopolio naturale però, crea inefficienza allocativa.
Tutte le attività del settore energetico sono ad intenso utilizzo di capitale (centrali
nucleari o termoelettriche, costruzioni delle reti di trasporto). È inefficiente avere più gestori,
ne avere due reti di trasporto.
NB. Se vendo ad un prezzo uguale ai costi marginali avrò una perdita proprio
perché i costi medi sono superiori al costo marginale, non riuscirei a coprire tutti i
miei costi fissi. Crea un inefficienza sia allocativa che produttiva.
La filiera dei mercati energetici
Vi sono diverse fasi:
- Produzione e importazione : differenza tra energia elettrica e gas è che la prima è una
trasformazione, mentre il gas è una fonte primaria.
- Trasporto e distribuzione : entrambi attraverso reti, ma il primo sono linee di
interconnessione (tralicci e viadotti); la distribuzione ha una rete piu locale.
- Vendita ai distributori finali : in un mrk in monopolio dove non c’è un attività
commerciale vera e proprio è comunque una fase importante perché misura i consumi del
cliente finale e la fase di predisposizione dei contratti e della fatturazione.
I monopoli nei mercati energetici erano giustificati da :
- elementi di natura economica : presenza di monopoli naturali i quasi tutte le fasi della filiera
- elementi di natura sociopolitica : possibilità di sussidi incrociati finalizzati al raggiungimento
di obiettivi diversi dall’efficienza economica (ad esempio elettrificazione di tutto il territorio, leva di
economia pubblica, controllo di un settore altamente strategico).
Alla fine degli anni 80 con le liberalizzazioni ci sono spinte sia dal punto di vista
tecnologico : che favoriscono la riduzione di economia di scala per alcuni settori in produzione
e vendita (fondamentale è stata l’invenzione del ciclo combinato a gas=costi inferiori rispetto agli
impianti nucleari o a gas). Ciò fa ridurre la fase di monopolio nella produzione , ma anche nella
fase della vendita grazie all’innovazione nelle telecomunicazioni.
Ci sono spinte alle liberalizzazioni anche sociopolitiche , si tratta dell’uscita dello stato dai
settori energetici anche a causa dei segnali di inefficienza di lungo periodo del monopolio
naturale e della presenza dei sussidi incrociati.
IL MERCATO LIBERALIZZATO
Paradigma : Liberalizzare produzione e vendita -> Creare dei mercati: all’ingrosso e retail.
Se il mrk viene liberalizzato posso entrare nel mrk costruendomi la mia centrale elettrica.
Per il trasporto rimane in regime di monopolio.
Per vedere se la liberalizzazione ha avuto successo o no si guarda la lunghezza della filiera = questa
infatti se viene allungata, i costi aumentano. Questi costi sono di due tipi : di transizione ( costi della
liberalizzazione tipo gli studiosi che studiano come fare il mrk, i costi del cambiamento , del
regolatore) e di transazione ( costi legati all’organizzazione, costi legati alla stipula dei contratti e
dei manager).
La liberalizzazione ha successo quando i recuperi di efficienza > costi del cambiamento + transazione. Questa cosa è molto difficile calcolarla.
PILASTRI DEL MRK LIBERO
Efficienza ed integrazione:
¶ efficienza:
- Accesso alla rete alle terze parti non discriminatorio :
- regolazione tariffaria reti : trasparenti ed eque definite da autorità indipendenti
- codice di rete : regole trasparenti e non discriminatorie per tutti gli aspetti del contratto per l’accesso e l’utilizzo della rete.
- Unbundling : separazione dei gestori delle reti
NB. Modi per escludere terzi : attraverso garanzie contrattuali, oppure dire che non c’è
spazio nella rete (fenomeno di congestione di rete ). Per regolare questi punti ci sono i codici di
rete di cui sopra.
- Mercati all’ingrosso : piena liberalizzazione
- TPA : oltre a accesso regolato, certificazione dei gestori di rete
- Unbundling : proprietario: scelta tra ISO (Indipendent System Operator, solo separazione della gestione )
e ITO (Indipendent Trasmission Operator) + separazione funzionale (management, brand unbundling :
obbligare il gestore di rete ad avere un marchio non riconducibile a quello dell’impresa integrata ).
- Mercato Retail : Tariffe regolate ammesse solo come soluzione temporanea, regole per la protezione
dei consumatori , regole per smart metering
- Autorità : Indipendenza non solo dall’industria, ma anche dai governi , aumentate competenze
Clean Energy for all Europeans
È un insieme di regole per garantire la transizione energetica.
È possibile un mercato che garantisca energia che sia competitivo e che vada verso la
decarbonizzazione. Iniziativa molto importante perché prevede 5 direttive, 7 regolamenti e diverse
decisioni. Oggi tra le direttive che prevede ce n’è una sulle rinnovabili e sull’efficienza energetica,
una sulla governance e non ce n’é neanche una sul mercato del gas.
NB. Differenze importanti tra 2020 e 2030 è che per il 2020 si aveva una suddivisione
dell’impegno invece per il 2030 l’obiettivo viene imposto solo a livello europeo.
GOVERNANCE
La governance funziona che ogni stato ha un piano dove deve stabilire come declinare i suoi
obiettivi e come ci si arriva. Nel 2019 la commissione eu valuterà questi piani.
STRATEGIA DI LUNGO PERIODO
Si pensa al 2050 : lungo periodo. Dal 2009 ci si fissa obiettivi di lungo periodo e l’obiettivo è che nel
2050 l’Europa diventi neutrale per emissioni di co2. Gli obiettivi si raggiungono con abbandono
dei carburanti combustibili fossili per usi energetici , efficienza energetica, marginale utilizzo del
gas.
La strategia 2050 è una strategia di elettrificazione dei consumi ( per stare sotto i 2 gradi di aumento temperatura il sistema deve imporre che i mezzi vanno ad elettricità e che gli impianti pure).
NB. Obiettivi 2030 non sono in linea con gli accordi di Parigi.
Nel 2030 scenario ( tecnologie disponibili oggi e come si promuove il passaggio a piu rinnovabili)
nel 2050 (ragioniamo alle tecnologie che avremo per arrivare alla decarbonizzazione completa ).
19/3/19 prof Checchi
IL MERCATO DELL’ENERGIA ELETTRICA
Il mrk dell’energia elettrica si può stoccare in una maniera non facile. Richiede coordinamento elevato.
La filiera elettrica nel dettaglio.
Fasi :
§ Generazione : trasformazione di una forma di energia in energia elettrica. Il mercato è stato liberalizzato alla fine degli anni 90 con una disgregazione orizzontale del monopolista Enel. Oggi il mrk della generazione è competitivo perché su tutta l’energia prodotta l’Enel ne produce solo il 20%, poi c’è l’Eni,
Edison. Ci sono differenze nella la produzione di energia elettrica: costi diversi. Le fonti di produzione non
sono tutte uguali, hanno diverso potere calorifico e emissione di co2. Dividiamo in impianti
termoelettrici o altre fonti. I primi hanno un funzionamento molto complesso (una fonte di calore riscalda la caldaia il vapore fa girare una turbina che genera energia elettrica) la caldaia può essere alimentata in tanti modi. Con l’invenzione delle turbine a ciclo combinato , utilizza sia la turbina a ciclo aperto che una caldaia a vapore, per questo è “combinata”. Impianto a gas a ciclo aperto : più piccolo, impianto che utilizza il gas direttamente alimentando una turbina. Le fonti meccaniche fanno girare la turbina con forza meccanica, esempio impianto idroelettrico o eolico. Altre fonti sono gli impianti fotovoltaici (l’energia solare viene trasformata in energia elettrica direttamente da celle).
Oltre ad avere caratteristiche diverse, gli impianti hanno costi diversi e flessibilità diversa ( capacita
di modificare la produzione o l’accensione tra un’ora e l’altra”).
- Gli impianti baseload hanno costi fissi molto alti e variabili bassi e poca flessibilità come gli impianti a turbine a vapore, impianti nucleari.
- Gli impianti di middle merit hanno costi fissi e variabili alti e una certa flessibilità. Sono questi impianti turbogas.
- Gli impianti di picco hanno costi fissi bassi e variabili alti, ma hanno flessibilità molto alta.
- In tutto ciò le fonti rinnovabili ci sono quelle non programmabili (luce del sole o vento) o quelle programmabili (bacini). Gli impianti di rinnovabili non programmabili hanno un costo variabile di produzione quasi nullo, ma costi fissi molto elevati. Avendo costi fissi molto elevati verrebbe da metterli nei baseload ma non hanno una programmabilità quindi restano fuori d questa classificazione.
§ Vendita all’ingrosso : commercializzazione dove si fronteggiano un produttore o importatore con un
distributore. Nel mrk all’ingrosso oltre a produrre energia si puo anche importarla. Un’altra differenza sono
le attività di trading prima di arrivare al cliente finale quindi i volumi di questa fase sono maggiori che quelli nella fase di generazione. Vendita all’ingrosso avviene tramite borsa dell’energia tramite contratti bilaterali.
Il soggetto che acquisisce tanto in Italia è l’acquirente unico che è un soggetto inventato che ha il
compito di acquistare energia elettrica per i clienti che non sono mai andati sul mrk libero. Fino al
2007 non tutti potevano scegliersi il fornitore. Dal 2007 si puo scegliere il fornitore, se non lo si sceglie
continua ad essere fornito da quello precedente (chi aveva la rete e che era anche il
distributore) attraverso una società separata, ma questa società separata poteva acquistare
energia solo dall’acquirente unico.
§ Trasmissione e distribuzione : sono le fasi in monopolio. Trasmissione solo terna o quasi. Sulla distribuzione ci sono diversi attori per il cosiddetto brand unbundling. La trasmissione consiste nel trasporto fisico del energia elettrica dagli impianti di produzione alle reti di distribuzione locale. Avviene tramite rete di trasmissione nazionale (RTN). Avviene su linee elettriche ad alta e altissima tensione. Il gestore della rete ha due responsabilità : garantire che il nuovo entrante abbia le stesse possibilità rispetto all’Enel, e che
io abbia la sicurezza che quando schiaccio il tasto abbia sempre energia. Quest’ultimo si chiama
dispacciamento : decide chi deve produrre in modo che si copra la domanda di en elettrica in più e le sue
variazioni; questo viene garantito da Terna e impartisce ordini agli impianti di produzione che
forniscono oltre ad energia elettrica anche servizi ausiliari. Oggi chi gestisce la trasmissione nazionale
è Terna. Terna è posseduta da una quota pubblica e privati. Anche se con la Golden share permette
all’azionista pubblico di avere il controllo e potere superiori anche se non ha la maggioranza delle
azioni.
§ Vendita : fase in cui si relaziona un venditore con un cliente finale.
26/3/19 Checchi
L’energia elettrica oggi è commercializzata come una commodities, ci sono mercati fisici, e finanziari di derivati (scommesse sul prezzo che si basano sul mercato fisico del giorno prima). Esistono tanti operatori (trader, operatori, broker, borse organizzate).
L’energia elettrica è trattata come una commodity, ma non lo è veramente perché ha delle
caratteristiche particolari perché in parte il mrk è regolato in modo da risolvere le tipicità dell’energia
elettrica. La prima peculiarità è quella di una domanda che cambia molto , è volatile (la domanda è
diversa di ora in ora, che siamo di estate o in inverno o che siamo nel weekend o durante la
settimana ). È interessante che negli ultima anni, il giorno in cui si domanda piu energia, è quasi
uguale tra estivo e invernale. Le variazioni grandi si hanno per l’industria e per i comportamenti umani.
Se noi vogliamo che quando c’è il picco di domanda ci siano impianti che riforniscano questa
domanda, sappiamo che ci saranno impianti che lavoreranno solo per rifornire i picchi, cioè
pochissime volte l’anno. Esiste il problema di come garantire la presenta di impianti che
riforniranno i picchi di domanda. Le attività che servono per coordinare il sistema attorno alla rete
sono appunto le attività di dispacciamento.
Diverse tecnologie hanno strutture di costo diverse e struttura di flessibilità diverse. I grossi
impianti di carbone e nucleare hanno costi fissi molto alti e variabili molto bassi. Piu ci si sposta
verso i middle merit e piu si riducono i fissi e aumentano i variabili. Nei costi fissi=costruzione
dell’impianto, nei variabili=manutenzione e combustibile. Gli impianti piu grandi hanno costi fissi
elevati e sono meno flessibili. Gli impianti rinnovabili hanno costi fissi elevati e i variabili quasi
zero. La caratteristica è che non sono programmabili.
Un parco ottimo è un mix di tecnologie di base e di punta. Deve contenere diversi impianti
che producono con diverse tecnologie con diversi costi fissi e variabili. Si definisce ottimo un sistema di
macchine che consente di minimizzare il costo complessivo di generazione. Qual è l’indicatore
del mercato attraverso cui si esprime? Ovviamente il prezzo. Quindi a guidare le scelte degli
investitori è il prezzo. Se io voglio investire in un impianto di punta che funzionerà solo 10 ore, lo
farò solo se mi conviene solo se mi copre i costi variabili e fissi. È un prezzo che ha una volatilità
intrinseca per coprire i costi degli impianti. La volatilità fa gola ai trader. Un meccanismo per far
alzare i prezzi è la sottrazione di un impianto di base dal mercat o (cosi faccio operare gli impianti di
punta che chiedono un prezzo piu elevato ). Arrivare ad una competitività è difficile perché prima c’era
un monopolio e comunque dopo sono rimaste delle alte barriere all’entrata.
Quindi il prezzo deve essere calibrato per coprire tutti i costi. per misurare questo gli
investitori usano l’indicatore lcoe (fatta di solito da price taker): si tratta di indicatori che presuppongono
scenari futuri. Consiste in un indicatore di cash flow. Si prende l’investimento e la somma dei costi di
gestione e si rapportano alla produzione elettrica. Se il costo supera il ricavo atteso allora
l’investimento non è remunerativo. Un nucleare sta bene con un prezzo piu basso e competitivo di
piu che un impianto rinnovabile. Questo indicatore è utilizzato anche per vedere se conviene realizzare o
no impianti rinnovabili. Pero non include esternalità né i costi di rete.
Il concetto è l’ordine di merito cioè ordine degli impianti in base alle offerte sul mercato. Se nei
mrk non liberalizzati gli impianti vengono messi in funzione attraverso una programmazione che
tiene conto di tutti gli elementi, sui mercati liberalizzati vengono mesi in funzione attraverso un
ordine di merito, cioè per chi offre un prezzo piu basso.
Quando si commercializza energia elettrica non si vende o compra solo la commodities, ma
anche il diritto di immettere o prelevare dalla rete. Nei mrk dell’energia quasi sempre l’acquisto
della capacita di trasporto avviene in maniera contestuale alla compravendita dell’energia elettrica. Quando
siamo nel mrk decidiamo quali impianti producono in base ad una variabile economica che è il
prezzo offerto sul mrk cioè in base all’ordine di merito. Questo ha delle implicazioni enormi : la
principale è che questo fa si che quando noi lasciamo programmare la produzione di en elettrica al
mrkt non teniamo conto della presenza della rete e delle congestioni di rete. SITUAZIONE :
Immaginando l’Italia, una situazione in cui tutti gli impianti sono localizzati al sud mentre le aziende che consumano sono al nord. Se noi lasciamo fare al mrk l’ordine di merito economico prevedrà un accensione di tutti gli impianti al sud e nessuno al nord. Poi pero succede che tutti gli impianti al sud si accendono e immettono in rete, le aziende del nord prendono dalla rete e dopo un po la rete si congestiona. Questa è la
più tipica presenza delle congestione. C’è un mancato coordinamento. Questo si risolve in 2 modi:
1. Attraverso assegnazione esplicita del diritto di utilizzo della rete : prevede che noi
conosciamo gia le zone di mrk che possono essere congestionate e l’utilizzo della rete tra
queste zone viene allocata sul mrk separato rispetto a quello dell’energia. Avremo due
mercati : dove si da il diritto della capacita e uno in cui si autorizza il consumo. Accade
principalmente nel mrk del gas nell’en elettrica è piu raro. Vuol dire che se io sono un impianto
nel sud italia dovrei prima comprare il diritto di utilizzo della capacità di trasporto e poi
sull’altro il diritto di vendere l’energia elettrica. Sui mrk dell’en elettrica si assegnano in
maniera esplicita i diritti di interconnessioni tra stati membri. Oggi le aste esplicite sono gestite da soggetti istituzionalizzati a livello europeo.
2. Assegnazione implicita : è la vendita congiunta dei diritti di capacità con il mrk dell’energia
elettrica. Per risolvere congestioni si usano i prezzi zonali. Il gestore del mrk può andare a
vedere come il mrk dispaccerebbe gli impianti e se vede la presenza di congestioni tra zone
può dividere in due il mrk e quindi fare un ordine di merito differenziato tra gli impianti che
stanno al nord e quelli che stanno al sud. Cosi otteniamo una curva di offerta con gli impianti
economici al sud che incontra la domanda di chi domanda al sud (bassa) e di chi esporta verso nord. Al nord avremo una curva di offerta data dalla capacità di esportazione dal sud piu gli impianti del
nord che incontrano la domanda del nord. ci attendiamo cosi un prezzo piu elevato al nord.
Fare un mrk zonale implica due cose:
1. Organizzazione del mrk : quando si negozia sul quel mrk dobbiamo dire chi siamo e dove è
localizzato il nostro impianto di produzione o consumo, non solo il nostro prezzo
2. La seconda è che il prezzo che noi commercializziamo sarà diverso a seconda di dove
produciamo o immettiamo energia elettrica.
Il mrk italiano è un mrk zonale dove le zone sono 6 : poi si è fatto un sistema misto cioè il p è un p
zonale per chi vende e un p unico per chi compra energia elettrica. Dal punto di vista di avere una
gestione implicita per i mrk zonali è che non si può partecipare in maniera anonima. Si deve sapere
chi siamo e dove immettiamo o preleviamo en elettrica. Questo sistema si chiama central disptc
per risolvere congestioni. Ci sono altri tipi di mkt europei che sono piu incentrati sul self dispact cioè dove
i mrk sono veramente anonimi e il gestore della rete non si preoccupa delle congestioni. L’obiettivo
pero è quello di creare un mrk unico. A partire dal 2009 si è messo in atto un meccanismo per arrivare
appunto al mrk unico. Sul mrk giornaliero si è introdotta una modalità di risoluzione implicita delle
congestioni tra paesi.
E come si fa gestione implicita quando i mrk sono separati? Avviene in un modo simile a quello che
si fa in Italia, ma con il sistema del market coupling (cioè risolvere le congestioni attraverso il mrk
stesso, le borse si uniscono e gestiscono queste attraverso aste implicite ). Se noi immaginassimo
un mondo senza congestioni se l’unità più economica si trova in Finlandia io posso farlo proprio perché i mercati si mettono tutti insieme.
TECNOLOGIA NUCLEARE
Ci sono tecnologie diverse: reattore ad acqua leggera è il piu utilizzato. La Francia invece ha
implementato solo una tipologia di tecnologia e questo le ha permesso di abbassare i costi e di fornire en elettrica a bassissimo prezzo. I progetti piu importanti riguardano produrre energia dalla fusione (molto difficile e non è ancora in commercio e in utilizzo) invece che da una fissione. Il paese che ha piu uranio è l Australia ma non è quello che ne produce di piu perché quello che ne produce di piu è il Kazakhistan. Le fonti di uranio hanno il migliore sistema di approvvigionamento. Questo perché sono paesi in aree geografiche diverse e sono paesi politicamente stabili. Chi ha l’uranio non produce per forza nucleare, ma hanno semplicemente la materia prima e questo è cosi solo per motivi politici.
I RISCHI
All’interno di una centrale nucleare si producono residui che sono radioattivi, che di solito sono naturali anche se una parte è creata dall’uomo cioè è artificiale.
Relazione tra la dose e il rischio di cancro: piu alte radiazioni provocano la morte immediata o il cancro. A livelli piu bassi accade un livello stocastico. Piu aumentano i livelli di radiazioni e piu aumenta la probabilità di incorrere in un tumore. Gli impianti nucleari sono sicuri? Ci sono pochi incidenti ma le conseguenze possono essere molto gravi. Il rischio non è mai 0.
Nel 1986 con l incidente di Chernobyl crolla l unione sovietica. Era un reattore abbastanza sperimentale. Era un reattore che non aveva un edificio di contenimento che potesse fermare le particelle radioattive dall’uscire. L’unione sovietica cercò di mascherare tutto l’incidente.
Nel 2011 Fukushima. È stato causato dal un evento naturale. Delle esplosioni hanno forato l edificio di contenimento e le radiazioni sono uscite. Le persone sono state evacuate e la percentuale è del 10% rispetto a quella di Chernobyl.
I rifiuti radioattivi. Sono solidi e quando il combustibile è esaurito e poi messi in barili. La maggiorparte dei rifiuti sono a vita breve e poi quelli più pericolosi sono un 10% che rimangono radioattivi per 100anni.
I BENEFICI DEL NUCLEARE
I paesi si interessano al nucleare perché per svilupparsi i paesi hanno bisogno dell’accesso all’energia elettrica. Molti paesi sono ancora al buio, che non hanno accesso all’elettricità. La spinta in generale quindi è incrementare l’energia. I paesi che si interessano al nucleare maggiormente sono i paesi in via di sviluppo.
Un altro motivo è riferito al cambiamento climatico. Il nucleare è una tecnologia a bassissime
emissioni di co2. Il giudizio sul nucleare tra le associazioni ambientaliste è diviso : alcune sono contro,
altre lo sostengono. La Francia produce bassissime emissioni perché va quasi tutta a nucleare. La peggiore
è la polonia perché brucia tantissimo carbone.
Il costo dell’installazione delle rinnovabili è sceso ma il prezzo dell’energia elettrica non è sceso.
GLI ASPETTI ECONOMICI
Le centrali nucleari costano tantissimo da costruire e poco da tenere in esercizio. Le centrali di gas
invece il contrario, costano poco da avviare, ma tantissimo da tenere in esercizio. I ritardi in fase di
costruzione comporta un sacco di soldi da pagare. Per un investitore privato è abbastanza difficile investire
sul nucleare. Costruire una centrale nucleare costa diversamente a seconda del posto perche ad esempio in
Asia hanno continuato a costruire menta europa e america hanno smesso piu o meno alla fine degli anni
80. Questo porta il costo inferiore in asia e maggiore in europa. Inoltre, più è alto il costo del denaro e
meno è competitivo il nucleare.
I costi di sistema
Uno studio dell’ocse ci dice che i costi del sistema aumentano con la penetrazione delle rinnovabili. Questo perche c’è un effetto che le rinnovabili danno elettricità quando c’è sole e vento e questo fa diminuire il valore dell’elettricità perché questa assume valore quando ce ne’è bisogno non quando non ce ne è bisogno.
Il punto è che occorre vedere i costi di sistema. Quelli del nucleare sono abbastanza bassi, ma ha
bisogno di una rete robusta. un nuovo modello di iniziamento è quello del build own operate dove in
pratica un paese costruisce una centrale in un altro paese e il paese si impegna a comprare energia prodotta da quella centrale ad un determinato prezzo.
CHI VENDE REATTORI
I russi stanno dominando il mercato. Propongono dei pacchetti che prevedevano i finanziamenti mentre gli occidentali offrono solo la tecnologia e non anche i finanziamenti. Di solito ognuno costruisce a casa propria ma la russia con questo modo sta andando un po ovunque. La cina inizia ad esportare perche ha visto i modelli russi e americani, li ha copiati e ora li esporta, soprattutto in africa.
LE PROSPETTIVE
Il ruolo del nucleare nel tempo è decrescente. Soprattutto nei paesi sviluppati, nonostante la capacita
impegnata resti uguale. Anche se il fabbisogno di energia cresce, il nucleare scende. Le previsioni in
termini di produzione: la capacità installata è minore ma la produzione è maggiore perché le centrali producono tantissima energia rispetto alla loro capacità installata.
CONCLUSIONI
Alla fine, si tratta di scelte politiche ed è difficile immaginarsi il futuro perché dipende comunque
dalla politica energetica futura. Inoltre, lo sviluppo di una tecnologia avanzata è un importante fattore per
i paesi sviluppati. Ovviamente la crescita del nucleare ha bisogno di politiche specifiche.
2/4/19 lezione Checchi
MERCATO DEL GAS NATURALE
Il gas si misura in massa e non in volume. La filiera è molto simile a quella dell’energia elettrica
anche se ci sono diverse differenze.
C’è una fase di approvigionamento (produzione nazionale e importazione): questa è una fase
liberalizzata, ma anche regolamentata nel senso che le attività sono libere, ma ad esempio la
produzione ha bisogno di un’autorizzazione cosi come per l’importazione.
Fase di infrastruttura : Il trasporto e lo stoccaggio sono regolate e quelle della vendita
all’ingrosso e al dettaglio sono liberalizzate.
La produzione di gas : si estrae da giacimenti sotterranei. LA tecnologia è complessa ma il
principio è semplice: viene tirato fuori attraverso la pressione da sottoterra.
