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OSSERVATORIO GDF SUEZ 2014 Energy Community: un nuovo paradigma per l'innovazione energetica nel nostro Paese Rapporto finale
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Obiettivi dello studio 1. Mappare le principali soluzioni/tecnologie innovative per abilitare il
paradigma di Energy Community (EC) applicato ai contesti del residenziale*, terziario** e distretti industriali, sia per soluzioni per la generazione distribuita che per gestione intelligente dei flussi di energia (elettrica e termica) attualmente disponibili o in fase di sviluppo
2. Identificare, per ogni soluzione innovativa, i punti di forza e le barriere all’adozione e analizzare gli scenari di aggregazione delle soluzioni nei diversi contesti d’utilizzo, valutandone gli aspetti di sostenibilità economica
3. Studiare i casi di adozione in Italia e all’estero del paradigma dell’EC, per identificare benefici, ricadute concrete e best practice necessarie per garantire un’efficace implementazione dell’EC
4. Valutare gli scenari potenziali di diffusione in Italia del paradigma delle EC e di ogni soluzione innovativa che ne abiliti la realizzazione, valutandone gli impatti strategici sugli end user e il sistema-Paese nel suo complesso
5. Analizzare, nel contesto italiano, le attuali barriere allo sviluppo del paradigma delle EC
(*) Condomini, complessi residenziali, quartieri residenziali (**) Centri commerciali, complessi ospedalieri, caserme, campus universitari
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Studio strategico - schema concettuale
Riflessioni strategiche per il sistema Paese
1.Mappatura e studio soluzioni abilitanti le EC e scenari di aggregazione
2.Analisi casi studio ed EC paradigmatiche
3.Valutazione scenari potenziali di diffusione delle EC in Italia
Casi studio in Italia e all’estero
1.Valutazione benefici sistemici delle EC per l’Italia
2.Analisi delle barriere/driver per la diffusione delle EC
3.Temi strategici per il sistema-Paese dalla diffusione delle EC
Studio tecnologico Scenario strategico
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Metodologia – panoramica Fase 1
Inquadramento del concetto di EC
Mappatura delle principali soluzioni innovative per abilitare il concetto di EC, applicato ai contesti residenziale, terziario ed industriale
Individuazione di modelli «paradigmatici» di EC
Realizzazione di casi di studio applicativi del paradigma EC in Italia
Fase 2 Analisi di sostenibilità economica dei modelli
«paradigmatici» di EC nei diversi contesti d’utilizzo
Realizzazione di scenari potenziali di diffusione delle EC in Italia e di ogni soluzione innovativa che ne abiliti la realizzazione
Scenari di diffusione
Economics
Casi di studio in Italia
Modelli paradigmatici
Mappatura tecnologie
Inquadramento
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Metodologia
Definizione del concetto di «Energy
Community», individuazione degli
ambiti di applicazione potenziali e della natura
dei benefici conseguibili
Scenari di diffusione
Economics
Casi di studio in Italia
Modelli paradigmatici
Mappatura tecnologie
Inquadramento
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Il perimetro di riferimento delle Energy Community (EC)
Rispetto alla "relazione" con il sistema elettrico, le Energy Community possono essere classificate come: Off-grid: reti isolate, non connesse alla rete elettrica pubblica On-grid
“isolabili”: reti completamente interconnesse alla rete elettrica pubblica, in grado di scambiare bi-direzionalmente energia con essa e di auto-sostenersi per un certo arco temporale in caso di indisponibilità della rete elettrica
“asincrone”: reti connesse alla rete elettrica pubblica, che possono esclusivamente prelevare energia dalla rete in caso di necessità, ma non possono fornirla
Con il termine "Energy Community" si fa riferimento ad un insieme di utenze che decidono di fare scelte energetiche comuni al fine di massimizzare i risparmi derivanti dall’utilizzo dell’energia, attraverso soluzioni di generazione distribuita e di gestione intelligente dei flussi energetici
Con il termine "Energy Community" si fa riferimento ad un insieme di utenze che decidono di fare scelte energetiche comuni al fine di massimizzare i risparmi derivanti dall’utilizzo dell’energia, attraverso soluzioni di generazione distribuita e di gestione intelligente dei flussi energetici
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Con il termine "Energy Community" si fa riferimento ad un insieme di utenze che decidono di fare scelte energetiche comuni al fine di massimizzare i risparmi derivanti dall’utilizzo dell’energia, attraverso soluzioni di generazione distribuita e di gestione intelligente dei flussi energetici
Potenziali benefici delle Energy Community /1 La realizzazione di una EC comporta due ordini di potenziali benefici: Per gli end user
Riduzione spesa per approvvigionamento vettori energetici Ottimizzazione profilo di prelievo energia da rete Miglioramento qualità della fornitura Miglioramento affidabilità della fornitura Riduzione carbon footprint
Per il "sistema Paese" Integrazione FER (più facili da governare in porzioni di rete
circoscritte) Riduzione perdite di rete Ottimizzazione profilo di carico globale
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Con il termine "Energy Community" si fa riferimento ad un insieme di utenze che decidono di fare scelte energetiche comuni al fine di massimizzare i risparmi derivanti dall’utilizzo dell’energia, attraverso soluzioni di generazione distribuita e di gestione intelligente dei flussi energetici BENEFICI
Riduzione «bolletta
energetica»
Qualità ed affidabilità fornitura
Riduzione carbon footprint
Grazie alla realizzazione di una EC è possibile ridurre il costo di approvvigiona-mento dei vettori energetici rispetto alle modalità di approvvigionamento «tradizionali», ossia l’acquisto di energia elettrica da rete e la produzione in loco di energia termica/frigorifera mediante tecnologie tradizionali (es. caldaia a metano).
Grazie alla realizzazione di una EC è possibile mitigare/eliminare i «disturbi» (provenienti in particolare dalla rete elettrica) che possono influire sul funzionamento dei carichi sensibili (es. micro-interruzioni, buchi di tensione, armoniche) e garantire la continuità della fornitura di energia. ai carichi presenti all’interno della EC.
Grazie alla realizzazione di una EC è possibile ridurre l’impatto ambientale derivante dal consumo di energia associato alle utenze energetiche presenti all’interno della EC.
I benefici trovano la traduzione in possibili "funzioni d’utilità" per gli end user in base alle quali può essere progettata una EC
Potenziali benefici delle Energy Community /2
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Con il termine "Energy Community" si fa riferimento ad un insieme di utenze che decidono di fare scelte energetiche comuni al fine di massimizzare i risparmi derivanti dall’utilizzo dell’energia, attraverso soluzioni di generazione distribuita e di gestione intelligente dei flussi energetici
La realizzazione di una EC può aver luogo in diversi ambiti di applicazione:
Ambiti di applicazione delle Energy Community
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Residenziale condomini, complessi residenziali, quartieri residenziali
Terziario centri commerciali, centri logistici, complessi ospedalieri, caserme, campus universitari, enti istituzionali
Industriale distretti industriali
Misto
Aggregazioni di due o più ambiti, sia in area urbana che extra-urbana
Per «Smart Home» (SH) si intende un’abitazione dotata di una rete tecnologicamente avanzata che collega tra loro sensori smart embedded, apparecchiature domestiche monitorabili, accessibili e controllabili a distanza che abilitano l’ottimizzazione dell’uso dell’energia. La SH può essere vista come una EC avente un’estensione spaziale ridotta, sebbene in letteratura all’interno del «perimetro» della SH rientrano servizi ulteriori rispetto alla gestione «smart» dell’energia, quali la sicurezza ed il comfort abitativo.
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BENEFICI/ AMBITI DI
APPLICAZIONE
Riduzione «bolletta
energetica»
Qualità ed affidabilità fornitura
Riduzione carbon footprint
Residenziale
Terziario
Industriale
L’ambito residenziale fa riferimento all’aggregazione di utenze di tipo domestico, a diversi livelli (condominio, quartiere residenziale, distretto residenziale). L’interesse di questo ambito risiede in primo luogo nella volontà di ridurre il costo di approvvigionamento dei vettori energetici.
L’ambito terziario fa riferimento all’aggregazione di utenze afferenti al mondo dei servizi, suddivisibili tra: Centri commerciali e logistici: l’interesse di questo ambito risiede in primo
luogo nella volontà di ridurre il costo di approvvigionamento dei vettori energetici e di garantirsi elevata qualità ed affidabilità della fornitura di energia.
Caserme e complessi ospedalieri: l’interesse di questo ambito risiede in primo luogo nella volontà di garantirsi elevata qualità ed affidabilità della fornitura di energia.
Campus universitari ed enti istituzionali: l’interesse di questo ambito risiede in primo luogo nella volontà di ridurre il proprio impatto ambientale e di garantirsi elevata qualità ed affidabilità della fornitura di energia.
Si declinano i diversi ambiti di applicazione, con l’obiettivo di individuare "cluster di end user" contraddistinti dalla medesima "funzione di utilità" (in termini di peso relativo dei diversi benefici) nella progettazione di una EC
Mappatura dei "cluster di end user"
AMB
ITI «
PUR
I»
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BENEFICI/ AMBITI DI
APPLICAZIONE
Riduzione «bolletta
energetica»
Qualità ed affidabilità fornitura
Riduzione carbon footprint
Residenziale
Terziario
Industriale
Si declinano i diversi ambiti di applicazione, con l’obiettivo di individuare "cluster di end user" contraddistinti dalla medesima "funzione di utilità" (in termini di peso relativo dei diversi benefici) nella progettazione di una EC
Mappatura dei "cluster di end user"
AMB
ITI «
PUR
I»
Variabile Proxy
Intensità energetica Spesa per energia/Fatturato
Rilevanza qualità energetica Presenza carichi «critici»
Pdt edilizia
vetro metallurgia
carta
chimica alimentare
tessile meccanica
Inte
nsità
ene
rget
ica
Rilevanza qualità energetica
Ambiti «power quality
intensive»
L’ambito industriale fa riferimento all’aggregazione di utenze afferenti al mondo dell’industria, suddivisibili tra: • Ambiti «energy intensive»:
l’interesse di questo ambito risiede in primo luogo nella volontà di ridurre il costo di approvvigionamento dei vettori energetici.
• Ambiti «power intensive»: l’interesse di questo ambito risiede in primo luogo nella volontà di garantirsi elevata qualità ed affidabilità della fornitura di energia.
Ridotto
interesse
vs EC
Ambiti «energy intensive»
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BENEFICI/ AMBITI DI
APPLICAZIONE
Riduzione «bolletta
energetica»
Qualità ed affidabilità fornitura
Riduzione carbon footprint
Misto
Si declinano i diversi ambiti di applicazione, con l’obiettivo di individuare "cluster di end user" contraddistinti dalla medesima "funzione di utilità" (in termini di peso relativo dei diversi benefici) nella progettazione di una EC
Mappatura dei "cluster di end user"
AMB
ITI «
PUR
I»
L’ambito misto fa riferimento all’aggregazione di utenze caratterizzate da diverse esigenze in termini di profilo di consumo e/o di funzione di utilità, esemplificabili in: • Ambito misto urbano: fa riferimento all’aggregazione di utenze
di tipo residenziale e di complessi ospedalieri. L’interesse di questo ambito, dato dalla combinazione delle funzioni di utilità dei due singoli ambiti che lo compongono, risiede sia nella volontà di ridurre il costo di approvvigionamento dei vettori energetici sia nel garantirsi elevata qualità ed affidabilità della fornitura di energia .
• Ambito misto extra-urbano: fa riferimento all’aggregazione di utenze di tipo industriale e di centri commerciali e logistici. L’interesse di questo ambito, dato dalla combinazione delle funzioni di utilità dei due singoli ambiti che lo compongono, risiede in primo luogo nella volontà di ridurre il costo di approvvigionamento dei vettori energetici
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BENEFICI/ AMBITI DI APPLICAZIONE
Riduzione «bolletta
energetica»
Qualità ed affidabilità fornitura
Riduzione carbon
footprint
Residenziale Alto Medio-basso Basso
Terziario
Centri commerciali e logistici Medio-alto Medio Medio
Complessi ospedalieri, caserme Medio Alto Medio-
basso
Campus universitari, enti istituzionali Medio Medio-alto Medio
Industriale
Energy intensive Alto Medio Medio
Power Quality intensive Medio-basso Alto Medio
AMB
ITI «
PUR
I»
Si declinano i diversi ambiti di applicazione, con l’obiettivo di individuare "cluster di end user" contraddistinti dalla medesima "funzione di utilità" (in termini di peso relativo dei diversi benefici) nella progettazione di una EC
Mappatura dei "cluster di end user"
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BENEFICI/ AMBITI DI APPLICAZIONE
Riduzione «bolletta
energetica»
Qualità ed affidabilità fornitura
Riduzione carbon
footprint
Misto
Urbano
(residenziale + complessi ospedalieri)
Medio-alto Medio Basso
Extra-urbano
(industriale + centri commerciali e logistici)
Alto Medio Medio AMB
ITI «
MIS
TI»
Si declinano i diversi ambiti di applicazione, con l’obiettivo di individuare "cluster di end user" contraddistinti dalla medesima "funzione di utilità" (in termini di peso relativo dei diversi benefici) nella progettazione di una EC
Mappatura dei "cluster di end user"
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BENEFICI/AMBITI DI APPLICAZIONE
Riduzione «bolletta
energetica»
Qualità ed affidabilità fornitura
Riduzione carbon
footprint
Residenziale Alto Medio-basso Basso
Terziario
Centri commerciali e logistici
Medio-alto Medio Medio
Complessi ospedalieri, caserme
Medio Alto Medio-basso
Campus universitari, enti istituzionali
Medio Medio-alto Medio
Industriale Energy intensive Alto Medio Medio
Power Quality intensive Medio-basso Alto Medio
Si definiscono i diversi cluster di end user, concentrandosi sui due benefici che presentano valori rilevanti ai fini dell’analisi
AMB
ITI «
PUR
I»
Mappatura dei "cluster di end user"
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Ciascuno dei benefici associati alla realizzazione di una EC rende necessaria la presenza di un set di tecnologie abilitanti. L’aggregazione delle diverse tecnologie, declinata nei diversi cluster di end user, darà luogo ai «modelli paradigmatici» di EC.
Si definiscono i diversi cluster di end user, concentrandosi sui due benefici che presentano valori rilevanti ai fini dell’analisi
BENEFICI/ AMBITI DI
APPLICAZIONE
Riduzione «bolletta
energetica»
Qualità ed affidabilità fornitura
Riduzione carbon
footprint
Misto
Urbano
(residenziale + complessi ospedalieri)
Medio-alto Medio Basso
Extra-urbano
(industriale + centri commerciali e logistici)
Alto Medio Medio
Mappatura dei "cluster di end user"
AMB
ITI «
MIS
TI»
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Si definiscono i diversi cluster di end user, concentrandosi sui due benefici che presentano valori rilevanti ai fini dell’analisi
Mappatura dei "cluster di end user"
Riduzione «bolletta energetica»
Qua
lità
ed a
ffida
bilit
à fo
rnitu
ra
basso medio alto
alto
medio
basso
Ambiti puri
Ambiti misti
Centri commerciali e logistici
Residenziale
Complessi ospedalieri, caserme
Campus universitari, enti istituzionali
Industriale energy intensive
Industriale power quality
intensive
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Mappatura ed analisi delle soluzioni
tecnologiche abilitanti il paradigma EC in termini di funzionalità, punti di
forza/barriere all’adozione e
grado di maturità Scenari di diffusione
Economics
Casi di studio in Italia
Modelli paradigmatici
Mappatura tecnologie
Inquadramento
Metodologia
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Le soluzioni tecnologiche abilitanti una EC sono suddivisibili in 3 categorie:
Mappatura tecnologie abilitanti una Energy Community
Produzione ed utilizzo di energia
• Impianti di generazione dell’energia (programmabili e non)
• Utenze energetiche «smart»
• Sistemi di storage dell’energia
Intelligenza
• Sistema software di gestione, controllo e monitoraggio
• Sistemi hardware di gestione, controllo e monitoraggio
Infrastruttura
• Reti di distribuzione dell’energia
• Infrastruttura di comunicazione
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Le tecnologie per la produzione ed utilizzo dell’energia all’interno di una EC sono quelle che consentono di: (i) produrre autonomamente e in modo efficiente l’intera quota o una quota parte dell’energia necessaria alle utenze energetiche presenti all’interno della EC, (ii) accumulare l’energia elettrica e termica, in primis prodotta da fonti rinnovabili non programmabili, al fine di disaccoppiare il funzionamento degli impianti di produzione di energia rispetto al fabbisogno delle utenze, e (iii) ridurre i consumi energetici a parità di funzionalità erogata (rispetto all’utilizzo di tecnologie «tradizionali» alternative)
Produzione ed utilizzo di energia
(1) Unità asservita ad un punto di produzione/ consumo all’interno di una EC
(2) Unità asservita a più punti di produzione/ consumo all’interno di una EC
Soluzioni «centralizzate» (1) Soluzioni «decentralizzate» (2)
Impianti di produzione
Utenze energetiche «smart»
Sistemi di storage
Fotovoltaico Eolico
Mini-idroelettrico Solare termico
Cogenerazione/Trigenerazione
Batterie
Accumulo energia termica/frigorifera
Sistemi di illuminazione efficienti
Building automation (HMS)
Altri SdA di energia elettrica
Pompe di calore
Smart appliances
E-mobility
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Gli impianti fotovoltaici generano energia elettrica sfruttando la radiazione solare
Punti di forza Barriere all’adozione
Costo degli impianti in forte decrescita Cessazione dell’incentivazione
Possibilità di abbinamento con sistemi di accumulo Presenza di alternative che stanno raggiungendo un grado di maturità tecnologica e presenza sul mercato significativi
Forte expertise maturata negli anni di mercato “drogato” dagli incentivi
Filiera in buona parte estera, probabile spostamento degli interessi verso altri paesi con mercati incentivati
Punti di forza Barriere all’adozione
Presenza sistema incentivante per favorirne l’adozione Costo d’investimento elevato e tecnologia non matura
Filiera per gran parte composta – anche nella ricerca e produzione di componenti – da aziende italiane
Lentezza nell’approvazione dei progetti
Scarsa bancabilità dei progetti per assenza track record
Ottime potenzialità di risparmio a livello paese Scarso supporto istituzionale alla diffusione della tecnologia
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
Gli impianti mini o micro-eolici generano energia elettrica sfruttando la forza del vento che mette in movimento una serie di pale calettate ad un perno centrale (mozzo) che trasmette il moto ad un generatore elettrico (rispettivamente di taglia compresa tra 20 e 200 kW ed inferiore a 20 kW)
Impianti di generazione dell'energia: FER-E
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Gli impianti mini-idroelettrici producono energia elettrica sfruttando l’energia potenziale ceduta da una massa d’acqua con un salto o un percorso in discesa, con impianti di potenza inferiore a 100 kW (micro-idroelettrico) o compresa tra 100 kW ed 1 MW (mini-idroelettrico)
Punti di forza Barriere all’adozione
Iter autorizzativo non complesso Tecnologia molto site-specific
Tempi di realizzazione dell’impianto relativamente brevi
Ridotta conoscenza della tecnologia
I siti disponibili spesso non incontrano una domanda di energia locale
Permette di utilizzare corsi d’acqua di modeste dimensioni
Vincoli ambientali alla realizzazione di tali impianti (aree protette)
Impianti di generazione dell'energia: FER-E
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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Un impianto solare termico è costituito da pannelli che producono acqua calda sfruttando la radiazione solare, che riscalda un liquido circolante all’interno dei pannelli, e che a sua volta trasferisce il calore ad un serbatoio di accumulo d’acqua
La pompa di calore è un sistema termodinamico in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa – “sorgente” – a un corpo a temperatura più alta, “pozzo caldo”. È in grado di fornire più energia di quella non rinnovabile impiegata per il suo funzionamento e può produrre energia termica per il riscaldamento e per acqua calda sanitaria, oltre a poter assolvere alla funzione di raffreddamento (pompe di calore “reversibili”)
Punti di forza Barriere all’adozione
Elevata efficienza Rendimento che risente dell’effetto thermal lift a basse temperature (soprattutto pompe con sorgente aria)
Elevati costi di installazione per pompe con sorgente geotermica (falda o terreno)
Possibilità di accesso a forme di incentivazione: detrazione fiscale e conto termico
Difficoltà di installazione in edifici esistenti (soprattutto per le pompe di calore a compressione e con utilizzo di acqua come pozzo caldo)
Punti di forza Barriere all’adozione
Progressiva riduzione dei costi di produzione e commercializzazione della componentistica degli impianti
Possibili extra costi nel caso di utilizzo per riscaldamento dovuti all’allaccio con il sistema esistente
Possibilità di accesso a forme di incentivazione che riducono sensibilmente il costo al kWh autoprodotto L’abbinata col solar cooling non è ancora conveniente per
impianti di piccole taglie Possibilità di accoppiamento ad impianti di solar cooling per la produzione del freddo
Impianti di generazione dell'energia: FER-T
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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La cogenerazione (o CHP – Combined Heat and Power) prevede la generazione ed il consumo simultaneo di diverse forme di energia secondaria (energia elettrica e termica), partendo da un’unica fonte (fossile o rinnovabile) attuata in un unico sistema integrato. Si parla invece di impianti di trigenerazione laddove l’energia termica generata è in parte utilizzata per produrre energia frigorifera
Punti di forza Barriere all’adozione
Elevati rendimenti sull’utilizzo di combustibile primario
Complessità delle procedure autorizzative a cui è necessario sottostare per installare e utilizzare impianti di micro cogenerazione
Possibilità di utilizzo per soddisfare contemporaneamente i bisogni elettrici e termici (caldo + eventualmente freddo)
Scarsa maturità tecnologica e affidabilità di alcune delle tecnologie (motori Stirling e celle a combustibile)
Elevati costi se comparate con tecnologie che assolvono la medesima funzione
Impianti di generazione dell'energia: CHP
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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Impianti di generazione dell'energia: maturità tecnologica
Cogenerazione/trigenerazione-d Cogenerazione/trigenerazione-c
FV-d FV-c
Eolico-d Eolico-c
Solare termico-d Pompe di calore-d
Mini idroelettrico-c
Stadio di sviluppo
tecnologico Progetti pilota Commercializzazione Maturità R&D
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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Le smart appliances sono dispositivi presenti all’interno degli edifici (es. elettrodomestici in ambito residenziale) che consentono un risparmio energetico rispetto agli standard di mercato e sono in grado, sulla base di input ricevuti dall’esterno, di regolare autonomamente il loro funzionamento
I sistemi di building automation (es. Home Management System – HMS – in
ambito domestico) sono dispositivi la cui adozione consente di massimizzare l’efficienza energetica degli impianti di un edificio, sulla base del livello di utilizzo dell’edificio stesso e delle condizioni ambientali esterne
Punti di forza Barriere all’adozione Automatizzazione di «comportamenti virtuosi» nel consumo di energia
Costo d’investimento elevato in relazione ai benefici attualmente conseguibili
Presenza di alternative riguardanti le modalità di comunicazione tra i diversi dispositivi Opportunità di differenziazione per gli attori
della filiera Tariffazione dell’energia elettrica non «incentivante»
Punti di forza Barriere all’adozione
Automatizzazione di «comportamenti virtuosi» nel consumo di energia
Costo d’investimento ampiamente variabile in funzione dell’ambito di applicazione e delle funzionalità svolte
Ottime potenzialità di risparmio a livello paese Presenza di alternative riguardanti le modalità di comunicazione tra i diversi dispositivi
Utenze energetiche "smart"
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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I sistemi di illuminazione efficienti sono dispositivi presenti all’interno degli edifici o all’aperto che consentono un risparmio energetico rispetto alle soluzioni tradizionali maggiormente diffuse sul mercato, anche grazie alla possibile adozione di sistemi per regolazione (automatica o manuale) del flusso luminoso
I veicoli elettrici, in primis auto elettrica, (e-mobility) sono mezzi di trasporto che sfruttano un sistema a propulsione elettrica per generare il moto, tipicamente alimentato mediante batterie ricaricabili. Si distingue tra veicoli elettrici “puri”, che dispongono esclusivamente di un motore elettrico alimentato dalla batteria presente a bordo del veicolo e veicoli elettrici “ibridi”, i quali affiancano al sistema di propulsione elettrico un secondo sistema con differente tecnologia
Punti di forza Barriere all’adozione
Maggior durata rispetto a lampade tradizionali Maggior costo rispetto a lampade tradizionali
Maggior delicatezza rispetto a lampade tradizionali
Alta efficienza
Buon rapporto potenza/dimensioni Bassa resa cromatica
Automatizzazione di «comportamenti virtuosi» nel consumo di energia
Maggior temperatura di funzionamento rispetto a lampade tradizionali
Punti di forza Barriere all’adozione
Possibilità di accesso a forme di incentivazione Maggior costo rispetto a veicoli a propulsione «tradizionale»
Risparmio nei costi di O&M rispetto ai veicoli a propulsione «tradizionale» Necessità di infrastrutture di ricarica
Possibilità di utilizzare veicoli elettrici a supporto del sistema elettrico Limitata autonomia batterie
Utenze energetiche "smart"
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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Progetti pilota Commercializzazione Maturità
Stadio di sviluppo
tecnologico
Sistemi di building automation-d Smart appliances-d
Sistemi di illuminazione efficiente –c/d e-mobility –c/d
Utenze energetiche "smart": maturità tecnologica
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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Le batterie, o sistemi di accumulo elettrochimico, sono dispositivi che permettono la conversione reversibile di energia chimica in energia elettrica. Le diverse tipologie di batterie esistenti si caratterizzano per il materiale di cui sono composti gli elettrodi e la soluzione elettrolitica, oltre che in base alle caratteristiche costruttive
Gli altri sistemi di accumulo di energia elettrica si distinguono in base alla modalità di accumulo dell’energia in: (i) accumulo meccanico (pompaggio idroelettrico, CAES, volano); (ii) accumulo elettrico (supercondensatori, SMES) e (iii) accumulo chimico (idrogeno, syngas)
Punti di forza Barriere all’adozione
Progetti in atto per dimostrare la fattibilità tecnica delle diverse possibili applicazioni
Elevati costi d’investimento che al momento frenano l’adozione (specie per le applicazioni su scala ridotta)
Tecnologia che consente di gestire i carichi di rete e potrebbe quindi essere supportata con opportuni interventi dal policy maker per favorirne la diffusione
Quadro normativo in via di definizione
Ridotto supporto istituzionale alla diffusione della tecnologia
Sistemi di storage: accumulo di energia elettrica
Punti di forza Barriere all’adozione
Tecnologia abilitante per l’adozione di modelli sistemici di efficienza energetica (es. smart grid, ecc.) ed accoppiabile a qualsiasi fonte energetica rinnovabile per l’accumulo
Elevati costi d’investimento che al momento frenano l’adozione
Tecnologie di base consolidate e diffuse in diversi ambiti, con produttori che sono colossi multinazionali
Scarsa affidabilità e sicurezza della soluzione
Tecnologia che consente di gestire i carichi di rete e potrebbe quindi essere supportata con opportuni interventi dal policy maker per favorirne la diffusione
Possibili problemi ambientali legati allo smaltimento delle unità installate nel caso di diffusione massiva della tecnologia
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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Sistemi di storage: accumulo di energia termica/frigorifera
I sistemi di accumulo di energia termica/frigorifera sono sistemi in grado di immagazzinare l’energia termica/frigorifera prodotta in eccesso, e consentono di disaccoppiare la produzione di energia dal suo utilizzo
Punti di forza Barriere all’adozione
Riduzione del costo operativo dell’impianto di solar cooling
Costo addizionale dei serbatoi per l’accumulo del freddo che non rende ancora sostenibile la loro adozione
Riduzione della taglia di equipaggiamento per il raffreddamento
Tecnologia ancora in fase preliminare di commercializzazione
Possibilità di disaccoppiare la produzione e la fruizione del freddo con vantaggi sul consumo complessivo di energia per la produzione del freddo
Dimensione dei serbatoi per il freddo può rendere difficoltosa l’installazione in ambito residenziale
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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Sistemi di storage: maturità tecnologica
Stadio di sviluppo
tecnologico R&D Progetti pilota Commercializzazione Maturità
Batterie Altri sistemi di accumulo di energia elettrica e-mobility (solo vehicle-to-grid)
Sistemi di accumulo di energia termica/frigorifera
Elaborazione da Osservatorio GDF SUEZ 2013
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Intelligenza
Le tecnologie di «intelligenza» di una EC sono quelle che consentono di gestire i flussi energetici all’interno di una EC, attraverso il controllo da remoto degli impianti di produzione, accumulo e consumo dell’energia presenti all’interno di una EC (1) Unità asservita ad un punto di produzione/consumo all’interno di una EC (2) Unità asservita a più punti di produzione/consumo all’interno di una EC
Soluzioni «centralizzate»(1) Soluzioni «decentralizzate»(2)
Sistemi di Gestione di una EC
Unità di campo
Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)
Software di gestione EC
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Sistemi hardware che, a livello centralizzato e decentralizzato, contribuiscono al governo della EC, impartendo le modalità di funzionamento agli impianti di produzione, accumulo e consumo di energia sulla base delle scelte effettuate dal software di gestione della EC e della misurazione in loco dei principali parametri di funzionamento della EC (tensione, frequenza). In particolare: Il sistema hardware centralizzato (Supervisory Control And Data Acquisition -
SCADA) effettua il monitoraggio del funzionamento della EC, attraverso la raccolta e l’elaborazione delle informazioni provenienti dalle unità di campo ed il trasferimento delle modalità di funzionamento degli impianti di produzione, accumulo e consumo di energia elaborate dal software centrale.
Il sistema hardware decentralizzato (unità di campo o Remote Terminal Unit –RTU) implementa i piani di produzione «ottimali» per gli impianti alimentati da fonti programmabili, i piani di funzionamento dei sistemi di storage ed il differimento dei consumi energetici da parte dei carichi differibili sulla base delle elaborazioni effettuate da software centrale ed abilita il controllo a livello locale della tensione e della frequenza di rete («frequency droop control», «voltage droop control», etc.)
Punti di forza Barriere all’adozione
Tecnologia matura, utilizzata in svariate applicazioni
Protocolli di comunicazione proprietari da parte dei diversi vendors Adattabilità su retrofit o nuove
realizzazion
Scalabilità
Intelligenza: SCADA ed UNITÀ DI CAMPO
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Sistema software deputato al governo della EC, sia in fase di pianificazione che in real time. In particolare: effettua le previsioni di produzione di energia da parte degli impianti alimentati da fonti
rinnovabili non programmabili presenti all’interno della EC (avendo come input le previsioni meteo) e di consumo di energia da parte delle utenze presenti all’interno della EC carichi (avendo come input lo storico dei consumi, i piani di produzione, etc. a seconda delle specifiche utenze)
elabora i piani di produzione «ottimali» degli impianti alimentati da fonti programmabili, il funzionamento (cicli di carica e scarica) dei sistemi di storage e l’eventuale differimento dei consumi energetici da parte dei carichi differibili, con orizzonti di pianificazione (tipicamente da 1 giorno prima ad 1 settimana prima) ed intervalli di pianificazione (nell’ordine dei minuti) predefiniti. Tale pianificazione avviene tenendo conto sia di parametri tecnici (es. punto ottimale di funzionamento impianto) che economici (es. costo combustibile per funzionamento impianto)
in real time, sulla base delle condizioni effettive di esercizio degli impianti di produzione, accumulo e consumo di energia, ottimizza il funzionamento della EC
si interfaccia con il sistema elettrico (in particolare con il Distributore locale – DSO), abilitando una diretta interazione con esso Demand-Response
Punti di forza Barriere all’adozione
Personalizzabilità per adattarsi alle esigenze di specifiche configurazioni di EC
Integrazione di tecnologie eterogenee Integrazione di vari input (economici, metereologici, status «nodi» EC) per ottimizzare il funzionamento di una EC
Intelligenza: software di gestione Energy Community
35
Intelligenza: maturità tecnologica
Software di gestione-c
Unità di campo-c/d
SCADA
R&D Progetti pilota Commercializzazione Maturità
Stadio di sviluppo
tecnologico
36
Infrastruttura
Le tecnologie infrastrutturali di una EC sono quelle che consentono lo scambio dei flussi energetici ed informativi tra i vari dispositivi di produzione, stoccaggio, consumo e gestione dell’energia all’interno di una EC. In particolare: La rete di distribuzione fa riferimento alla rete elettrica ed alla rete
di teleriscaldamento/ teleraffrescamento, rispettivamente deputate al trasposto dell’energia elettrica e termica/frigorifera.
L’infrastruttura di comunicazione fa riferimento alla rete che abilita lo scambio informativo tra i vari «nodi» di una EC, al fine di abitare il controllo e monitoraggio delle unità produzione, stoccaggio, consumo presenti all’interno della EC.
37
Infrastruttura: reti di distribuzione dell’energia
La rete di distribuzione fa riferimento alla rete elettrica ed alla rete di teleriscaldamento/ teleraffrescamento, rispettivamente deputate al trasposto dell’energia elettrica e termica/frigorifera.
La realizzazione della rete elettrica e/o di teleriscaldamento/ teleraffrescamento può prevedere l’utilizzo di infrastrutture esistenti (reti pubbliche o collegamenti privati) o la creazione ad hoc di nuove infrastrutture.
Punti di forza Barriere all’adozione
Possibilità di sfruttare infrastrutture esistenti Regolamentazione all’utilizzo delle infrastrutture esistenti
Ottimizzazione utilizzo asset (es. con teleriscaldamento + teleraffrescamento) Criticità nella realizzazione di nuove infrastrutture
38
Le infrastrutture di comunicazione, che abilitano lo scambio informativo tra i vari «nodi» di una EC, possono essere classificate in base al mezzo fisico attraverso il quale avviene la comunicazione. In particolare: Reti cablate, le quali utilizzano come mezzo di comunicazione:
o fibra ottica o i cavi attraverso cui è trasportata l’elettricità (Power Line Communication – PLC) o la linea telefonica (Digital Subscriber Lines - DLS)
Reti wireless le quali utilizzano come mezzo di comunicazione le onde radio a bassa potenza (più frequentemente) o la radiazione infrarossa.
Tecnologia Punti di forza Barriere all’adozione
Reti cablate
• Indipendenza da alimentazione tramite batteria;
• Possibile utilizzo di infrastrutture già esistenti • Minori problemi di interferenza rispetto alle
reti wireless
• Maggior costo di realizzazione dell’infrastruttura (in certi casi);
• Difficoltà di cablaggio di aree «critiche»; • Limiti nell’utilizzo di infrastrutture già
esistenti
Reti wireless
• Minor costo di realizzazione dell’infrastruttura (in certi casi);
• Facilità di realizzazione rispetto a reti cablate;
• Possibile utilizzo di infrastrutture già esistenti
• Dipendenza da alimentazione tramite batteria;
• Possibili problemi di interferenza/attenuazione del segnale trasmesso
• Limiti nell’utilizzo di infrastrutture già esistenti
Infrastruttura: infrastruttura e protocollo di comunicazione
39
I principali protocolli di comunicazione che regolano la comunicazione tra i diversi «nodi» di una EC, la cui applicazione dipende sia dalla specifica applicazione che dal mezzo fisico implementato, sono: Per reti cablate: Ethernet, Home PNA, X10, UPB, HomePlug, Per reti wireless: bluetooth, ZigBee, Wifi, WiMAX, reti cellulari (GSM, GPRS, UMTS,
HSDPA, HSUPA, LTE) Trasversali: KNX, UPnP, IEC 61850
(1) Comunicazione tra i diversi «nodi» all’interno di una EC (2) Comunicazione all’interno di un «nodo» di una EC (es. tra dispositivi all’interno di uno stesso
building)
Infrastruttura: infrastruttura e protocollo di comunicazione
Soluzioni «centralizzate» (1) Soluzioni «decentralizzate» (2)
ZigBee Bluetooth
Wifi
IEC 61850 WiMAX
Protocolli reti cellulari Protocolli rete telefonica (DSL)
Protocolli fibra ottica Protocolli powerline
6LoWPAN
40
Protocolli – livello
centralizzato Punti di forza Barriere all’adozione
Protocolli DSL • Utilizzo infrastruttura esistente • Velocità di trasferimento dati • Qualità del servizio dati • Problemi legali/burocratici
WiMax • Raggiungibilità di aree «critiche»
(dal punto di vista del cablaggio) • Velocità di trasferimento dati
• Copertura ridotta • Necessità di realizzare nuova
infrastruttura
Protocolli reti cellulari
• Raggiungibilità di aree «critiche» (dal punto di vista del cablaggio)
• Velocità di trasferimento dati (ultime generazioni)
• Utilizzo infrastruttura esistente
• Scarsa diffusione della fibra (ultime generazioni)
Protocolli fibra ottica
• Utilizzo infrastruttura esistente • Velocità di trasferimento dati • Volume dati trasportabili
• Scarsa diffusione della fibra • Costo di realizzazione dell’infrastruttura
Protocolli PLC • Utilizzo infrastruttura esistente • Copertura (distanze tra
dispositivi)
• Volume dati trasportabili • Interferenza • Impossibilità di utilizzo in caso di black-
out
Infrastruttura: infrastruttura e protocollo di comunicazione
41
Protocolli – livello decentralizzato Punti di forza Barriere all’adozione
Ethernet • Costo di realizzazione dell’infrastruttura • Velocità di trasferimento dati • Copertura (distanze tra dispositivi)
• Necessità di cablaggio
Protocolli PLC • Utilizzo infrastruttura esistente • Velocità di trasferimento dati • Copertura (distanze tra dispositivi)
• Volume dati trasportabili • Perdite dati sul mezzo
Wifi
• Facilità di realizzazione infrastruttura • Velocità di trasferimento dati • Volume dati trasportabili • Copertura • Numero di dispositivi collegabili
• Costo di realizzazione dell’infrastruttura • Consumo energetico dei dispositivi
Bluetooth • Costo di realizzazione dell’infrastruttura • Facilità di realizzazione infrastruttura
• Copertura (distanze tra dispositivi) • Consumo energetico dei dispositivi • Velocità di trasferimento dati • Volume dati trasportabili • Numero di dispositivi collegabili
ZigBee
• Costo di realizzazione dell’infrastruttura • Facilità di realizzazione infrastruttura • Consumo energetico dei dispositivi • Numero di dispositivi collegabili
• Velocità di trasferimento dati • Volume dati trasportabili
6LoWPAN • Costo di realizzazione dell’infrastruttura • Consumo energetico dei dispositivi • Standardizzazione (basato su IPv6)
• Limitata capacità di configurazione e gestione • Comunicazione con altri protocolli di routing
Infrastruttura: infrastruttura e protocollo di comunicazione
42
Infrastruttura: maturità tecnologica
Maturità Progetti pilota
Commercializzazione R&D
Stadio di sviluppo
tecnologico
Wifi
Bluetooth
Zigbee Reti cellulari
DLS WiMAX
Fibra ottica
PLC
Ethernet
43
Definizione dei set di tecnologie abilitanti una EC
Beneficio Produzione ed utilizzo energia Intelligenza Infrastruttura
RIDUZIONE BOLLETTA
ENERGETICA
• FV, EOLICO, IDRO • PDC • CHP • SMART APPLIANCES • BUILDING AUTOMATION • ILLUMINAZIONE • E-MOBILITY • BATTERIE (applicazioni
«in ENERGIA»)
• SCADA, UNITÀ DI CAMPO
• SW DI GESTIONE STANDARD
• RETI WIRELESS/CABLATE E RELATIVI PROTOCOLLI
QUALITÀ ED AFFIDABILITÀ FORNITURA
• CHP • PDC • BUILDING AUTOMATION • BATTERIE (soprattutto
per applicazioni «in POTENZA»)
• STORAGE TERMICO
• SCADA, UNITÀ DI CAMPO
• SW DI GESTIONE CON ABILITAZIONE DEMAND RESPONSE
• RETI CABLATE E RELATIVI PROTOCOLLI
Ciascuno dei benefici associati alla realizzazione di una EC rende necessaria la presenza di un set di tecnologie abilitanti
44
Individuazione dei modelli paradigmatici di EC, sulla base della rilevanza di ciascuna tecnologia abilitante rispetto ai benefici
conseguibili negli ambiti di applicazione potenziali
Scenari di diffusione
Economics
Casi di studio in Italia
Modelli paradigmatici
Mappatura tecnologie
Inquadramento
Metodologia
45
Definizione dei modelli paradigmatici di Energy Community
Paradigma EC ‘N’
(‘N’ = 1 … 6)
Cluster di end user
Set di tecnologie abilitanti
definito da:
END
USE
R
TEC
H
Cluster di end user EC Soluzioni tecnologiche EC in base a benefici
46
Definizione dei modelli paradigmatici di Energy Community
Paradigma EC ‘1’ RES
Paradigma EC ‘2’ CIE
Paradigma EC ‘3’ OCU
Paradigma EC ‘4’
IQI
Paradigma EC ‘5’ URB
Paradigma EC ‘6’ EXU
Ambiti «PURI» Ambiti «MISTI»
Residenziale Terziario Industriale Urbano Extra-Urbano
Centri commerciali
e logistici
Complessi ospedalieri e
Caserme
Campus universitari
ed Enti istituzionali
Energy intensive
Power quality intensive
47
Paradigma EC '1': RESidenziale
Paradigma EC ‘1’ RES
Residenziale
Prod/Utilizzo: FOTOVOLTAICO, PDC, ILLUMINAZIONE, SMART APPLIANCES, BUILDING AUTOMATION, E-MOBILITY, STORAGE ELETTRICO (applicazioni «in ENERGIA»)
Intelligenza: SCADA, RTU, SW DI GESTIONE STANDARD
Infrastruttura: RETI WIRELESS E RELATIVI PROTOCOLLI
48
Paradigma EC '2': Centri commerciali e logistici, Industriale Energy intensive
Paradigma EC ‘2’ CIE
Centri commerciali e logistici
Prod/Utilizzo: FOTOVOLTAICO, CHP, ILLUMINAZIONE, BUILDING AUTOMATION, STORAGE ELETTRICO (applicazioni «in ENERGIA»)
Intelligenza: SCADA, RTU, SW DI GESTIONE STANDARD Infrastruttura: RETI CABLATE E RELATIVI PROTOCOLLI
49
Paradigma EC '3': complessi Ospedalieri, Caserme, campus Universitari, enti istituz.
50
Paradigma EC '4': Industriale power Quality Intensive
51
Paradigma EC '5': URBano (residenziale + complessi ospedalieri)
52
Paradigma EC '6': EXtraUrbano (industriale power quality intensive + centri commerciali e logistici)
53
Metodologia
Redazione di case study di implementazione del paradigma EC in Italia, analizzati in termini di finalità del progetto,
architettura organizzativa, modalità
di finanziamento e tecnologie abilitanti Scenari di
diffusione
Economics
Casi di studio in Italia
Modelli paradigmatici
Mappatura tecnologie
Inquadramento
54
Casi di studio di Energy Community in Italia
I casi di studio di seguito analizzati sono riconducibili a diversi ambiti di applicazione
Caso di studio/ Ambito di applicazione
Leaf Community – Gruppo Loccioni
Smart Polygeneration
Grid – Università di Genova
Smart Domo Grid – A2A
Residenziale X X
Terziario
Centri commerciali e logistici
Complessi ospedalieri, caserme
X
Campus universitari, enti istituzionali
X
Industriale Energy intensive X
Power quality intensive X X
55
Esempio di EC: progetto Leaf Community
56
Esempio di EC: progetto Smart Polygeneration Microgrid
57
Esempio di EC: progetto SmartDomoGrid
58
Messaggi chiave
I casi rappresentano tre concrete applicazioni di EC, ciascuna delle quali prevede l’adozione di un numero importante di tecnologie abilitanti il paradigma Energy Community (EC)
Trattandosi di progetti sperimentali, la finalità principale risiede nella dimostrazione della fattibilità «tecnica» di una EC, trascurando a questo stadio considerazioni di carattere economico
I progetti sono promossi o prevedono la partecipazione di università/enti di ricerca, produttori di tecnologie, utility ed integratori di sistema
I progetti sono, per una parte rilevante del budget complessivo, supportati da finanziamenti pubblici (principalmente ministeriali), al fine di promuovere l’integrazione «innovativa» di tecnologie
59
Valutazione della sostenibilità
economica dei modelli paradigmatici
individuati, sulla base di indicatori tradizionali e
creati ad hoc Scenari di diffusione
Economics
Casi di studio in Italia
Modelli paradigmatici
Mappatura tecnologie
Inquadramento
Metodologia
60
Paradigma EC 'n': ipotesi ed output
Utenze energetiche Fabbisogno energetico pre e post-EC
Benefici ottenibili Tecnologie abilitanti
Volume di investimenti necessario
Indicatori di convenienza economica
«tradizionali»
EC Baseline Cost Index
61
Paradigma EC 'n': ipotesi ed output
Volume di investimenti necessario
Indicatori di convenienza economica
«tradizionali»
EC Baseline Cost Index
Si definiscono gli investimenti necessari in soluzioni di: • produzione e utilizzo dell’energia; • intelligenza; • infrastruttura;
per abilitare il paradigma EC, in termini di €, attualizzati all’istante di avvio dell’iniziativa
62
Paradigma EC 'n': ipotesi ed output
Volume di investimenti necessario
Indicatori di convenienza economica
«tradizionali»
EC Baseline Cost Index
Ciascuno dei paradigmi verrà valutato in termini di sostenibilità economica, assumendo la prospettiva dell’insieme dei soggetti che investono pro-quota (di fabbisogno energia) nell’iniziativa: • Net Present Value • Internal Rate of Return • Pay-Back Time
63
Volume di investimenti necessario
Indicatori di convenienza economica
«tradizionali»
EC Baseline Cost Index
63 63
EC Baseline Cost Index EL
L’indicatore rappresenta il costo «tecnologico» medio del kWh (elettrico e termico) che soddisfa il fabbisogno delle utenze all’interno della EC. Dal punto di vista di una utility che decida di realizzare una EC seguendo un «modello ESCo» (che prevede di sostenere gli investimenti necessari e di occuparsi della gestione degli asset per un numero
fissato di anni) e di vendere l’energia alle utenze energetiche presenti all’interno della EC, il valore di questo indicatore rappresenta quanto costa all’utility produrre ciascun kWh che venderà alle utenze all’interno della EC.
=
Paradigma EC 'n': ipotesi ed output
64
1 condominio composto da 30 unità abitative
200
Consumi interni di energia [MWh]
elettrica termica
Paradigma EC '1': ipotesi
65
Paradigma EC '1': output
INV = 715 k€
Volume di investimenti necessario
NPV = 67 k€ IRR = 5%
PBT = 14 anni
Indicatori di convenienza economica «tradizionali»
EC Baseline Cost IndexEL= 0,29 €/kWh
EC Baseline Cost
IndexTH= n.d.
EC Baseline Cost Index
66
Paradigma EC '2': ipotesi
4.050 850
Consumi interni di energia [MWh]
elettrica termica
67
Paradigma EC '2': output
INV = 3.100 k€
Volume di investimenti necessario
NPV = 2.504 k€ IRR = 16%
PBT = 8 anni
Indicatori di convenienza economica «tradizionali»
EC Baseline Cost IndexEL= 0,12 €/kWh
EC Baseline Cost IndexTH=
0,005 €/kWh
EC Baseline Cost Index
68
Paradigma EC '3': ipotesi
1 complesso ospedaliero (≈ 400 posti letto)
Utenze energetiche
7.875 13.500
Consumi interni di energia [MWh]
elettrica termica
69
INV = 7.441 k€
Volume di investimenti necessario
NPV = 11.023 k€ IRR = 23%
PBT = 6 anni
Indicatori di convenienza economica «tradizionali»
EC Baseline Cost IndexEL= 0,03 €/kWh
EC Baseline Cost IndexTH=
0,01 €/kWh
EC Baseline Cost Index
Paradigma EC '3': output
70
Paradigma EC '4': ipotesi
4.399 16.630
Consumi interni di energia [MWh]
elettrica termica
71
Paradigma EC '4': output
INV = 1.887 k€
Volume di investimenti necessario
NPV = 4.857 k€ IRR = 38%
PBT = 4 anni
Indicatori di convenienza economica «tradizionali»
EC Baseline Cost IndexEL= 0,01 €/kWh
EC Baseline Cost
IndexTH= 0,006 €/kWh
EC Baseline Cost Index
72
Paradigma EC '5': ipotesi
8.866 14.663
Consumi interni di energia [MWh]
elettrica termica
73
Paradigma EC '5': output
INV = 11.082 k€
Volume di investimenti necessario
NPV = 8.579 k€ IRR = 15%
PBT = 8 anni
Indicatori di convenienza economica «tradizionali»
EC Baseline Cost IndexEL= 0,06 €/kWh
EC Baseline Cost IndexTH=
0,008 €/kWh
EC Baseline Cost Index
74
Paradigma EC '6': ipotesi
8.449 17.480
Consumi interni di energia [MWh]
elettrica termica
75
Paradigma EC '6': output
INV = 6.854 k€
Volume di investimenti necessario
NPV = 1.969 k€ IRR = 13%
PBT = 8 anni
Indicatori di convenienza economica «tradizionali»
EC Baseline Cost IndexEL= 0,06 €/kWh
EC Baseline Cost IndexTH=
0,007 €/kWh
EC Baseline Cost Index
76
Quadro sinottico dei paradigmi EC: IRR, risparmio ed utilizzo grid
77
Quadro sinottico dei paradigmi EC: IRR, risparmio ed utilizzo grid
78
Quadro sinottico dei paradigmi EC: EC baseline cost index
79
Focus: le prospettive di sviluppo delle tecnologie innovative
Cogenerazione/trigenerazione-d Cogenerazione/trigenerazione-c FV-d
FV-c
Eolico-d Eolico-c
Solare termico-d Pompe di calore-d
Mini idroelettrico-c
Impianti di generazione di energia Eolico-d: sono allo studio soluzioni che prevedono l’impiego di mini aerogeneratori ad asse verticale, in grado di sfruttare il vento da qualsiasi direzione esso provenga (anche di intensità minore rispetto agli aerogeneratori ad asse orizzontale) e caratterizzati da minori rumorosità e vibrazioni, tanto da essere studiati anche in applicazioni integrate all’edificio (BAWT - Building-Augmented Wind Turbines). Cogenerazione/trigenerazione-d: attesa importante riduzione del costo delle fuel cell nel medio periodo (circa il 50% al 2018, rispetto ad un costo che ad oggi è mediamente triplo rispetto alle alternative tecnologiche più mature disponibili sul mercato) dovuto in primo luogo alle economie di scala conseguibili a seguito di una maggiore diffusione, oltre alla ricerca attualmente in corso riguardante il miglioramento delle prestazioni tecniche attuali e la ricerca di nuovi materiali più performanti.
80
Focus: le prospettive di sviluppo delle tecnologie innovative
Utenze energetiche «smart» E-mobility – c/d: per quanto riguarda i veicoli elettrici, ci si attende un dimezzamento del costo delle batterie intorno al 2020, grazie alle economie di scala conseguibili. Parimenti, sono allo studio nuove batterie caratterizzate da una maggiore densità energetica, quali le batterie litio-zolfo, zinco-aria e litio-aria, che permetterebbero di incrementare l’autonomia dei veicoli elettrici. Per quanto riguarda i sistemi di ricarica dei veicoli elettrici, sono allo studio soluzioni per la ricarica dei veicoli elettrici alternative alla «tradizionale» ricarica tramite colonnina, quali in particolare la ricarica ad induzione (sia stazionaria sia in moto), la ricarica a risonanza magnetica e e la sostituzione della batteria scarica con una carica (cd. «battery swapping»).
81
Focus: le prospettive di sviluppo delle tecnologie innovative
Sistemi di storage
Batterie: una prima direzione di sviluppo attesa riguarda il miglioramento delle performance tecniche (quali densità energetica, vita utile, capacità di carica/scarica, range di temperatura ottimale per il funzionamento) ed economiche (costo) delle tecnologie di accumulo elettrochimico già mature per altre applicazioni (quali le batterie al litio, ampiamente diffuse oggi in settori quali l’elettronica e le comunicazioni). Per le tecnologie più promettenti che ancora non hanno raggiunto la maturità per applicazioni «energy storage» (in particolare litio/ioni e sodio/cloruro di nickel) ci si attendono importanti miglioramenti al 2020 (quali il dimezzamento del costo di produzione), a seguito in particolare delle economie di scala conseguibili grazie alla diffusione dei veicoli elettrici. Una seconda traiettoria di sviluppo riguarda la ricerca di nuovi materiali per la realizzazione di batterie (quali le batterie metalli/aria e le batterie al magnesio). Altri sistemi di accumulo di energia elettrica: ricerca attiva su diverse tecnologie di accumulo ad oggi non mature, quali sistemi di accumulo elettrico (supercondensatori, SMES), meccanico (volani, CAES adiabatico) e chimico (idrogeno) E-mobility: è allo studio la possibilità di utilizzare i veicoli elettrici come sistemi di storage «distribuito» (cd. «vehicle-to-grid»), da caricare/scaricare in base alle esigenze contingenti del sistema elettrico.
82
Focus: le prospettive di sviluppo delle tecnologie innovative
83
Focus: le prospettive di sviluppo delle tecnologie innovative
84
Realizzazione di scenari potenziali di diffusione
delle EC in Italia e di ogni soluzione innovativa
che ne abiliti la realizzazione
Scenari di diffusione
Economics
Casi di studio in Italia
Modelli paradigmatici
Mappatura tecnologie
Inquadramento
Metodologia
85
Il potenziale delle EC in Italia: mercato TEORICO
In primis, abbiamo identificato le condizioni di fattibilità teorica dei diversi paradigmi di EC sul territorio italiano
86
Il potenziale delle EC in Italia: mercato 5% Se si dovesse realizzare il 5% del mercato teorico individuato in Italia, si otterrebbero tali risultati, in termini di # EC, volume d’affari e soluzioni tech:
87
Il potenziale delle EC in Italia: mercato 10%
Se si dovesse realizzare il 5% del mercato teorico individuato in Italia, si otterrebbero tali risultati, in termini di # EC, volume d’affari soluzioni tech:
88 88
Il potenziale delle EC in Italia: mercato 15% Se si dovesse realizzare il 15% del mercato teorico individuato in Italia, si otterrebbero tali risultati, in termini di # EC, volume d’affari e soluzioni tech:
89
L’italianità della filiera delle soluzioni abilitanti la EC
Con riferimento ai volumi d’affari alle EC individuati in Italia, si classificano in maniera relativa le diverse soluzione abilitanti la EC:
90
Studio strategico - schema concettuale
1.Mappatura e studio soluzioni abilitanti le EC e scenari di aggregazione
2.Analisi casi studio ed EC paradigmatiche
3.Valutazione scenari potenziali di diffusione delle EC in Italia
Casi studio in Italia e all’estero
1.Valutazione benefici sistemici delle EC per l’Italia
2.Analisi delle barriere/driver per la diffusione delle EC
3.Temi strategici per il sistema-Paese dalla diffusione delle EC
Studio tecnologico Scenario strategico
Riflessioni strategiche per il sistema Paese
91
Metodologia – panoramica
Input: studio tecnologico
Impatti per l’Italia dalla diffusione delle EC Valutazione dei benefici a livello di EC*
e a livello aggregato di sistema-Paese
(*) EC paradigmatici Residenziale Commerciale Edifici Pubblici Industria
Fattori critici di successo delle EC
“Lezioni” di sistema dai casi studio e best practices
Barriere oggi in Italia Normative Economiche Culturali
Definizione strategica di
EC
Temi e implicazioni strategiche per il Paese
92
Metodologia
Definizione degli obiettivi strategici di
una Energy Community e degli
attori-chiave e identificazione delle
dimensioni di riferimento per il suo
sviluppo Barriere alla diffusione
e considerazioni
Impatti per l’Italia dalla diffusione delle EC
Casi studio internazionali
Mappatura normativa
Inquadramento
Definzione strategica di Energy Community
93
Possibile definizione strategica di Energy Community /1
Si tratta di comunità di utenze (private, pubbliche, o miste) localizzate in una determinata area di riferimento in cui end user (cittadini, imprese, Pubblica Amministrazione, ecc.), attori di mercato (utilities, ecc.), progettisti, addetti alla pianificazione e politici cooperano attivamente per sviluppare livelli elevati di fornitura «intelligente» di energia:
favorendo l’ottimizzazione dell’utilizzo delle fonti rinnovabili e dell’innovazione tecnologica nella generazione distribuita
e abilitando l’applicazione di misure di efficienza,
al fine di ottenere benefici sulla economicità, sostenibilità e sicurezza energetica
94
Possibile definizione strategica di Energy Community /2
Sono 4 gli elementi strategici rilevanti per le Energy Community (EC):
Dimensione politica (normativa)
Mercato energetico (offerta tecnologie/soluzioni)
Sostenibilità/economicità (sistema energetico, utilities e utenza finale)
“Cittadinanza energetica” (conoscenza, aspetti socio-culturali)
95
Metodologia di analisi
Analisi dei consumi di energia in Italia e dello
status delle fonti rinnovabili e della
generazione distribuita
Barriere alla diffusione e considerazioni
Impatti per l’Italia dalla diffusione delle EC
Casi studio internazionali
Mappatura normativa
Inquadramento
Definzione strategica di Energy Community
96
Premessa: la procedura adottata per le previsioni
Per elaborare le previsioni di domanda energetica è stata utilizzata la stessa metodologia adottata dalla Banca Mondiale:
Procedura bootstrap sui dati passati che consente di definire il trend
Internalizza le variabili di input del modello (PIL e indici prezzi al consumo, popolazione, temperatura e clima)
Consente di sviluppare analisi di sensitività sulle variabili chiave definendo per ciascuna di esse un coefficiente di elasticità βi
I modelli bootstrap, sono modelli stocastici generali che spiegano come si generano i
dati di una serie storica y1, y2,…, yn . Può essere così formulato: Yt=f(t)+ut Secondo l’approccio classico alle serie storiche, si suppone che esista una legge di
evoluzione temporale del fenomeno, rappresentata da f(t), stimabile in vari modi Quello usato nel presente studio è un modello dei minimi quadrati, che minimizza la
somma dei quadrati della distanza fra i dati osservati e la curva della funzione La procedura bootstrap consente di approssimare media e varianza di uno stimatore
attraverso il ricampionamento dei dati
97
L'energia in Italia: consumi energetici finali
Consumi energetici finali in Italia (Ktep)
Dai valori massimi del 2005, i consumi finali di energia sono in contrazione (-12% in valore assoluto) I fattori principali sono due: La crisi economica L’efficienza energetica
132.763 134.544
132.630
129.514 127.996
120.944
124.783
122.095
119.008 117.223
115.000
120.000
125.000
130.000
135.000
140.000
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
98
L’energia in Italia: l’apporto delle rinnovabili
Consumi finali da fonti rinnovabili (Ktep) Contributo % delle rinnovabili
Il contributo delle rinnovabili è in aumento:
Nel 2013, oltre il 29% dei consumi finali elettrici è coperto da fonti rinnovabili
La quota di rinnovabili ha raggiunto quasi il 14% dei consumi finali (*) Stima
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Eurostat, 2014
0
5.000
10.000
15.000
20.000
2004 2006 2008 2010 2012
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
2004200520062007200820092010201120122013
% RES nei consumi totali% RES nei trasporti% RES nei consumi elettrici% RES nei consumi termici
99
L’energia in Italia: obiettivi nazionali e performance
L’apporto delle rinnovabili sui consumi finali è molto maggiore rispetto agli obiettivi annuali
Con questo ritmo, al 2020 quasi il 25% dei consumi finali potrebbe essere coperto da fonti rinnovabili
Molto dipenderà dalla ripresa economica e dei consumi finali
(*) Stima Fonte: rielaborazione TEH-A su dati GSE, 2014
N.B. Obiettivi estrapolati dalla SEN e dai piani nazionali su rinnovabili ed efficienza energetica
Apporto delle fonti rinnovabili ai consumi totali
100
Alcune considerazioni
La penetrazione delle fonti rinnovabili in Italia sembra destinata ad aumentare ulteriormente e in misura importante
Gli impianti rinnovabili sono generalmente di media e piccola taglia e sono quindi molto diffusi sul territorio
Vista la più difficile programmazione della produzione (soprattutto di solare ed eolico), il rendimento di questi impianti migliora se si sfruttano delle tecnologie di gestione della domanda (sia spostando i consumi, sia aggregando più utilizzatori)
Introduzione tecnologie di accumulo porta ad una ulteriore spinta sulle rinnovabili attenuando la difficoltà di programmazione
In alcuni Paesi significativi, come Germania e Danimarca (si vedano slide successive), la penetrazione delle rinnovabili si è sviluppata, in modo spontaneo, anche attraverso le Energy Community e la proprietà condivisa degli impianti, meglio se di media-piccola taglia (ad eccezione dell’eolico offshore)
101
Generazione distribuita e microgenerazione /1 Generazione distribuita (GD): impianti di generazione di potenza nominale
<10 MVA
Sottoinsieme della GD è la piccola generazione (PG): impianti per la produzione di energia elettrica, anche in assetto cogenerativo, con capacità di generazione fino a 1 MW
Microgenerazione (MG): impianti per la produzione di energia elettrica, anche in assetto cogenerativo, con capacità di generazione inferiore a 50 kWe
Caratteristiche principali:
Impianti connessi, di norma, ai sistemi di distribuzione dell’energia elettrica (anche in via indiretta) e installati al fine di:
Alimentare carichi elettrici in prossimità del sito di produzione dell’energia elettrica (è noto che la stragrande maggioranza delle unità di consumo risultano connesse alle reti di distribuzione dell’energia elettrica), frequentemente in assetto cogenerativo per lo sfruttamento di calore utile
Sfruttare fonti energetiche primarie (in genere di tipo rinnovabile) diffuse sul territorio e non altrimenti sfruttabili mediante i tradizionali sistemi di produzione di grande taglia
Inoltre tali impianti sono caratterizzati da un’elevata differenziazione in termini di caratteristiche tecnologiche, economiche e gestionali
102
Generazione distribuita e microgenerazione /2
Nel 2013 risultano installati in Italia 515 mila impianti di GD (di cui quasi 500 mila fotovoltaici di piccola taglia) per:
Una potenza efficiente lorda complessiva pari a 23 GW ~20% della potenza efficiente lorda del parco di generazione nazionale; la potenza media dei singoli impianti varia a seconda della fonte:
‒ idroelettrica: ~1 MW
‒ termoelettrici rinnovabili (geotermia e biogas): ~ 1,3 MW
‒ eolica: ~ 1 MW
‒ fotovoltaica: ~ 0,04 MW
Una produzione lorda di 34 TWh ~12% dell’intera produzione nazionale di energia elettrica (pari a circa 277 TWh)
All’interno della GD, circa il 44% della produzione lorda (13 TWh) è stata prodotta tramite impianti di PG (332.919 impianti per 11 GW)
Anche nel 2013 la produzione da GD è aumentata rispetto agli anni precedenti e, di conseguenza, è aumentato il peso di tale produzione sull’intera produzione nazionale di energia elettrica
103
Generazione distribuita e microgenerazione /3
Produzione lorda per le diverse fonti di generazione distribuita in Italia (GWh)
(*) Stima Fonte: rielaborazione TEH-A su dati AEEG, 2013
-
4.000
8.000
12.000
16.000
20.000
24.000
28.000
32.000
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013Idrica Bionenergia Fonti non rinnovabili Geotermica Eolica Fotovoltaica
104
Produzione di energia elettrica dalle diverse fonti nell’ambito della generazione
distribuita in Italia (val. %), 2013*
(*) Stima Fonte: rielaborazione TEH-A su dati AEEG, 2013
Generazione distribuita e microgenerazione /4
105
Evoluzione del numero di impianti, potenza efficiente lorda e produzione lorda di GD in Italia, 2004-2013
(*) Stima Fonte: rielaborazione TEH-A su dati AEEG (per anni 2004-2011) e Terna (per anno 2012), 2014
2.48
1
2.54
4
2.63
1
10.22
3
34.69
3
74.18
8
159.8
76
335.3
18
478.3
31
514.9
15
3.85
2
3.89
1
4.03
6
4.26
7
4.75
4
5.66
4
8.22
5
17.91
1
21.02
2
22.88
8
14.27
1
13.14
6
13.49
3
13.22
0
15.19
2
16.44
5
19.83
7
29.23
8
31.12
5
34.34
8
-
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013Numero Impianti Potenza efficiente lorda (MW) Produzione lorda (GWh)
Generazione distribuita e microgenerazione /5
106
Ripartizione della produzione lorda da GD tra energia immessa in rete ed energia autoconsumata per tipologia di alimentazione degli impianti
(val. %), 2011
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati AEEG (ultimo anno disponibile), 2014
Generazione distribuita e microgenerazione /6
107
Perché la Generazione Distribuita è rilevante per le Energy Community
La generazione distribuita è l’elemento tecnologico che permette di coinvolgere comunità di soggetti nella generazione
Una quota significativa di generazione distribuita e di microgenerazione fa parte di SEU* e SESEU**:
Monitorare l’evoluzione della GD e della MG significa monitorare l’evoluzione dei SEU e SESEU
La GD e la MG sono gli elementi essenziali per implementare, facendo leva sull’ICT, delle energy community intelligenti
SEU e SESEU, insieme con le RIU*** (circa 80 – anche se la maggior parte di queste non è alimentata a fonti rinnovabili), producono oltre 30 TWh l’anno
(*) SEU - Sistemi Efficienti d’Utenza (**) SESEU - Sistemi Equivalenti ai Sistemi Efficienti di Utenza (***) RIU – Reti Interne d’Utenza
108
Le cooperative elettriche
Ad oggi, in Italia ci sono 73 cooperative elettriche:
Concentrazione nell’arco alpino (per l’89% in Trentino A.A.)
80.000 utenze (per il 45% socie delle cooperative)
500 GWh prodotti
Reti di proprietà per 1.600 km
Fatturato di circa 120 mln €
Costo dell’elettricità inferiore di circa il 30% per i clienti delle cooperative
Distribuzione geografica delle cooperative elettriche in Italia (val. %)
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Confcooperative, 2012
109
Metodologia di analisi
Mappatura delle fonti normative di
riferimento, loro analisi critica in relazione alla diffusione delle EC e considerazioni sulle
possibile linee di sviluppo normativo
Barriere alla diffusione e considerazioni
Impatti per l’Italia dalla diffusione delle EC
Casi studio internazionali
Mappatura normativa
Inquadramento
Definzione strategica di Energy Community
110
Normativa italiana ed Energy Community – Panoramica Le Energy Community in Italia afferiscono a vario titolo ad un corpus
normativo legislativo e regolatorio frammentario, sia pure in costante evoluzione
Le definizioni originarie hanno lasciato spazi per interpretazioni, per le quali si sono rese necessarie successive deliberazioni di chiarimenti e disciplina
Leggi decreti e deliberazioni definiscono – seppur non esplicitamente – le EC come:
SEU - Sistemi Efficienti d’Utenza
SESEU - Sistemi Equivalenti ai Sistemi Efficienti di Utenza
RIU - Reti Interne d’Utenza
Cooperative elettriche
Hanno un riscontro nel recepimento di direttive europee, specialmente per quanto riguarda l’efficienza negli usi finali e le norme comuni per il mercato interno dell’energia elettrica
111
Le fonti di riferimento per le Energy Community /1
Il corpus normativo italiano consta di:
I. Decreti legislativi, leggi ordinarie e decreti ministeriali attuativi
Decreto legislativo 115/08, come modificato dal decreto legislativo 56/10
Legge 99/09
Decreto ministeriale 10 dicembre 2010
Decreto legislativo 93/11
II. Deliberazioni e documenti per la consultazione dell'Autorità per l'energia elettrica il gas ed il sistema idrico (AEEG)
Deliberazione dell’Autorità 26 luglio 2010, ARG/elt 113/10
Deliberazione 16 febbraio 2012 46/2012/R/EEL
Deliberazione 12 dicembre 2013 578/2013/R/EEL
N.B.: situazione del quadro normativo aggiornata a marzo 2014
112
Le fonti di riferimento per le Energy Community /2 I. Decreti legislativi, leggi ordinarie e decreti ministeriali attuativi /1
Decreto legislativo 115/08, come modificato dal decreto legislativo 56/10
- Definisce i Sistemi Efficienti di Utenza (SEU) (art. 2, comma 1, lettera t)
- Definisce i Sistemi Equiparati ai SEU (SESEU) (art. 10, comma 2)
- Definisce le modalità per la regolazione dei SEU (art. 10, comma 1 e 2)
Legge 99/09 (e decreto ministeriale 10 dicembre 2012 emanato per attuazione dell’art. 30, comma 27, legge 99/09)
- Definisce i sistemi per la tariffazione di trasmissione e distribuzione e quelli a copertura degli oneri generali di sistema per le Reti Interne di Utenza (RIU) ed i clienti finali collegati al sistema elettrico nazionale attraverso reti private con eventuale produzione interna
N.B.: situazione del quadro normativo aggiornata a marzo 2014
113
Le fonti di riferimento per le Energy Community /3
N.B.: situazione del quadro normativo aggiornata a marzo 2014
I. Decreti legislativi, leggi ordinarie e decreti ministeriali attuativi /2
Decreto legislativo 93/11
- Equipara i sistemi di distribuzione chiusi ai RIU, così come definite nella L. 99/09
Decreto ministeriale 10 dicembre 2010
- Attua quanto disposto dall’articolo 30, comma 27, della legge n. 99/09
- Individua criteri per definire i rapporti fra gestori di reti elettriche di trasmissione e di distribuzione in concessione, gestori di reti elettriche private e soggetti connessi a tali reti
- Fornisce chiarimenti in merito all’“obbligo di connessione di terzi”
- Definisce Reti Pubbliche (gestite da soggetti titolari di una concessione di trasmissione o di distribuzione) e Reti Private, inclusive delle RIU, come reti con obbligo di libero accesso al sistema elettrico
- Introduce la categoria di Sistema di Auto-Approvvigionamento Energetico
114
Le fonti di riferimento per le Energy Community /4
N.B.: situazione del quadro normativo aggiornata a marzo 2014
I. Decreti legislativi, leggi ordinarie e decreti ministeriali attuativi /3 Sistemi Efficienti di Utenza (SEU)
- “sistema in cui un impianto di produzione di energia elettrica, con potenza non superiore a 20 MWe e complessivamente installata sullo stesso sito, alimentato da fonti rinnovabili ovvero in assetto cogenerativo ad alto rendimento, anche nella titolarità di un soggetto diverso dal cliente finale, è direttamente connesso, per il tramite di un collegamento privato senza obbligo di connessione di terzi, all’impianto per il consumo di un solo cliente finale ed è realizzato all’interno dell’area di proprietà o nella piena disponibilità del medesimo cliente”
Sistemi Equiparati ai SEU (SESEU) - “sistemi esistenti alla data di entrata in vigore del suddetto regime di regolazione,
ovvero sono sistemi di cui, alla medesima data, sono stati avviati i lavori di realizzazione ovvero sono state ottenute tutte le autorizzazioni previste dalla normativa vigente;
- hanno una configurazione conforme alla definizione di cui all’articolo 2, comma 1, lettera t) o, in alternativa, connettono, per il tramite di un collegamento privato senza obbligo di connessione di terzi, esclusivamente unità di produzione e di consumo di energia elettrica nella titolarità del medesimo soggetto giuridico.”
115
Le fonti di riferimento per le Energy Community /5
N.B.: situazione del quadro normativo aggiornata a marzo 2014
II. Deliberazioni e documenti di consultazione dell’Autorità /1
Deliberazione dell’Autorità 26 luglio 2010, ARG/elt 113/10 (e Allegati)
- Definisce le categorie di cooperative
- Disciplina le modalità applicative applicabili alle cooperative in materia di
• Erogazione dei servizi di trasmissione, distribuzione e misura dell’energia elettrica, dei servizi di connessione e di dispacciamento e dei servizi di vendita (libera e maggior tutela) e fatturazione
• Regolazione della qualità dei servizi
• Scambio sul posto, conto energia e ritiro dedicato
• separazione amministrativa e contabile (unbundling)
Deliberazione 16 febbraio 2012, 46/2012/R/EEL (e Allegati)
- Aggiorna e sostituisce il Testo integrato approvato con la deliberazione ARG/elt 113/10
116
Le fonti di riferimento per le Energy Community /6 II. Deliberazioni e documenti di consultazione dell’Autorità /2
Deliberazione 12 dicembre 2013, 578/2013/R/EEL (e Allegati) /a
- Aggiorna il Testo integrato delle disposizioni per la regolamentazione delle cooperative elettriche (ARG/elt 113/10 e Allegati e successive modifiche)
- Attua quanto previsto dall’articolo 10 del decreto legislativo 115/08 e dall’articolo 33, comma 5, della legge 99/09 in relazione ai sistemi semplici di produzione e consumo
- Aggiorna il teso integrato delle disposizioni dell’Autorità per la regolamentazione delle Cooperative Elettriche
N.B.: situazione del quadro normativo aggiornata a marzo 2014
117
Le fonti di riferimento per le Energy Community /7
N.B.: situazione del quadro normativo aggiornata a marzo 2014
II. Deliberazioni e documenti di consultazione dell’Autorità /3
Deliberazione 12 dicembre 2013, 578/2013/R/EEL (e Allegati) /b
- Definisce le categorie di sistemi semplici di produzione e consumo (SSPC):
sistemi di autoproduzione (SAP)
• cooperative storiche dotate di rete propria
• consorzi storici dotati di rete propria
• altri sistemi di autoproduzione (ASAP)
sistemi efficienti di utenza (SEU)
altri sistemi esistenti (ASE)
sistemi esistenti equivalenti ai sistemi efficienti di utenza (SEESEU)
118
Le fonti di riferimento per le Energy Community /8
N.B.: situazione del quadro normativo aggiornata a marzo 2014
II. Deliberazioni e documenti di consultazione dell’Autorità /4
Deliberazione 12 dicembre 2013, 578/2013/R/EEL (e Allegati) /c
- Viene regolato il consumo istantaneo di energia in sito
- Regola altresì le caratteristiche di contiguità necessarie per prefigurare un SEU
- Definisce e regola i possibili casi, definendo procedure per ottenere la qualifica, protezioni da casi di morosità ed i vantaggi fiscali e l’accesso ad eventuali incentivi
119
Quadro di riferimento delle reti elettriche
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati AEEG, 2013
120
Quadro di riferimento dei sistemi semplici di produzione e consumo
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati AEEG, 2013
121
Considerazioni sull’impianto normativo attuale /1
Nella attuale normativa italiana manca una esplicita menzione delle Energy Community
È sicuramente positivo l’impianto che vuole dare una struttura normativa e regolatoria definita alle reti private, all’autoproduzione e ai sistemi di autoconsumo
Esistono tuttavia anche motivi di incertezza e rallentamenti:
Regole a volte troppo generiche ed il proliferare di interpretazioni hanno frenato uno sviluppo aperto delle reti private (e quindi delle EC)
Un esempio è l’incertezza legata alla definizione dei SEU*, chiarita dall’Autorità solo a dicembre 2013, che ha di fatto frenato il loro sviluppo
La normativa, pur introducendo il concetto di cogenerazione legato ai SEU*, è concentrata in modo specifico solo sul sistema elettrico
(*) SEU - Sistemi Efficienti d’Utenza
122
Considerazioni sull’impianto normativo attuale /2
Permangono problemi legati alla sostenibilità finanziaria del sistema
In modo particolare resta aperto (anche se l’Autorità ha messo qualche punto fermo) il tema degli oneri di sistema, che ha ricadute dirette sulle reti private e SEU
Lo sviluppo delle rinnovabili e della generazione diffusa ben si sposa con lo sviluppo delle reti private e dei SEU: sarebbe però opportuna l’elaborazione di uno scenario condiviso di sviluppo a lungo termine, valutando attentamente anche l’impatto che questo sviluppo potrebbe avere sul sistema nazionale
Necessità di salvaguardare la sicurezza del sistema, ma al tempo stesso favorire lo sviluppo di reti private
Chiarezza sul ruolo che le Energy Community possono avere nel sistema energetico italiano
Impatti che un forte sviluppo delle EC potrebbe avere sul sistema della distribuzione
123
Possibili linee guida sul fronte normativo /1
Ad oggi il Legislatore ed il Regolatore si sono concentrati sulla normazione di stati di fatto, in parte inseguendo l’innovazione tecnologica o sanando vuoti che da questa vengono creati
Quanto traspare per il futuro non sembra indicare un cambio di passo nonostante un dibattito molto acceso su alcuni temi (ad esempio, gli oneri di sistema)
Il tema delle EC non è affrontato direttamente e sembra comunque legato alla normazione della generazione distribuita di elettricità (solo parzialmente di calore) da fonti rinnovabili
Le EC sono virtualmente al centro di un complesso nodo di interessi da parte di vari attori in campo (Utility, Produttori da FER*, Distributori, Utenti) e qualunque decisione in materia altererà un difficile status quo
(*) FER – fonti energetiche rinnovabili
124
Possibili linee guida sul fronte normativo /2
Fondamentale per lo sviluppo delle EC sarebbe il riconoscimento di un diverso paradigma regolatorio:
Disaccoppiare le revenue delle Utility dalla vendita di commodity
Fare evolvere il sistema verso una impostazione service-based in cui coesistono servizi e commodity
Pur non essendo un vero driver in grado di guidare la transizione, le EC possono diventare un servizio evoluto offerto
Non più solo kilowattora, ma un servizio che mette a disposizione una struttura tecnica e finanziaria per generare energia
Le Utility garantiscono know-how, tecnologie ed economie di scala per la gestione di sistemi locali come quelli di una EC, fornendo prestazioni e efficienze altrimenti assai difficili
125
Possibili linee guida sul fronte normativo /3
La normativa legata alle EC trascura l’efficienza energetica e l’innovazione tecnologica se non collegata alla generazione da FER*
L’efficienza non è sicuramente un attivatore di EC, ma può diventare un punto di forza per EC una volta costituite, sfruttando tecnologie, dimensione e capacità di razionalizzare
L’innovazione legata alla smart energy può determinare un salto di qualità delle EC fornendo l’intelligenza e gli strumenti per evolvere le EC da autoproduttori a soggetti che autoconsumano e si autopagano
Ad oggi non sono previsti incentivi diretti per le EC o i soggetti ad essi assimilabili
L’esenzione dal pagamento degli oneri di sistema, oggi confermato dalla normativa per l’energia autoconsumata, è in realtà una forma di incentivazione indiretta
Si potrebbe valutare l’utilità di una riduzione – se associati alle EC – degli incentivi alle FER
(*) FER – Fonti Energetiche Rinnovabili
126
Metodologia di analisi
(*) Quando lo stimolo a costituire EC è interno ed è basato su key driver legati a precisi ritorni,
prevalentemente economici (**) Quando i key driver sono in capo a soggetto o ente esterno (produttore/istituzione) e coinvolgono
membri della EC sulla base di ritorni predefiniti e certi
Analisi di casi Paesi e best practice in Europa, individuazione dei key-driver per lo sviluppo delle EC e analisi dei
modelli paradigamtici di nascita di EC (EC auto-
dirette* e EC etero-dirette**)
Barriere alla diffusione e considerazioni
Impatti per l’Italia dalla diffusione delle EC
Casi studio internazionali
Mappatura normativa
Inquadramento
Definzione strategica di Energy Community
127
Il confronto internazionale /1
Obiettivi:
Analizzare la struttura socio-economica di riferimento
Analizzare il contesto normativo/istituzionale
Individuare best practice
Trarre indicazioni utili al contesto italiano
Fattori di successo Replicabilità
Mercato dell’energia Innovazione community-driven Sensibilità sociale
Contesto socio-economico
Condizioni abilitanti Legislazione Regolamentazione
Contesto normativo/istituzionale
Pratiche di riferimento
Elementi di riflessione strategica per l’Italia
128
Sono stati scelti 3 Paesi e 1 caso di studio europei per il confronto:
GERMANIA: Energia prodotta dalle FER community-owned
pari al 48% - 51% di tutta la produzione FER Ruolo esteso delle FER (vento, biomasse e
PV) e sostegno istituzionale (Energiewende)
DANIMARCA: Oltre 2.000 impianti eolici community-owned Interesse storico (iniziato a metà anni ‘70) Sistema regolatorio incentivante e
redistributivo
REGNO UNITO: Pubblicazione Community Energy Strategy
2014 Impatto minore sul mercato, ma dibattito
diffuso (a livello accademico ed istituzionale)
CASO DI STUDIO
FRANCIA: Progetto GreenLys (Grenoble e Lione)
Il confronto internazionale /2
129
Il concetto di Energy Community non è formalmente recepito nelle politiche dei Paesi esteri. Tuttavia sono numerose le attività che, a vario titolo, sviluppano la cooperazione di più soggetti attorno a temi energetici
Il focus di queste politiche è predominantemente sulla produzione di energia elettrica (contesto consolidato e disponibilità di dati) e meno sulla produzione di calore
Le fonti rinnovabili hanno, nei casi proposti, un ruolo predominante, per 3 motivi:
1. Permettono l’accesso alla produzione anche individuale, in microgenerazione o in rete di microproduttori
2. Sono soggette a vario titolo a incentivi e feed-in-tariffs (FITs) 3. Spesso la motivazione chiave che porta alla costituzione di una
EC è la sensibilità ambientale dei partecipanti Quando la definizione di EC coinvolge l’adeguamento di strumenti
tecnologici o di ICT, il tema aderisce a quello di Smart Grid
Il confronto internazionale /3
130
Produzione e consumi elettrici nei Paesi europei analizzati
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Eurostat, 2014 N.B.: FER – Fonti Energetiche Rinnovabili
131
Germania: il sistema in breve
Assetto proprietario nelle FER
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Pembina Institute
0
20
40
60
80
100
Privato
Community
Energiewende*: le fonti energetiche rinnovabili giocano un ruolo importante (e crescente) nella produzione nazionale di elettricità: 109 TWh nel 2013 e copre il 20% dei consumi. La produzione di calore da FER ammonta a circa 160 TWh (soddisfacendo l’11% dei consumi 2013)
La sicurezza energetica e il cambiamento climatico sono temi sensibili e animano il dibattito politico: la social awareness è molto alta
Cresce l’attenzione istituzionale per le grid, con particolare attenzione verso le smart grid (ad es., "Legge riguardante misure per accelerare l’espansione delle reti", aprile 2013)
La quota di community owned a fonti energetiche rinnovabili è elevata (circa 50%)
(*) Strategia nazionale per la transizione della Germania verso un'economia sostenibile per mezzo di energie rinnovabili, efficienza energetica e sviluppo sostenibile
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati BMU - Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety, 2013
132
Germania: analisi dei driver per le EC /1 La Germania non dispone di un sistema espressamente incentivante di aggregazione in EC. Le ragioni della loro creazione, più o meno spontanea, deve quindi ricercarsi nella situazione contestuale. Il ruolo delle FER è senz’altro centrale, così come lo è l’attenzione della popolazione ai temi ambientali
3,8% 6,
2%
12,7
%
23,5
%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
% del totale consumienergetici finali
% del consumo elettricolordo
2000
2005
2010
2011
2012
Ruolo delle fonti energetiche rinnovabili in Germania
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati BMU - Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation, Building and Nuclear Safety, 2013
133
Germania: analisi dei driver per le EC /2
134
Fonte:Steinbeis Research Institute for Solar and Sustainable Thermal Energy Systems
Germania: pratiche di riferimento
La utility locale (Stadtwerke Neckarsulm) si è fatta promotrice del sistema, coinvolgendo la municipalità e i privati cittadini, caldeggiando la tecnologia necessaria
Il progetto ha ottenuto € 5,6 milioni dal progetto
“Energy in minds”, finanziato sotto il programma CONCERTO dell’Unione Europea
Il progetto è stato accompagnato da interventi di efficienza energetica: 3.000 abitazioni coinvolte (risparmio di energia 33,3%)
Sistemi di generazione a biomassa e fotovoltaico garantiscono inoltre la generazione di energia elettrica, che viene normalmente scambiata con la rete nazionale
La comunità di Neckarsulm
Neckarsulm è una piccola cittadina in Germania di 27.000 abitanti. Vanta il sistema di storage stagionale più grande del mondo: un sistema di stoccaggio sotterraneo, che incamera acqua riscaldata soprattutto da fotovoltaico e boiler a pellet a 80°da utilizzare per il riscaldamento domestico durante l’inverno
(*) Il programma CONCERTO è una importante iniziativa della Commissione Europea volta ad incoraggiare le comunità locali nello sviluppo di iniziative concrete verso la sostenibilità e un’alta efficienza energetica
135
Danimarca: il sistema in breve La Danimarca è caratterizzata da un’incidenza significativa
di FER: circa il 35% della produzione di elettricità (11 TWh nel 2013) e il 39% dei consumi
Vanta un sistema segnato dall’importanza di impianti eolici (onshore e offshore). A partire dagli anni ‘70, la Danimarca ha costruito una forte specializzazione industriale in queste tecnologie
Nel mercato del calore, si contraddistingue per la costituzione di numerose heat community, sviluppate grazie al teleriscaldamento. Particolarmente rilevante per capacità ed estensione è la community di Copenaghen
Il progressivo abbandono delle fonti tradizionali (ribadito in ossequio agli obiettivi 20-20-20) sta portando la Danimarca ad un sistema parcellizzato di generazione diffusa
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Pembina Institute
Assetto proprietario nelle FER
0
20
40
60
80
100
Danimarca
Privato
Community
Farmer
Nota: «Farmer» include anche le wind farm a proprietà
136
Danimarca: analisi dei driver per le EC /1 Anche la Danimarca non ha un sistema di sostegno formalizzato per le EC; i motivi dell’aggregazione in comunità sono quindi da ricercarsi nel contesto storico e di policy
137
Danimarca: analisi dei driver per le EC /2
138
Danimarca: pratiche di riferimento /1
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Middelgrunden Off-shore Wind Farm, 2014
Middelgrunden off-shore wind farm
Il più grande progetto di proprietà cooperativa del mondo nell’eolico off-shore: 20 turbine da 2MW al largo di Copenaghen (investimento iniziale da 48 mln €)
E’ posseduto al 50% da 10.000 investitori danesi della Middelgrunden Wind Turbine Cooperative e al 50% dalla municipalità
Le azioni hanno reso il 7,5% all’anno nei primi 6 anni (questi redditi sono esentasse fino a 400 €/anno)
L’iniziativa si è spontaneamente originata nel 1996 dall’impegno del Copenaghen Environment and Energy Office (CEEO) e di un gruppo di cittadini
La partecipazione è stata assicurata da 4 anni di consultazioni (1996-2000): costruzione della accettabilità sociale
Per i primi 10 anni, la wind farm ha venduto elettricità alla rete a un prezzo stabilito: oggi è al prezzo di mercato (più incentivi per FER)
L’impianto produce il 4% dell’elettricità consumata a Copenaghen
139
Danimarca: pratiche di riferimento /2 Le heat community in Danimarca
Già negli anni ‘70 – ‘80 le crisi petrolifere avevano spinto verso sistemi di heat community
Nel 1986 cinque municipalità hanno sviluppato i primi progetti pilota per la costruzione di infrastrutture di teleriscaldamento
Oggi il sistema di teleriscaldamento del distretto di Copenaghen è il più significativo per dimensioni (50 milioni di m2) e struttura: 4 impianti in cogenerazione, 4 termovalorizzatori, 50 peak load boiler sono gestiti da oltre 20 imprese, collegando circa 500.000 abitanti
I cittadini e le imprese sono consumatori, ma possono allacciarsi alla rete anche come produttori
In tutta la Danimarca, oltre il 60% del riscaldamento di acqua e ambienti è coperto da teleriscaldamento (oltre 600 sistemi locali)
La maggioranza dei sistemi è alimentata in cogenerazione o attraverso termovalorizzazione, ma oltre 50 sistemi locali sono predominantemente o parzialmente alimentati a solare termico, nonostante la bassa incidenza degli incentivi
140
Danimarca: approfondimento Il meccanismo del BRP (balance responsible party)
In Danimarca, i produttori di energia elettrica da piccoli impianti combinati (CHP <5MW) e da rinnovabili sono responsabili per il proprio rischio di bilanciamento. Sono cioè finanziariamente obbligati con il Trasmission System Operator – TSO (Energynet.dk), per ogni sbilanciamento nella produzione, nel consumo o nella vendita
In alternativa, possono firmare un contratto standard con un Balance Responsible Party - BRP, ovvero un’impresa (spesso un impresa di vendita o la stessa Energynet.dk) che soddisfi i requisiti tecnici
Il BRP è chiamato a corrispondere delle fee prestabilite per la produzione e il consumo, qualora le quantità prodotte/consumate siano eccedenti il contratto del prosumer di cui è responsabile
In pratica, i produttori sono sottoposti agli oneri da sbilanciamento, ma hanno accesso ad una sorta di mercato assicurativo e, in cambio di una quota fissa individuata da contratto, sono in grado di trasferire interamente il rischio di oscillazioni inattese nella produzione, nel consumo o nella vendita
141 Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Energynet.dk, 2014
Regno Unito: il sistema in breve
Le Energy Community nel Regno Unito Ruolo meno rilevante delle fonti energetiche rinnovabili (8% della produzione)
Sostegno a grandi progetti (eolico) e rilievo marginale dei progetti community-driven
Attenzione crescente verso il capacity market
Contenuto ma graduale sviluppo di EC: partecipazione pubblica tramite fondi (LCN) per progetti sperimentali
Manca tuttavia ancora il framework giuridico e un adeguato commitment da parte del governo centrale
142
Regno Unito: analisi dei driver per le EC /1
Il Regno Unito ha un’esperienza più ridotta di aggregazione in EC, anche per il diverso approccio alle FER. E’ comunque interessante analizzare quali sono gli stimoli a favore della costituzione di EC, in un contesto più tiepido alla loro formazione
143
Regno Unito: analisi dei driver per le EC /2
144
Regno Unito: pratiche di riferimento
Il "Modello Fintry"
Un forte committment verso l’ambiente ha spinto nel 2003 la comunità scozzese di Fintry a organizzarsi in un trust, con l’obiettivo di raggiungere zero emissioni e zero rifiuti
Il primo passo è stata la negoziazione del fondo (tramite una società sussidiaria) dell’accesso all’energia elettrica di una turbina eolica di proprietà di Falck Renewables
Il fondo ha 220 membri (la popolazione adulta di Fintry conta 500 individui) e non ha scopo di lucro
Il fondo fornisce il coordinamento per la microgenerazione di elettricità e calore; raccoglie fondi da destinare all’isolamento gratuito degli immobili; fornisce consulenza energetica alle famiglie; promuove la sensibilizzazione verso il trasporto efficiente
Gestione comunitaria, completa ed integrata di tutti gli aspetti energetici
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Fintry Development Trust, 2014
145
Le principali tappe verso le EC nei Paesi europei analizzati
146
Francia: il progetto pilota GreenLys a Lione e Grenoble /1 Obiettivi: Creazione di 2 piattaforme pilota a Grenoble e Lione entro il 2016, ciascuna con un totale di
500 clienti B2C e 20 clienti B2B
Testare l’accettazione sociale e l’attrattività dell’offerta
Testare in condizioni reali le relazioni tra Generazione Distribuita e Gestione della Domanda
Proporre una possibile evoluzione regolatoria al fine di permettere alla Gestione della Domanda di creare il massimo valore per il sistema elettrico
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati GDF SUEZ e Greenlys, 2014
Schema del progetto pilota del cluster
147
Francia: il progetto pilota GreenLys a Lione e Grenoble /2
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati GDF SUEZ e Greenlys, 2014
148
I driver delle energy community nei Paesi analizzati
Fonte: elaborazione TEH-A, 2014
149
Sinossi qualitativa dei driver delle energy community nei Paesi analizzati
= Presenza max
= Presenza min
LEGENDA:
(*) Rif. al caso di studio Greenlys
150
Una mappa interpretativa dei casi analizzati
Fonte: elaborazione TEH-A, 2014
151
Metodologia di analisi Valutazione degli impatti
per il Sistema-Paese dalla diffusione in Italia
delle EC (effetti aggregati e scomposti
per casi paradigmatici di EC) secondo diversi
scenari di penetrazione e individuazione delle principali implicazioni
strategiche
Barriere alla diffusione e considerazioni
Impatti per l’Italia dalla diffusione delle EC
Casi studio internazionali
Mappatura normativa
Inquadramento
Definzione strategica di Energy Community
152
Simulazione impatti delle EC in Italia Metodologia Gli impatti della diffusione delle Energy Community in Italia sono stati stimati
tenendo conto dei possibili ambiti di applicazione (modelli paradigmatici) e di tre scenari di penetrazione (scenario “base” = 5% del potenziale teorico*, scenario “ottimistico” = 10%, scenario “di studio” = 15%)
A livello aggregato e di singolo paradigma di EC (Residenziale, Commerciale, Edifici Pubblici, Industriale) sono stati calcolati per i tre scenari di diffusione (5%, 10% e 15%):
1. Contributo agli obiettivi della Strategia Energetica Nazionale*:
Risparmio energetico (minor consumo di energia)
Impatto ambientale (minori emissioni di CO2 e relativi risparmi)
2. Impatto economico netto per i membri della EC
3. Effetti sul sistema elettrico (andamento dei consumi, load shifting ed oneri di sistema)
(*) Il potenziale “teorico” è stato stimato dal Politecnico di Milano in circa 475.000 Energy Community realizzabili in Italia (**) Il 2020 è l’anno di riferimento della Strategia Energetica Nazionale – SEN (marzo 2013)
153
Lo scenario dei consumi finali di energia in Italia al 2020
Fonte: rielaborazione TEH-A su dati Strategia Energetica Nazionale (SEN), 2013
2000 2005 2010 2015 2020
127126
141
167Scenario di risparmio 2020 (programma SEN)Scenario tendenziale 2020 (assenza di misure di efficienza energetica)
Scenario di riferimento al 2020 -24%
-12%
Con
sum
iene
rget
icif
inal
iin
Itallia
(Mte
p)
2013: 119* (anche per la crisi)
154
Risparmio energetico: settori aggregati
N.B.: lo Scenario Risparmio 2020 include anche i consumi del settori dei Trasporti. L’impatto totale delle EC ed il contributo al delta di risparmio si riferiscono a tutti e 6 i modelli paradigmatici di EC presi in considerazione.
Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
119
141
126
2013 Tendenziale 2020 Risparmio 2020
Consumi finali totali di energia (Mtep)
+19%
-12%(-16 Mtep) Scenario
EC Impatto delle EC
Contributo delle EC al
delta di risparmio
5% 1,6 Mtep 9,9%
10% 3,2 Mtep 19,8%
15% 4,7 Mtep 29,7%
155
Risparmio energetico: focus settoriale /1
N.B. Si assume l’ipotesi per cui il consumo residenziale sia interamente autoconsumato
(*) Quota di minori consumi energetici imputabile alla diffusione delle Energy Community nello specifico segmento Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
+41,1% -16,1% (-6,6 Mtep)
+21,1% -4,8%
(-0,8 Mtep)
156
Risparmio energetico: focus settoriale /2
(*) Quota di minori consumi energetici imputabile alla diffusione delle Energy Community nello specifico segmento Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
3,1 3,3 2,8
2013 Tendenziale 2020 Risparmio 2020
+7,4%-15,2%
(-0,5 Mtep)
30,6 32,926,5
2013 Tendenziale 2020 Risparmio 2020
Industria (Mtep)
+7,5%-19,6%
(-6,4 Mtep)
Edifici Pubblici (Mtep)
157
Benefici ambientali: emissioni di CO2 – settori aggregati
Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
Scenario EC
Minori emissioni di CO2 imputabili alle EC (mln tonn/anno)
5% -3,6
10% -7,3
15% -11,0
275,4
328,0
291,2
2013 Tendenziale 2020 Risparmio 2020
Emissioni CO2(mln tonnellate/anno)
+52,6-32,9
158
Benefici ambientali: emissioni di CO2 – focus settoriale
Minori emissioni di CO2 per settore (mln tonnellate/anno)
Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
159
Benefici ambientali: risparmi da minori emissioni di CO2 – settori aggregati
Risparmio economico dalle minori emissioni di CO2 (valore in mln €/anno)
Contributo delle EC al risparmio totale da minori emissioni di CO2
Fonte: elaborazione TEH-A su dati GME e Politecnico di Milano, 2014
160
Benefici ambientali: risparmi da minori emissioni di CO2 – focus settoriale
Risparmio economico dalle minori emissioni di CO2 (valore in mln €/anno)
Contributo delle EC al risparmio totale annuo da minori emissioni di CO2 per settore
Font
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TEH
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Mila
no, 2
014
161
Impatto economico per l’utenza delle EC: settori aggregati
Valore economico netto* per gli end user (mld €/anno)
(*) Si fa riferimento ai ricavi dall’energia immessa in rete da produzione rinnovabile, risparmio sull’acquisto di energia dalla rete, risparmio in termini di produzione di energia termica da tecnologia tradizionale, ecc., al netto degli investimenti per le tecnologie di EC; non sono considerati gli effetti indiretti e indotti. L’aggregato si riferisce ai 4 paradigmi "puri" e ai 2 paradigmi "misti" di EC individuati dal Politecnico di Milano.
Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
162
Impatto economico per l’utenza delle EC: focus settoriale
Valore economico netto* per gli end user per singolo settore (mld €/anno)
(*) Si fa riferimento ai ricavi dall’energia immessa in rete da produzione rinnovabile, risparmio sull’acquisto di energia dalla rete, risparmio in termini di produzione di energia termica da tecnologia tradizionale, ecc., al netto degli investimenti per le tecnologie di EC; non sono considerati gli effetti indiretti e indotti
Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
163
Sostenibilità del sistema elettrico: andamento dei consumi
Nelle prossime slides si confronta l’andamento dei prelievi e delle immissioni in rete di elettricità da parte delle Energy Community paradigmatiche individuate dal Politecnico di Milano:
L’andamento è presentato su un giorno tipo estivo e uno tipo invernale.
Si ipotizza l’utilizzo di storage: pertanto, la produzione messa in rete è quella residuale (nel nostro modello, infatti, non si consente alla Energy Community di decidere, ora per ora, se stoccare o vendere).
Tutti i dati relativi alle performance delle Energy Community (peak e off-peak efficiency sono derivati dai dati del Politecnico di Milano, mentre quelli relativi al load shifting sono derivati dal caso studio francese di GreenLys).
164
Sostenibilità del sistema elettrico: andamento dei consumi Impatto netto su domanda borsa elettrica giornaliera (giorno tipo*) in Italia
in presenza e assenza di EC (MWh, Ipotesi scenario EC=5%)
(*) Rif. a domanda media oraria dei primi 3 mesi del 2014
Fonte: elaborazione TEH-A su dati GME e Politecnico di Milano, 2014
165
Andamento dei consumi elettrici: settore residenziale Curva dei consumi in presenza e assenza di EC (MWh)
Fonte: elaborazione TEH-A su dati GME e Politecnico di Milano, 2014
166
Andamento dei consumi elettrici: settore commerciale
Curva dei consumi in presenza e assenza di EC (MWh)
Fonte: elaborazione TEH-A su dati GME e Politecnico di Milano, 2014
167
Andamento dei consumi elettrici: edifici pubblici Curva dei consumi in presenza e assenza di EC (MWh)
Fonte: elaborazione TEH-A su dati GME e Politecnico di Milano, 2014
168
Andamento dei consumi elettrici: industria
Curva dei consumi in presenza e assenza di EC (MWh)
Fonte: elaborazione TEH-A su dati GME e Politecnico di Milano, 2014
169
Load shifting: l’esempio del settore residenziale (estate)
Curva dei consumi (MWh) in un giorno tipo in presenza e assenza di EC: load shifting
Grazie alle EC, attraverso uno spostamento del carico, è possibile attenuare i picchi della domanda di elettricità rispetto allo scenario in loro assenza: nel caso esaminato viene spostato oltre il 50% dei consumi
N.B.: nell’esempio riportato il valore del solo load shifting al 56% (a parità di prezzi) per la EC è di 66 Euro/gg Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
170
Sostenibilità del sistema elettrico: oneri di sistema
Incremento degli oneri di sistema in presenza di EC per tipologia di utenza
Al crescere della diffusione di EC nel Paese, si registra un corrispondente incremento degli oneri di sistema: ad es., nel caso della clientela residenziale, gli oneri per singolo utente passerebbero dagli attuali (2014) € 175 fino a € 184 all’anno (scenario EC = 15%)
Stante l’attuale situazione regolamentare, si dovrebbe pervenire ad una più equa redistribuzione degli oneri di sistema tra i diversi operatori
(*) Tale categoria include le altre tipologie di utenza (industriale, commerciale, ecc.)
Fonte: elaborazione TEH-A su dati GME e Politecnico di Milano, 2014
171
Massima disponibilità a pagare per i servizi di EC
Stima indicativa della massima disponibilità teorica a pagare per i servizi associati alle EC in Italia per settore
(*) Rif. ad un complesso ospedaliero con consumo annuo di circa 7,8 mio KWh di fabbisogno elettrico e di 13,5 mio KWh di fabbisogno termico, pari ad una bolletta energetica di circa 2 mio Euro/anno
Le utility possono avere un ruolo importante come "aggregatori" N.B.: valore stimato come differenza fra il costo totale dell’energia acquistata prima di diventare EC e il costo residuo sostenuto per comprare dalla rete il differenziale di energia necessario per coprire i consumi della EC (ipotesi in presenza di stoccaggio)
Fonte: elaborazione TEH-A su dati Politecnico di Milano, 2014
172
Metodologia di analisi
Discussione di sintesi delle barriere normative, economiche e culturali alla diffusione delle EC
e valutazioni sul possibile modello di sviluppo per l’Italia
Barriere alla diffusione e considerazioni
Impatti per l’Italia dalla diffusione delle EC
Casi studio internazionali
Mappatura normativa
Inquadramento
Definzione strategica di Energy Community
173
Barriere alla diffusione delle EC /1
(*) SEU - Sistemi Efficienti d’Utenza (**) Energy Services Company
Una diffusione più ampia delle Energy Community è condizionata e vincolata dalla presenza di alcune barriere all’ingresso, di natura economica e normativa:
1. Mancanza di un organico quadro regolatorio in materia
2. Incertezza sulle forme giuridiche di aggregazione delle EC (che permettono ad una EC di operare all’interno di uno schema economico e tecnico certo e sostenibile) e sulla definizione di responsabilità esterne ed interne
3. Incertezza interpretativa della normativa relativa ai SEU*, che ha di fatto bloccato gli investimenti nel settore, rallentandone lo sviluppo in modo significativo
4. Problematiche per il reperimento dei fondi: questi infatti devono spesso essere raccolti da diverse fonti, con relativa instabilità
Incertezza sulla presenza e l’assegnazione di incentivi L’ingresso delle ESCO** nel settore, per ora di fatto assenti, potrebbe
portare novità grazie alla possibilità di garantire dei progetti di taglia adeguata ad assicurarsi finanziamenti certi
5. Necessità di innovazione nel mercato
174
Esistono anche ulteriori barriere di natura culturale:
1. Carenza di figure professionali con conoscenza approfondita delle tecnologie e delle modalità di aggregazione delle Energy Community
2. Difficoltà ad accettare un costo iniziale elevato a fronte di risparmi futuri
3. Scarso appeal sociale del "prodotto" EC
4. Scarsa sensibilità e conoscenza del tema
Barriere alla diffusione delle EC /2
175
Considerazioni finali /1
Dalle simulazioni effettuate sui diversi scenari di diffusione delle energy community al 2020 emergono benefici potenziali legati all’efficientamento dei consumi elettrici e alla riduzione dell’impatto del sistema energetico sull’ambiente, nonché effetti positivi sulla sostenibilità del sistema elettrico nazionale (in termini di andamento della domanda nel corso della giornata e di attenuazione dei relativi picchi)
Allo stesso tempo, possono derivare importanti impatti economici aggregati dalla diffusione delle EC, con un valore economico netto per gli end user compreso tra 2 e 6 mld € (e, tra i settori, soprattutto per Industria e settore residenziale)
Manca tuttavia la definizione di un adeguato quadro regolatorio in materia, senza il quale è difficile immaginare un forte sviluppo delle Energy Community nel Paese: ciò è reso ulteriormente complesso anche dalla permanenza di alcune barriere iniziali, soprattutto di tipo culturale
176
Considerazioni finali /2
Appare quindi opportuno promuovere l’aggregazione dei consumatori in quanto le EC difficilmente nascono secondo processi bottom-up, né guidate da “oligopoli” (essendo i benefici diffusi nel sistema):
Per superare questa fase di stallo, oltre alla definizione di regole certe, le utility potrebbero svolgere anche il ruolo di soggetti aggregatori per la diffusione di EC nel Paese, a condizione che siano adeguatamente supportate in tale percorso
Interessanti opportunità per le utility potrebbero derivare dalla vendita dei servizi e delle tecnologie per le EC, compensando così i minori introiti derivanti dalla tradizionale fornitura elettrica