08/01/2015 - Energia elettrica: dove e come agire per ridurre i costi - A parlarcene Massimo Gallanti, Direttore Sviluppo dei Sistemi Energetici - RSE

Con la pubblicazione della monografia "Energia elettricaEnergia elettrica
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W., anatomia dei costi" RSE si è posto fra gli obiettivi la descrizione dei meccanismi che concorrono alla formazione del costo dell’elettricità nel nostro Paese (uno dei più alti in Europa). Quali le cause principali e le azioni che potrebbero portare ad un'inversione di tendenza nei prossimi anni?

La monografia RSE presenta i costi della bolletta elettrica nazionale (cioè l’esborso complessivo di tutti i consumatori) suddivisi secondo le principali voci che caratterizzano la fornitura elettrica. Nel 2013 l’esborso complessivo pagato dai consumatori elettrici è stato pari a circa 55 miliardi di euro.

La suddivisione percentuale tra le varie voci di costo è riportata nella figura sottostante.

Si osserva che le voci di costo interessate dalla competizione del mercato del sistema elettrico sono i costi di approvvigionamentoapprovvigionamento
Insieme di attività finalizzate al reperimento dei quantitativi materie prime necessarie allo svolgimento delle attività economico-produttive di un Paese consumatore. e vendita e quelli di dispacciamentodispacciamento
Energia elettrica:
Attività di gestione, istante per istante, dei flussi di energia elettrica consumata e dei flussi di energia elettrica prodotta in modo da garantire un costante equilibrio tra domanda e offerta. L'energia elettrica, infatti, è un bene che non si può immagazzinare, quindi a fronte di una richiesta deve esserci necessariamente un punto di produzione in tempo reale. Queste operazioni, molto complesse, sono svolte da Terna.
Gas naturale:
Attività di gestione del sistema di trasporto e distribuzione del gas per rendere disponibile, in qualsiasi momento e in ogni punto della rete, la quantità di gas richiesta., che insieme costituiscono solamente il 43% della bolletta complessiva.

Ripartizione costi bolletta elettrica 2013

Gli altri costi (rete, oneri generali di sistema e fiscalità) sono soggetti a regime amministrato e pertanto su di essi la competizione del mercato non ha effetto.

Dalla ripartizione dei costi riportata in figura inoltre si evince che quasi un quarto della bolletta nazionale serve a pagare gli oneri generali di sistema, di questi quasi il 93% è destinato all’incentivazione delle fonti rinnovabilifonti rinnovabili
Una risorsa è detta rinnovabile se, una volta utilizzata, è in grado di rigenerarsi attraverso un processo naturale in tempistiche paragonabili con le tempistiche di utilizzo da parte dell'uomo. Sono considerate quindi risorse rinnovabili:
- il sole
- il vento
- l'acqua
- la geotermia
- le biomasse e delle fonti assimilate alle fonti rinnovabili (c.d. CIP6). Il peso della fiscalità generale (accise e IVA) è a sua volta rilevante, incidendo per il 17% sulla bolletta complessiva.

Come ridurre il peso della bolletta nazionale?

In primo luogo occorre sottolineare che riduzione della bolletta non vuol dire spostare i costi da una categoria di consumatori ad un’altra (es. dalla grande industria ai consumatori domestici) oppure differire gli esborsi nel tempo (come nel caso dei provvedimenti “tagliabollette” del Decreto legge competitività 91/14), bensì ridurre a monte i costi che determinano l’esborso complessivo da parte dei consumatori.

Considerando che la struttura dei costi del sistema elettrico è caratterizzata da una quota rilevante di costi di investimento (es. costi di rete, costi degli impianti di generazione) il loro ammortamento incide sul costo della bolletta negli anni. Tuttavia esistono alcuni spazi per una riduzione nel breve termine.

Ad esempio la diminuzione del costo del gas naturalegas naturale
Idrocarburo che ha un'origine simile al petrolio, che si forma a partire dalla decomposizione anaerobica (cioè in assenza di ossigeno (O2) di microorganismi, attraverso processi biologici avvenuti nel corso delle ere geologiche. La composizione del gas naturale varia notevolmente a seconda del sito di formazione, ma in genere presenta un'alta percentuale di metano (dal 70 al 95 %), anidride carbonica (CO2CO2
Gas inodore, incolore e non infiammabile, la cui molecola è formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È uno dei gas più abbondanti nell'atmosfera, fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali (fotosintesi e respirazione).
), azoto (N2) e idrogeno solforato (H2S). e la conseguente riduzione del costo di produzione dei gruppi a ciclo combinatociclo combinato
Si parla di ciclo combinato quando i gas di scarico in uscita da una turbina a gas vengono impiegati come sorgente di calore per un ciclo a vapore, essendo a temperatura molto alta (circa 600°C). Si tratta in pratica di far funzionare in cascata una turbina a gas e un impianto a vapore, ottimizzando in questo modo il recupero delle 'potenzialità energetiche' dei gas di scarico (la conversione in energia meccanica è tanto più efficiente quanto più i di scarico sono caldi). a gas ha già comportato una diminuzione del prezzo dell’energiaenergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J) sulla borsa elettrica, dove i cicli combinati sono i gruppi marginali. Sul fronte delle regole di mercato, l’accorciamento del tempo che intercorre tra la chiusura dei mercati a termine (gate closure) e la fornitura dell’energia, imposto dalla convergenza dei mercati europei, consentirà di effettuare previsioni di produzione e consumo più accurate, con un contenimento della quantità di riserva approvvigionata da Terna e conseguente contrazione dei costi di dispacciamento. Sempre sul versante dei costi di dispacciamento, una più chiara definizione dei tipi di servizio richiesti da Terna può aumentare la competitività tra gli operatori che offrono tali servizi ed abbassare il prezzo del loro approvvigionamento (si veda al riguardo la riduzione dei costi recentemente ottenuti sul servizio di “interrompibilità senza preavviso”).

L’elevata presenza dei cicli combinanti a gas naturale (dotati di ottima flessibilità operativa) potrà rappresentare un vantaggio competitivo per l’Italia traguardando l’obiettivo futuro di un mercato elettricomercato elettrico
Mercato dove si effettua l'acquisto e la vendita di energia elettrica attarverso un sistema di contratti bilaterali o attraverso la borsa elettrica. Il prezzo viene determinato dall'incontro tra la domanda e l'offerta di energia elettrica da parte dei vari operatori che vi partecipano. europeo unico ed integrato?

Negli anni a venire il sistema elettrico nazionalesistema elettrico nazionale
È l'insieme degli impianti di produzione, delle reti di trasmissione e distribuzione, dei servizi ausiliari, dei dispositivi di interconnessione e dispacciamento di energia elettrica situati sul territorio nazionale. ed europeo avrà sempre più bisogno di flessibilità per far fronte alla prevista ulteriore crescita di produzione da fonti rinnovabili non programmabili. I cicli combinati italiani possono essere una risorsa importante per tale scopo e pertanto devono essere opportunamente valorizzati. In particolare è necessario procedere con l’integrazione dei mercati europei, per arrivare a mercati regionali dei servizi di dispacciamento, nei quali le unità di produzione flessibili possono offrire i propri servizi di bilanciamentobilanciamento
Servizio svolto dal gestore della rete elettrica al fine di mantenere l'equilibrio tra l'energia immessa e quella prelevata. a tutti i TSO dei Paesi coinvolti nello stesso mercato regionale.

Secondo la monografia, grazie alla ricerca e all’innovazione tecnologica nel settore energetico, l’Italia potrebbe risparmiare 3,5 miliardi l’anno (quasi il 7% della bolletta energetica nazionale). Quali le azioni prioritarie da mettere in atto?

Troppo spesso quando si affronta il tema della riduzione della bolletta si trascura il contributo fornito dalla ricerca e dall’innovazione tecnologica. Forse perché i risultati che ne derivano sono, per loro natura, riscontrabili nel medio termine mentre il mercato è sempre alla ricerca di soluzioni dall’effetto immediato. Nella monografia abbiamo dedicato un capitolo alle ricadute sulla bolletta dell’innovazione tecnologica, ponendoci in una prospettiva di medio termine, prendendo in esame i contributi per il raggiungimento dei nuovi obiettivi di decarbonizzazione del sistema energetico che l’Unione Europea sta fissando per il 2030.

I settori in cui si attendono risultati da parte dell’innovazione tecnologica sono molteplici e riguardano l’intera filiera del sistema elettrico.

Nuovi materiali e processi di produzione consentiranno di realizzare una maggiore efficienza, sia nella fase di conversione dell’energia (ad esempio, materiali per temperature più elevate, meglio resistenti ad ambienti aggressivi, consentono un incremento dei rendimenti dei cicli termodinamici), sia nel suo utilizzo finale (ad esempio, nuovi materiali con migliori proprietà termiche e ottiche per gli involucri degli edifici, nuovi fluidi di lavoro e cicli termodinamici per le pompe di calore reversibili, processi più efficienti per le industrie maggiormente energivore).

Grazie alla disponibilità di nuovi materiali (es. materiali per celle fotovoltaiche) e all’ottimizzazione dei processi produttivi delle tecnologie, si potrà ottenere anche una riduzione del costo dell’energia da fonti rinnovabili, incrementando i rendimenti di conversione e abbattendo i costi di investimento. Parimenti, l’auspicata diffusione di sistemi di accumulo elettrochimico per fronteggiare la produzione intermittente delle fonti rinnovabili non programmabili dipenderà dalla disponibilità di nuove tecnologie che consentano un abbattimento dei costi degli accumuli.

Nel settore della rete di trasmissionetrasmissione
Attività di trasporto dell'elettricità sulla rete a partire dai centri di produzione sino ai centri di utilizzo. Il maggiore proprietario della rete di trasmissione nazionale dell'energia elettrica ad alta tensione è Terna. le attività di ricerca e di innovazione dovranno indirizzarsi verso una progressiva eliminazione dei colli di bottiglia fra le aree di rete più critiche, limitando i costi di investimento in nuovi corridoi. Tale obiettivo può essere raggiunto cercando per quanto possibile di ottenere una maggiore capacità di trasporto mediante il miglioramento delle linee esistenti, ricorrendo a nuovi materiali per i conduttori, applicando soluzioni HVDC ove risulti conveniente, adottando sistematicamente nella gestione metodi di tipo probabilistico, ove avessero raggiunto la necessaria maturità, in affiancamento ai tradizionali approcci deterministici, e applicando pure sistematicamente il Dynamic Thermal Rating.

La modernizzazione delle reti di distribuzionedistribuzione
Attività di trasporto (di elettricità o di gas) agli utilizzatori finali attraverso le reti di distribuzione. (smart grids) rappresenta una necessità a fronte dell’incremento della generazione di piccola taglia di tipo aleatorio connessa a tali reti e del coinvolgimento degli utenti nel mercato dell’energia. La ricerca in questo settore è molto attiva e fornirà da un lato innovative soluzioni per il controllo delle reti, nuove tecniche di comunicazione e sensoristica avanzata; dall’altro, metodi e criteri di valutazione costi-benefici atti a indirizzare le scelte progettuali e gestionali verso direzioni di volta in volta più efficaci.
Questo bagaglio di soluzioni e di metodologie porterà al contenimento dei costi di investimento delle reti di distribuzione e della relativa componente in bolletta a copertura di tali costi.

Nella determinazione dei costi complessivi delle diverse tecnologie energetiche, lo studio RSE oltre alla valutazione del LCOE - Levelized Cost of Electricity, ha tenuto conto anche delle esternalità ambientali.
I risultati ottenuti permettono di definire quali sono le tecnologie più “virtuose” in assoluto? Quanto dipendono dal contesto?

Per la valutazione dei costi delle esternalità della generazione elettrica, nella monografia RSE si è fatto riferimento ad una metodologia che quantifica le esternalità delle emissioni atmosferiche. Si tratta di una metodologia ormai consolidata, messa a punto dalla comunità scientifica nell’ambito della famiglia dei progetti Externe, basata sull’approccio del “percorso degli impatti” (impact pathway), i cui passi sono illustrati nella figura seguente.

La metodologia permette di valutare, in termini monetari, i costi esterni relativi alle emissioni atmosferiche per le differenti tecnologie di produzione, differenziando tra i costi relativi alle diverse fasi del ciclo di vita (upstreamupstream
Operazioni svolte 'a monte', ovvero prima di una determinata fase presa come riferimento. Per esempio, nell'industria petrolifera, se si considera il trasporto del greggio, le attività di ricerca, perforazione e produzione saranno indicate come attività di upstream, perché sono precedenti al trasporto stesso., trattamento, trasporto e stoccaggiostoccaggio
Attività di raccolta e deposito di una determinata risorsa. , costruzione, esercizio).

La metodologia valuta il danno sulla salute differenziando tra inquinanti atmosferici con effetto a scala locale e inquinanti atmosferici con effetto a scala globale. Il danno dovuto agli inquinanti su scala locale e il loro relativo costo esterno è fortemente dipendente dal luogo in cui l’impianto è stato costruito e dalle caratteristiche dell’area circostante. Ad esempio, il costo esterno per l’esercizio di un impianto che utilizza fonti fossili è tanto maggiore quanto più l’impianto è collocato in prossimità di un’area fortemente antropizzata. La seguente tabella riporta una valutazione dei costi esterni di alcune tecnologie di produzione elettrica con il confronto con il classico costo di produzione (LCOE – Levelized Cost of Electricity*). E’ interessante osservare che l’ordine di meritoordine di merito
L'ordine con il quale il Gestore del mercato elettrico stabilisce quali impianti far produrre per soddisfare il fabbisogno di energia, minimizzandone il costo totale. Il Gestore, infatti, raccoglie le offerte da ciascun impianto di generazione compilando un ordine di merito economico a partire dalle offerte più basse e poi stabilisce il programma di produzione per il giorno successivo. tra produzione a carbonecarbone
Il carbone è una roccia sedimentaria composta prevalentemente da carbonio, idrogeno e ossigeno. La sua origine, risalente a circa 300 milioni di anni fa, deriva dal deposito e dalla stratificazione di vegetali preistorici originariamente accumulatisi nelle paludi. Questo materiale organico nel corso delle ere geologiche ha subito delle trasformazioni chimico-fisiche sotto alte temperature e pressioni. Attraverso il lungo processo di carbonizzazione questo fossile può evolvere dallo stato di torba a quello di antracite, assumendo differenti caratteristiche che ne determinano il campo d'impiego.
I carboni di formazione relativamente più recente (ovvero di basso rango) sono caratterizzati da un'elevata umidità e da un minore contenuto di carbonio, quindi sono 'energeticamente' più poveri, mentre quelli di rango più elevato hanno al contrario umidità minore e maggiore contenuto di carbonio. e produzione a ciclo combinato si inverte se al LCOE si somma il relativo costo esterno.

*LCOE - Levelized Cost of Electricity, ovvero il prezzo di vendita necessario per coprire i costi attualizzati di costruzione ed esercizio dell’impianto durante la sua vita tecnica.

Grazie anche al patrocinio di RSE ed al suo personale contributo è disponibile Eureka www.progettoeureka.it, uno strumento web per stimare il livello di sostenibilità energetica delle differenti fonti di generazione elettrica, che coinvolge l’utenteutente
Soggetto che consuma elettricità o gas. in un percorso virtuale permettendogli di simulare la realizzazione di un ipotetico impianto energetico in un contesto geografico specifico.
Come giudica lo strumento e come ritiene possa essere messo in relazione con quanto emerso dallo studio RSE?

Eureka è il frutto di un’esperienza unica nel suo genere: alla sua realizzazione hanno contributo, in modalità collaborativa, numerosi esperti, che hanno garantito un’ottima copertura delle competenze richieste per l’analisi di sostenibilità delle diverse tecnologie di produzione elettrica.

Eureka si presenta come un ambiente integrato nel quale l’utilizzatore è grado di svolgere facilmente simulazioni di tipo “what-if”, grazie alla disponibilità di strumenti di supporto quali mappe cartografiche, atlanti eolici, ecc, immediatamente accessibili all’interno dell’ambiente. Lo strumento permette di svolgere un’analisi “multi criterio” prendendo in considerazione obiettivi anche tra loro in conflitto.

Tale approccio si sposa con quello adottato nella monografia RSE dove, per una stessa tecnologia di produzione, si valuta sia il costo di esercizio convenzionale (che considera esclusivamente i costi sostenuti dall’investitore), sia il costo esterno legato alle emissioni atmosferiche. Su questi temi la collaborazione tra RSE e Eureka continuerà anche nei mesi a venire, estendendosi alla valutazione di altre esternalità, anche positive, proprie del sistema elettrico (es. i servizi, la sicurezza e l’adeguatezza del sistema elettrico nazionale – equiparabili a beni pubblici – garantiti dalle tecnologie di produzione programmabili).

Massimo Gallanti
Direttore Sviluppo dei Sistemi Energetici - RSE