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Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
“Meccanismi flessibili di applicazione del
Protocollo di Kyoto: i permessi negoziabili”
Chiara Mocenni
In collaborazione con:
Emiliano SparacinoCostanza BelliniNicola HazbounCarmine Lianza
Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009 1
• Si propone come un accordo internazionale con l’obiettivo di ridurre le emissioni globali del diossido di carbonio (CO2) ed altri cinque gas serra. È stato stipulato nel 1997.
• È entrato in vigore il 16 febbraio 2005 e prevede una riduzione delle emissioni
del 5,2% rispetto a quelle del 1990, nell’arco temporale 2008-2012.
• Predispone di strumenti denominati “meccanismi flessibili”: strumenti economici mirati a ridurre il costo complessivo d’abbattimento delle emissioni di gas serra.
Il meccanismo flessibile “Emission Trading” costituisce parte centrale del Protocollo di Kyoto
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1. Il Protocollo di Kyoto
Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-20093
1.1 Emission Trading
• Prevede l’istituzione di un mercato di “permessi negoziabili di emissione”, in virtù del quale gli stati possono acquistare “permessi” di emissioni da altri stati che riescano a ridurre le proprie emissioni di un quantitativo maggiore di quello richiesto loro dal Protocollo.
• È lo strumento prescelto dalla Comunità Europea.
Modello del mercato dei permessi e l’assegnazione iniziale dei permessi per valutare gli effetti del
Protocollo di Kyoto nel caso in cui esso fosse stato attivato, nell’Unione Europea, nell’arco temporale 1996-2003.
I paesi europei presi in considerazione sono: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Italia, Irlanda, Lussemburgo,
Olanda, Regno Unito, Spagna e Svezia.
Viene fissato un tetto massimo alle emissioni dei paesi facenti parte
dell’Unione Europea.
Inizialmente i permessi sono distribuiti attraverso il
criterio “Granfathering” e/o il meccanismo d’asta.
1. Il Protocollo di Kyoto
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Propensione all’investimento
•Ha come obiettivo la caratterizzazione di ciascun paese in termini delle politiche di investimento in tecnologie alternative.
La funzione di propensione all’investimento del paese p al
tempo t.
valore normalizzato dell’ indicatore i-esimo del paese p al
tempo t
peso associato all’indicatore i-esimo
Numero degli indicatori = 12
• Rappresenta il comportamento dei singoli paesi nei confronti delle politiche di riduzione delle emissioni di CO2.
I
i
tipi I
1,tpY
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Indicatori
• Si basano su dati reali reperiti dai siti ufficiali dell’ONU, Unione Europea e EuroStat e fanno riferimento all’arco temporale 1996-2003.
• Per ogni indicatore è stato fissato un obiettivo (massimizzazione o minimizzazione) e sono stati normalizzati.
1.Emissioni totali di gas serra (tonnellate); (min)2.Andamento del PIL (%); (max)3.Consumo energetico finale per il settore dell’industria (3.1), trasporto (3.2), uso domestico (3.3), servizi (3.4) e agricoltura (3.5) (1000 tonnellate di olio equivalente); (min)4.Percentuale di elettricità generata dalle energie rinnovabili (%); (max)5.Calore combinato con la generazione di potenza (% della generazione lorda dell’elettricità); (max)6.L’intensità di CO2 nel consumo energetico (% rispetto al 1995); (min)7.L’intensità energetica nell’industria (% rispetto al 1995); (min)8.L’intensità energetica dell’economia (Kgoe per 1000 €); (min)
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Gli indicatori min/max
Trend Performance
Emissioni totali di gas serra min
↓ -0,27% √ 0,15
Andamento del PIL max ↑ +8,24% √ 0,15
Consumo energetico finale per l’industria
min
↑ +3,88% 0,035
Consumo energetico finale peril trasporto
min
↑ +8,08% 0,035
Consumo energetico finale perl’uso domestico
min
↑ +8,10% 0,035
Consumo energetico finale per l’agricoltura
min
↓ -4,18% √ 0,035
Consumo energetico finale peril settore dei servizi
min
↑ +9,97% 0,035
Percentuale di elettricitàgenerata dalle energie rinnovabili
max ↑ +5,98% √ 0,15
Calore combinato con la generazione di potenza
max ↑ +28,23% √ 0,15
Intensità di CO2 nel consumo energetico
min
↓ -0,27% √ 0,15
Intensità energetica nell’industria min
↓ +8,24% √ 0,035
Intensità energetica dell’economia min
↓ +3,88% √ 0,035
Belgio
Schema di analisi degli indicatoriAndamento della funzione di propensione
all’investimento
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Spagna
Gli indicatori min/max
Trend Performance
Emissioni totali di gas serra min
↑ +12,21% 0,15
Andamento del PIL max ↑ +13,68% √ 0,15
Consumo energetico finale per l’industria
min
↑ +12,94% 0,035
Consumo energetico finale peril trasporto
min
↑ +15,33% 0,035
Consumo energetico finale perl’uso domestico
min
↑ +8,13% 0,035
Consumo energetico finale per l’agricoltura
min
↑ +5,85% 0,035
Consumo energetico finale peril settore dei servizi
min
↑ +30,41% 0,035
Percentuale di elettricitàgenerata dalle energie rinnovabili
max ↑ +25,23% √ 0,15
Calore combinato con la generazione di potenza
max ↑ +63,01% √ 0,15
Intensità di CO2 nel consumo energetico
min
↓ -0,88% √ 0,15
Intensità energetica nell’industria min
↑ +0,43% 0,035
Intensità energetica dell’economia min
↑ +0,64% 0,035
Schema di analisi degli indicatoriAndamento della funzione di propensione
all’investimento
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Il mercato dei permessi negoziabili
Il mercato dei permessi negoziabili è vantaggioso sia per i paesi con alti costi di abbattimento sia per quelli con bassi costi:
• I paesi con alti costi di abbattimento trovano conveniente acquistare permessi;
• I paesi con bassi costi di abbattimento trovano conveniente cedere i permessi;
La formazione di un mercato concorrenziale dei permessi porta ad un equilibrio in cui si ha una distribuzione efficiente dei permessi tra i paesi.
I sistemi di scambio di permessi tendono ad essere dinamicamente efficienti in quanto stimolano l’innovazione tecnologica e determinano una riduzione delle emissioni di CO2.
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Il modello
Questo modello simula l’emission trading scheme, ovvero il mercato delle emissioni europeo regolato dalla direttiva 2003/87/CE le cui negoziazioni hanno avuto inizio il 1° gennaio 2005. Il modello calcola annualmente il prezzo dei permessi di inquinamento fino al 2012 sulla base di:
• Differenza di inquinamento di ciascun paese rispetto agli obiettivi prestabiliti da Kyoto.
• Variazione di propensione all’investimento.
• Valore di efficienza ovvero la quantità di ridotta da un paese per ogni variazione unitaria della propensione all’investimento:
2CO
oss
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ti
ti
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2003
1997
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2003
1997
1
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Dati in ingresso: - riferimenti storici di emissione del 2004 ( anno prima dell’inizio delle negoziazioni). - obiettivi per paese prestabiliti dal protocollo. Calcolo degli obiettivi iniziali di debito o esubero annuali di ogni paese:
tem
qqnp ii
i int_
20042012
dove: è il numero di permessi in debito o in esubero del paese i-esimo inquinamento del paese i-esimo al 2004, inquinamento del paese i-esimo al 2012, int_tem intervallo temporale
Aggiornamento del numero di permessi in debito o in esubero, traducendo la rispettiva variazione di propensione annuale in una quantità di inquinamento tramite il temine di efficienza:
dove: numero definitivo di permessi in dedito o esubero, valore di efficienza del paese i-esimo valore di propensione al tempo t-1.
inp
2012iq
2004iq
ti
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tinpa
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10Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
• Calcolo dei permessi richiesti e disponibili al tempo t:
I
it
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t nparichn _
I
it
ti
t npadispn _
Calcolo della variazione percentuale v_r(%) applicata al prezzo al tempo t-1, in base alla domanda e all’offerta.
Aggiornamento del nuovo prezzo di mercato al tempo t:
%____ 11 rvzpzpzp ttt
A tale prezzo verranno venduti ai paesi richiedenti i permessi necessari fino al loroesaurimento per coprire il debito annuale ed evitare di andare incontro alle
sanzioni previste dal protocollo.
0tinpa 0tinpa
11Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
Trend dei prezzi implementato dal modello dal 2005 al 2012
Negli anni si assiste ad una oscillazione del prezzo, indice del fatto che il mercato dei permessi si è attivato correttamente. Ciò conferma in via preliminare la correttezza delle ipotesi di gestione contenute nel Protocollo di Kyoto.
12Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
Danimarca: andamento temporale del numero di permessi prima della negoziazione (curva rossa) e dopo la negoziazione (curva verde).
-10000
-8000
-6000
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
8000
10000
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
prima della negoziazione dopo la negoziazione
La Danimarca ha un obiettivo di riduzione del 21%. Dai grafici si osserva una
continua oscillazione della domanda e offerta dei permessi dovute alle esigenze del
paese. Sebbene la negoziazione soddisfi tale necessità, si nota comunque che negli anni
2005, 2007 e 2012 andrà incontro a sanzioni. 13Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
Spagna
-70000
-60000
-50000
-40000
-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
30000
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
prima della negoziazione dopo la negoziazione
La Spagna ha un obiettivo del 15%. Dai grafici si nota che la Spagna non riesce in tutto l’intervallo temporale a coprire la totalità della riduzione di inquinamento richiesto. Di conseguenza dopo la negoziazione in tutto l’intervallo temporale ad eccezione del periodo 2005-2006 andrà incontro a sanzioni (curva verde).
14Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
L’Italia
-35000
-30000
-25000
-20000
-15000
-10000
-5000
0
5000
10000
15000
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
prima della negoziazione dopo la negoziazione
L’Italia ha un obiettivo di riduzione al 2012 del 6,5%. Dai grafici si nota che non riesce in tutto l’intervallo temporale, ad eccezione degli anni 2007 e 2011, a coprire la totalità della riduzione di inquinamento richiesta (valori negativi del numero di permessi). Dopo la negoziazione andrà comunque incontro a sanzioni nel 2005, 2006, 2012.
15Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
Oscillazioni del prezzo negli anni di interesse
Queste oscillazioni possono essere dovute anche a fattori tra i quali:
• variazioni dell’indice di propensione.
• la politica dell’UE e quella degli Stati a cui sono stati stabiliti i limiti delle emissioni.
• I fondamentali di mercato (come ad esempio l’andamento meteorologico, i prezzi dei
combustibili, la crescita economica e la diffusione di nuove tecnologie).
• La psicologia degli operatori.
L’evoluzione generale dei prezzi del mercato attivatosi nel 2005 ha mostrato un’elevata volatilità.
Dai 10 euro dei primi mesi, il prezzo si è stabilizzato sui 20-25 euro per il resto dell’anno fino a
toccare un picco di 30 euro nei primi mesi 2006, per poi crollare di nuovo fino ad minimo di 10
euro.
.
16Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009
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Il meccanismo d’asta
Gli elementi che definiscono il meccanismo d’asta sono:
• L’oggetto dello scambio;
• Il numero e l’identità dei partecipanti all’asta;
• Il metodo di trasmissione delle offerte;
• La regola di aggiudicazione;
• La regola di pagamento;
I permessi negoziabili di emissione di CO2.
14 paesi dell’Unione Europea.
In busta chiusa.
Al maggior offerente.
A prezzo uniforme equivalente al prezzo più basso tra i paesi ammessi all’asta.
Elementi d’asta Nel nostro caso
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Modello d’asta
Fase 1. inizializzazione:
All’inizio di ogni asta ciascun paese presenta la propria offerta in busta chiusa
• Determinazione del prezzo :
dove: : prezzo base di mercato.
: percentuale di inquinamento da ridurre.
: variazione percentuale della propensione all’investimento.
: percentuale di permessi richiesti.
: percentuale di permessi disponibili.
sono pesi che assumono valori appartenenti all’intervallo [0,1] tali che
, e =1
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• Determinazione del numero di permessi :
• Il tasso di sconto è stato fissato al 2%
dove: : numero massimo di permessi che ogni paese può acquistare. : il bisogno in termini di permessi negoziabili che ogni paese ha al tempo t.
Fase 2. Simulazione d’asta:•Vi siano unità di permessi negoziabili da porre all’asta.
• Ciascuno dei 14 partecipanti può chiedere al massimo permessi.
• Ciascun partecipante presenta la propria offerta .• Le 14 offerte vengono ordinate in senso decrescente rispetto al prezzo ( ).
• L’allocazione finale dei permessi avviene attraverso il seguente
criterio:
Il paese che ha proposto è il vincitore dell’asta e riceverà l’intera quantità se altrimenti riceverà una quantità pari a .
20
• La quantità di permessi ottenuta effettivamente da ciascuno dei rimanenti paesi partecipanti all’asta è calcolata come segue:
• Il prezzo che viene effettivamente pagato è pari al prezzo minimo offerto ( ) dai paesi che si vedono assegnare almeno un permesso.
• Alcuni partecipanti potrebbero non ricevere tutta la quantità dei permessi negoziabili richiesti, in tal caso il prezzo che viene pagato è calcolato considerando il tasso di sconto :
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Simulazioni
Il numero dei permessi negoziabili all’asta è 10,000,000 e il numero massimo che ciascun partecipante può chiedere è di 5,000,000 permessi.
1997
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Belgio
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Spagna
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Dalle simulazioni si osserva che l’Italia rientra fra quei paesi maggiormente in difficoltà nel raggiungimento del proprio obiettivo di riduzione delle emissioni di CO2
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Secondo la Commissione Europea, cinque anni dopo l’attivazione del mercato dei permessi negoziabili, il costo di un permesso di
inquinamento dovrebbe collocarsi entro una forcella compresa tra 20 e 33 Euro.
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