Il pianeta si ribella: verso un nuovo

paradigma energetico

Modulo di Economia 8 aprile 2014

Valeria Termini - Università Roma TreComponente dell’Autorità per l’Energia Elettrica, il Gas

ed il Sistema Idrico

2

I. Energia crescita economica e sviluppo sociale

II. Il pianeta si ribella. Energia, ambiente e clima

III. Una rivoluzione tecnologica: verso un nuovoparadigma energetico – l’impatto in Italia

IV. Cenni di geopolitica. Il peso dell’energia nellaridefinizione degli equilibri globali

Rivoluzione energetica innovazione e crescita

3

I. Energia per la crescita economica e lo

sviluppo sociale

a) Nella rivoluzione indutriale, per i BRICs oggi, l’impatto

sociale delll’elettrificazione in Africa

b) Fonti primarie di energia – le fonti fossili

Energia per la crescita economica

• La rivoluzione indutriale -David Landes The Unbound Prometheus, CUP 1969,

C. Cipolla Sources d’energie et histoire de l’humanité, Les Annales, 1961 D.Yergin The Epic Quest for Oil, Money and Power,1990

– Carbone e vapore sono variabili chiave nella 1° rivoluzione industriale: liberano l’uomo dal vincolo della forza fisica disponibile, umana e animale

– L’elettricità consente produzione remota di energia -riscaldamento, luce, trasporto- Un vincolo è nelle reti, che richiedono investimenti elevatissimi e sono un monopolio naurale

– Un altro vincolo è nelle fonti primarie di energia –le fonti fossili sonolimitate e inquinanti

• Oggi nei BRICs la > crescita di consumo di energia (IEA 2014)

4

I

5

Consumo di energia nel mondo dal 1820 ad oggi e

fonti primarie

Fonte: IEA, 2011

I

6

Consumo di energia e crescita del prodotto

lordo (PIL)

Fonte: USDA, elaborazione dati BP, 2012

Mtoe Mld $

I

7

Correlazione tra domanda di energia e ciclo Crisi economica e domanda di petrolio

Fonte: Energy Aspects

8

Million Tonnes of Oil Equivalent

Nei paesi emergenti in forte crescita la domanda di energia

Fonte: IEA, 2011

I

Paesi con il maggior numero di persone che

dipendono dalle biomasse per la cottura dei cibi

Fonte: IEA, World Energy Outlook 2013 (I dati si riferiscono al 2011) 9

I

10

Energia per lo sviluppo sociale: 1,5 miliardo di pe rsone senza elettricità - (Il kit solare delle UN)

Senza accesso all'energia

elettricaDipendenza dalle biomasse

Popolazione % Popolazione Popolazione % Popolazione

Paesi in via di

sviluppo1258 23% 2642 49%

Africa600 57% 696 67%

Asia 615 17% 1869 51%

America

Latina24 5% 68 15%

Medio

Oriente19 9% 9 4%

Fonte: IEA, World Energy Outlook 2013 (I dati in milioni si riferiscono al 2011)

I

La sperimentazione delle UN sulle donne per

l’elettrificazione locale in Africa ….

ha un impatto socio-economico:

• promuove la partecipazione delle donne alla vita comune

• migliora il tasso di scolarità e di lavoro (a parità di quello maschile)

riducendo l’uso delle biomasse per la cottura dei cibi:

• riduce le malattie per inquinamento ambientale

• riduce le emissioni di CO2 nell’atmosfera

I “kit solari” delle UN –con tecniche di montaggio a colori-sperimentati in Nigeria, India, Etiopia riproducono il circolo virtuoso del micro-credito di Yunos-

11

I

12

Quota delle fonti fossili nel consumo energetico:

petrolio, carbone, gas dominano

Fonte: IEA, 2013

Totale fonti fossili: 86,60% Totale fonti fossili: 81,60%

1973 2011

I

13

Ma:

emissioni di CO2 dal settore energetico e crescita del

PIL mondiale

Fonte: IEA, 2013

I

14Fonte: IEA, 2013

Evoluzione del consumo energetico per regione I

15

II. Il pianeta si ribella. Energia, ambiente e clima

a) Ambiente: bene pubblico globale

b) Istituzioni, accordi e negoziati

16

MANCA GRAFICO

Fonte: IPCC Fifth Assessment Report 2013

Emissioni antropogeniche di CO2 dal 1870 II

Paul Crutzen – «Benvenuti nell'Antropocene!», 2005

17

Variazione della temperatura terrestre 1901-2012

Fonte: IPCC Fifth Assessment Report 2013

II

18

L’impatto del CO2 sul cambiamento climatico

Fonte: IEA 2013

II

19

Cause e responsabilità nel tempo

Emissioni di CO2: da uso industriale…

II

20

…emissioni di CO2: da uso agricolo e deforestazioneII

21

Emissioni di CO2 pro-capite (confronto 1990-2012)

Fonte: IEA, 2013

II

22

Emissioni di CO2 per regione (evoluzione 1900-2012)

Fonte: IEA, 2013

II

23

Impatti dovuti a :

� aumento delle temperature

� minore disponibilità di acqua

� aumento di tempeste,

inondazioni e innalzamento del

livello del mare

U.S. ENERGY SECTOR VULNERABILITIES TO CLIMATE CHANGE AND EXTREME WEATHER, luglio 2013 U.S. D.O.E

Un circolo vizioso

cambiamento climatico -

settore energetico

II

24

Correlazione PIL /Consumo energetico/Emissioni

Fonte: IPCC, 2007

II

25

Quali responsabilità regionali ?

Gli indicatori non sono neutrali

Ad esempio:• se si sceglie come indicatore l’intensità di emissioni di CO2 nella

produzione del settore industriale, i paesi asiatici in crescita mostrano valori di inquinamento più alti: l’intensità industriale di emissioni in Cina è di 4.4 metric tonnes (mt) per 1000 $ di produzione industriale ($ PPP 2005), a fronte di 2.6 mt dell’India, di 2.1 mt dell’Italia, 2.6 mt degli USA e 1.4 mt della Gran Bretagna (Yale 2009).

• Se invece si sceglie come indicatore il valore delle emissioni pro capite, per consumo, il rapporto delle responsabilità si inverte. Si evidenzia il basso consumo di energia pro capite dei paesi emergenti rispetto ad altri paesi più ricchi e sviluppati come gli Usa o l’Australia: nel 2008, ogni cittadino americano ha emesso infatti, in media, 24,9 mt CO2 equivalenti; ogni cittadino dell’UE 10,7; mentre ogni cinese ha emesso solo 5,5 mt CO2 equivalente e ogni indiano 2.2.

II

26

Consumo pro-capite di energia nel mondo

Fonte: Università di Melbourne, 2011

II

27

Sostenibilità della crescita

1. Il tasso di crescita delle emissioni di GHG

G* = P* + y* + e* + f* + g*

G = GHGs

y = Y/P reddito pro capite: Y/ popolazione (P)

e = E/Y intensità energetica (E cons x unità di Y)

f = F/ E quota di comb fossili x E consumata

g = G/F intensità di GHG emessi x unità di combustibili fossili consumata

II

28

• perché il tasso di crescita del reddito procapite sia sostenibile:

y* </= (e* + f* + g*)

• ovvero perché G*</0

e = E/Y intensità energetica

f = F/ E quota di combustibili fossili

g = G/F intensità di emissioni

Sostenibilità della crescita

2. Il tasso di crescita sostenibile delle emissioni di GHG

II

29

IEA scenario: un trend non sostenibile

W orld G* Y* P* y* E* e* F* g* f*

1971-1980 2,8 4,1 1,9 2,2 3,0 -1,1 2,5 0,3 -0,5

1981-1990 1,6 3,2 1,9 1,3 2,1 -1,1 1,7 -0,1 -0,4

1991-2000 1,4 3,4 1,6 1,8 1,6 -1,8 1,2 0,2 -0,4

1971-2000 1,8 3,3 1,7 1,6 2,1 -1,2 1,8 0 -0,3

2003-2030 2,1 3,8 1,0 2,8 2,0 -1,8 2,1 0 0,1

Source: elaboration on IEA (2006) and British Petroleum (2006) data.Legend: G= CO2 emissions, Y= income, P= population, y= per capita income,E= primary energy demand, e= E/Y= energy intensity, F= total consumption of fossilfuels, g= G/F= CO2 intensity per unit of fossil fuel, f= F/E= share of fossil fuels on energyconsumption. The star above each variable indicates the growth rate of the variable.

II

EPI- ENVIRONMENTAL PERFORMANCE INDEX

http://epi.yale.edu/ 30

II

31

Italia: 22° posizione nel 2014 II

32

1. Ambiente: bene pubblico

• Ambiente - bene pubblico : definizione economica, bene non rivale e non escludibile (non si hanno prezzi di equilibrio sul mercato)

• L’emissione di gas a effetto serra è un «male pubblico», esternalità negativa, sottoprodotto della maggior parte delle attività economiche e della vita quotidiana delle popolazioni del pianeta.

• Il mercato non garantisce la gestione efficace del cambiamento climatico (caso di fallimento del mercato)

Stati e i soggetti tendono a comportarsi da free riders: prevale la tendenza a non pagare per un bene che si può ottenere gratuitamente addossando ad altri i costi

II

33

2. L’ambiente: bene pubblico globale

• Chi e quanto deve pagare per ridurre le emissioni ?

� Burden sharing e negoziati globali

Problemi di governance, tasso di sconto intergenerazionale, modelli di intervento, responsabilità delle diverse regioni

II

34

•1973 – Club di Roma Rapporto sui limiti dello sviluppo

•1987 - il Rapporto Brundtland Our Common Future introduce il concetto di “Sviluppo sostenibile”

•1992 -United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCC

•1997- 2005 – Il Protocollo di Kyoto

•2007 -Conferenza di Bali per definire il “dopo Kyoto”

•2013 -Conferenza di Varsavia

Accordi e Trattati internazionali II

35

Quadro degli attuali impegni climatici

Impegni per la mitigazione per il 2020 secondo gli accordi di Cancun

Partecipazione al secondo periodo del protocollo di Kyoto (2013-2020)

Fonte: IEA, 2013

II

36Fonte: IEA, 2013

IIPolitiche ambientali

37

III. Una rivoluzione tecnologica in corso e le

sue prospettive -

Verso un nuovo paradigma energetico,

nuove oppportunità

38

� Shale gas, shale oil - il frackturing si sviluppa negli USA (opposizione di lobby contrarie e ambientalisti)

Crolla il prezzo del gas negli USA –tornano a produrre in USA molte imprese

� Lo shale gas nel mondo – l’Europa

�con il GNL e il trasporto del gas per mare si affranca lo scambio dai gasdotti – verso un mercato globale del gas (ancora 3 prezzi regionali in USA, EU, Asia)

1. Shale gas - una rivoluzione tecnologica

III

Produzione mondiale di shale gas

Fonte: IEA e elaborazioni AEEGSI (2013)

39

III

GNL…aumento delle esportazioni mondiali di gas

La quota di LNG sul totale export gas è aumentata del 24% tra il 2006 e il 2010.

In volume l’aumento delle esportazioni di LNG è stato del 37%

Fonte: IEA 2012 40

III

41

Il GNL sta trasformando il mercato globale del gas

Fonte: Global LNG

III

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

gen-

08

mar

-08

mag

-08

lug-

08

set-

08

nov-

08

gen-

09

mar

-09

mag

-09

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09

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09

nov-

09

gen-

10

mar

-10

mag

-10

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10

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10

gen-

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mar

-11

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11

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11

gen-

12

mar

-12

mag

-12

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12

set-

12

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12

gen-

13

mar

-13

mag

-13

€/MWh

Austrian Baumgarten CEGH Dutch TTF Italy PSV UK NBP Japan LNG U.S. Henry Hub

Prezzo del gas nelle 3 aree geografiche

Fonte: Progetto di ricerca AF Mercados EMI Europe e REF-E su dati Platts, WGI

I prezzi sugli hub convergono

42

III

Asia

UE

US

43

Shale gas nel mondo

Stima di 48 bacini di shale gas in 32 Paesi – Fonte: EIA 2013

III

44

2. La rivoluzione tecnologica – le nuove

fonti rinnovabili

• L’impatto ambientale

• La generazione distribuita - Il consumatore attivo

• L’industria si trasforma : creative destruction di Schumpeter

• Le nuove tecnologie ICT nell’energia: smart energy

• I costi della transizione e le nuove opportunità

III

45

Cenni di economia delle nuove fonti rinnovabili

• Costo materia prima <

• Costo capitale > (incentivi)

• Costo per il sistema alto (richiedono trasformazione filiera

industriale/in parte affrancano dal monopolio pubblico)

• Opportunità di crescita elevate con ICT

Nuovo modello energetico

46

IIILe nuove fonti rinnovabili

47

Le nuove fonti rinnovabili - una rivoluzione tecnologica

La micro-generazione distribuita cambia il paradigma energetico (il consumatore è attivo)

• L’industria si trasforma : creative destruction di Schumpeter e… problemi di sicurezza energetica

• Le nuove tecnologie ICT applicate all’energia:

smart energy

���� I costi della transizione e le nuove opportunità

III

48

• Costo materia prima si riduce (=0)

• Costo per il sistema in crescita, alto (richiede trasformazione

della filiera industriale e adeguamento delle reti)

• Costo degli investimenti (+ incentivi)

Opportunità di crescita elevate con ICT

Nuovo paradigma energetico

Cenni di economia delle nuove

fonti rinnovabili per l’Italia

III

49

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000

55.000

60.000

65.000

70.000

75.000

80.000

85.000

90.000

95.000

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

GWh

Produzione lorda da fonti rinnovabili in Italia dal 1996 a oggiImpianti termoelettrici da biomasse e rifiuti Impianti fotovoltaici

Impianti eolici Impianti geotermoelettrici

Impianti idroelettrici

Fonte: AEEGSI

III

50

In 5 anni il numero di impianti eolici in Italia è passato da 203 nel 2007 a 1054 nel 2012;

parallelamente la potenza installata è passata da 2714 MW a 8119 (+ 200%)

Diffusione di nuovi impianti piccoli e grandi da fonti rinnovabiliIII

51

Gli impianti fotovoltaici a INIZIO 2014

hanno superato le 550mila unità, con

una potenza installata di oltre

17.600MW (fine 2011 oltre 400mila

unità con potenza installata di circa

12.500MW)

III

52

Il consumatore italiano diventa attivo e diventa

PROSUMER

Anche la rete di distribuzione deve passare da un

servizio “passivo” (indirizzato al consumo) ad uno

“attivo” (indirizzato alla gestione dei carichi)

INTEGRAZIONE DELL’ INNOVAZIONE ICT NEL

SETTORE ENERGETICO

Sviluppo di una rete intelligente: le smart grid

III

53

L’impatto del fotovoltaico sulla filiera energetica:

diversa programmabilità e sicurezza per il sistema

Fonte: World Energy Outlook 2013

III

La “Smart Grid” è una rete intelligente in grado di

accogliere flussi di energia bidirezionali, di fare

interagire produttori e consumatori, di adattare con

flessibilità la produzione e il consumo di energia

elettrica, scambiando informazioni sui flussi di

energia, gestendo i picchi di richiesta e riducendo il

carico dove è necessario.

54

III

55

Sviluppo di una rete intelligente: le Smart grid

� Permettono ai consumatori di diventare

attivi, distribuendo i consumi nel tempo

anche da remoto

� Consentono risparmio energetico: una

migliore gestione dei picchi di domanda

� Migliora la sicurezza, evitando le

interruzioni con riduzioni del carico

� Offrono lo sviluppo di nuovi servizi di rete

(storage, batterie, ecc)

� Consentono la ricarica di auto elettrica

III

56

� 34 milioni di “contatori intelligenti” installati nel settore elettrico, per

garantire una puntuale attribuzione dei consumi ai clienti

� Trasporto elettrico: colonnine per la ricarica dei veicoli elettrici -verranno

realizzate entro il 2015 in un nove regioni a sostegno della sperimentazione di sistemi di

ricarica pubblici.

� Nelle case è già possibile installare un secondo punto di fornitura per

alimentare l’auto elettrica o per l'utilizzo delle pompe di calore, in modo

da riscaldare o rinfrescare riducendo le emissioni di gas serra

� nuovi progetti di efficienza energetica, anche a livello industriale

� 7 progetti pilota promossi dall’Autorità per modernizzare e rendere più

flessibili e intelligenti le reti di distribuzione dell’energia, permettendo la

più efficiente integrazione degli oltre 300 mila piccoli produttori da fonti

rinnovabili.

Primi risultati e un percorso da seguire : III

57

Le smart grids sono tra gli obiettivi della Commissione

Il rapporto della Commissione europea “Smart Grid

projects in Europe: lessons learned and current

developments” (2013) classifica l’Italia al 1° posto in EU

per investimenti negli smart meter e al 3°nelle smart

grid.

Il rapporto fornisce un quadro dei progetti avviati in EU.

Nelle smart grid, si contano 281 progetti per investimenti

complessivi pari a 1,8 miliardi di euro, per il 70%

concentrati in sei Stati: Gran Bretagna con il 15% delle

iniziative, Germania e Francia con il 12% ciascuna, Italia,

Danimarca e Spagna con il 10% ognuna. Nella ricerca e

sviluppo il primo posto spetta alla Danimarca. L’Italia

primeggia negli smart meter con investimenti per 2,1

miliardi di euro, oltre la metà dei 4 miliardi di euro

stanziati nell'intera Ue. Segue la Svezia con 1,5 miliardi di

euro.

III

58

IV. Cenni di geopoliticaIl peso dell’energia nella ridefinizione degli

equilibri globali

• Consumo mondiale di petrolio (Milioni di barili al giorno)• Prezzi ($/barile)

Geopolitica dell’energia:

prezzi e consumi del petrolio 1964-2010

59

IV

60

• Nuove tecnologie e fonti non convenzionali: verso

l’indipendenza energetica degli Stati Uniti

• La dipendenza energetica dell’Europa e gli effetti

sull’economia comunitaria

• Le nuove risorse dei paesi del Mediterraneo e la

posizione privilegiata dell’Italia

IV

61

•Applications recieved by the US DoE to export LNG, (May 2012)

Fonte: IEA and USDOE

Esportazioni di GNL dagli USA 2009-11 IV

62

Forte dipendenza energetica dell’Unione Europea

Fonte: Eurostat (dati 2012)

80,8

48,1

73,3

61,1

42,2

Totale Unione Europea 28 Paesi 53,3%

IV

63

11.0 13.65.7 4.6

52.8

43.936.0

10.8

32.428.4

31.926.0

31.0

8.3

1.3 1.1

0.8

1.610.1

4.7

2.2

1.1

5.9

2.6

36.6

51.6

4.6

9.1

13.2 9.0

31.6

39.345.7

15.8

22.2

76.8 74.8

29.4

22.5 27.7

20.2

22.616.5

31.2

27.4

20.323.1

13.3 13.76.1

11.816.3

31.1

2.34.0

13.5

17.2

1.0 3.5 0.8 1.2 1.87.0

0.9 1.6 1.2 4.4 1.64.4

2.1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2000 2010 2000 2010 2000 2010 2000 2010 2000 2010 2000 2010

Italy France Germany Spain UK European Union

Coal, l ignite Oil Natural gas Nuclear Renewables (hydro, wind, solar, geothermal) Other

Source: Enerdata

Evoluzione del mix energetico di fonti primarie per la

generazione di elettricità in Europa

IV

64

Esportazioni GNL: paesi produttori

Fonte: IEA, 2013

IV

65

Paesi importatori GNL

Fonte: IEA, 2013

IV

Infrastrutture per l’esportazione e l’importazione di gas nel

bacino mediterraneo

66

IV

67

Global gas trade in 2013

Fonte: GAS Medium-Term Market Report, 2012

IV

68

Global gas trade in 2017

Fonte: GAS Medium-Term Market Report, 2012

IV

69