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Informazioni legali LIstituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) e le persone che agiscono per conto dellIstituto non sono responsabili per luso che pu essere fatto delle informazioni contenute in questo rapporto. La Legge 133/2008 di conversione, con modificazioni, del Decreto Legge 25 giugno 2008, n. 112, pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale n. 195 del 21 agosto 2008, ha istituito l'ISPRA - Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale. LISPRA svolge le funzioni che erano proprie dellAgenzia per la protezione dellambiente e per i servizi tecnici (ex APAT), dellIstituto Nazionale per la Fauna Selvatica (ex INFS) e dellIstituto Centrale per la Ricerca scientifica e tecnologica Applicata al Mare (ex ICRAM). ISPRA Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale Via Vitaliano Brancati, 48 00144 Roma www.isprambiente.it ISPRA, Rapporti 172/12 ISBN 978-88-448-0580-7 Riproduzione autorizzata citando la fonte Elaborazione grafica Grafica di copertina: Franco Iozzoli Foto di copertina: Paolo Orlandi ISPRA Servizio Comunicazione Coordinamento editoriale: Daria Mazzella ISPRA Settore Editoria Il testo disponibile sul sito web ISPRA allindirizzo: http://www.isprambiente.it

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Autori Antonio Caputo (ISPRA) Un sincero ringraziamento a Renato Marra Campanale per avermi iniziato allanalisi della decomposizione e a Mario Contaldi per aver avuto la pazienza di ascoltare e indirizzare le mie elucubrazioni durante la preparazione di questo lavoro. Contatti: Antonio Caputo Tel. 0650072540 Fax 0650072657 e-mail antonio.caputo@isprambiente.it ISPRA- Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale Dipartimento Stato dell'Ambiente e Metrologia Ambientale Monitoraggio e prevenzione degli impatti sull'atmosfera Via V. Brancati, 48 00144 Roma www.isprambiente.it

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Di tutte le cose che hanno molte parti, e il cui insieme non come un ammasso e il cui intero qualcosa di pi delle parti, c una causa dellunit. Aristotele, Metafisica VIII, 7, 1045a, 8.

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INDICE Riassunto / Abstract 6 Introduzione 7 1 Analisi della decomposizione 8

1.1 Index Decomposition Analysis (IDA) 8 1.2 Structural Decomposition Analysis (SDA) 9

2 Analisi dei dati 11 2.1 Fattori di emissione dei combustibili 11 2.2 Analisi della decomposizione 17

3 Risultati e discussione 18 3.1 Produzione di energia elettrica ed emissioni di CO2 18

3.1.1 Potenza installata e produzione elettrica 23 3.1.2 Relazione tra produzione elettrica e PIL 26

3.2 Emissioni di CO2 da produzione elettrica 29 3.2.1 Fattori di emissione di CO2 per la produzione ed il consumo di energia elettrica 30 3.2.2 Analisi della decomposizione 34

Conclusioni 37 Bibliografia 38

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RIASSUNTO / ABSTRACT

Lo scopo principale di questo lavoro lanalisi della variazione delle emissioni di CO2 dovute alla generazione elettrica nel periodo 1990-2010 attraverso la decomposizione dei fattori determinanti. Sono state valutate due diverse metodologie di decomposizione riportate in letteratura (Structural decomposition analysis e Index Decomposition Analysis) ed una di esse stata applicata ai dati aggregati del settore elettrico. Il rapporto presenta inoltre i fattori di emissione atmosferica di anidride carbonica per la generazione e per i consumi di energia elettrica, calcolati in relazione ai combustibili fossili utilizzati nel settore termoelettrico. I fattori di emissione della generazione e del consumo di energia elettrica sono indispensabili per la programmazione ed il monitoraggio di iniziative volte alla riduzione delle emissioni di gas serra che coinvolgano il settore elettrico, in relazione alle strategie di sviluppo del settore a livello nazionale ed alle misure di risparmio energetico che possibile adottare anche a livello locale. Il potenziale di riduzione delle emissioni di gas serra pu essere valutato solo attraverso la conoscenza dei fattori di emissione per la produzione di energia elettrica dalle diverse fonti energetiche e la quantificazione del contributo dei fattori determinanti la variazione delle emissioni atmosferiche.

Le emissioni di CO2 per la generazione elettrica sono diminuite da 126,4 Mt nel 1990 a 118,4 Mt nel 2010, mentre la produzione lorda di energia elettrica aumentata da 216,9 TWh a 302,1 TWh nello stesso periodo; pertanto i fattori di emissione di CO2 mostrano una rapida diminuzione nel periodo 1990-2010. Lanalisi della decomposizione mostra che laumento dellefficienza tecnologica nel settore termoelettrico, in termini di efficienza di conversione elettrica, ha avuto un ruolo dominate nella diminuzione delle emissioni di CO2 nel periodo considerato, seguito dallincremento della quota di energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili e dallimpiego di combustibili fossili a minore contenuto di carbonio. La decomposizione anno per anno della variazione delle emissioni di CO2 mostra che negli ultimi anni il fattore dominante rappresentato dallincremento della quota di energia elettrica da fonti rinnovabili e che tale fattore ha il maggior potenziale di riduzione nei prossimi anni.

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The main task of this study is to analyze the change of CO2 emissions from electricity generation during the period 1990-2010 through the decomposition of driver factors. Two techniques of decomposition analysis have been considered (Structural decomposition analysis e Index Decomposition Analysis) and the index approach has been applied to structural decomposition analysis. Moreover CO2 emission factors for electricity generation and consumption have been calculated. Emission factors for electricity generation and electricity consumption are useful tools to plan and monitor projects that aim to reduce GHG emissions in electricity sector either as concerns the strategies of electricity production at national level, through increase of renewable share and fuel mix change, or energy saving measures at user level, through electricity saving and increase of final use efficiency. The reduction potential can be assessed through the knowledge of emission factors and the role of different factors that contribute to reduce emissions.

CO2 emissions has decreased from 126.4 Mt in 1990 to 118.4 Mt in 2010, while the gross electricity generation increase in the same period from 216.9 TWh to 302.1 TWh; so the emission factors for electricity generation decrease sharply in the period 1990-2010. Decomposition analysis shows that technological efficiency of electricity generation in power plants plays the dominant role in decreasing of CO2 emissions in the considered period, followed by the use of renewable sources and fuel mix shift toward low carbon fuels. The year by year decomposition analysis and the trend of emission factors show that the increasing share of renewable sources is the main driver factor in decreasing of CO2 emissions from electricity generation in the last years. Moreover renewable sources deployment represents the factor with the greater potential to reduce CO2 emissions in the electricity sector for the next years.

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INTRODUZIONE

La concentrazione atmosferica dei gas ad effetto serra (GHG) rappresenta il principale fattore determinante del riscaldamento globale (IPCC, 2007[a]). Tra i gas serra considerati nel Protocollo di Kyoto lanidride carbonica (CO2) copre un ruolo prevalente in termini emissivi, nel 2004 infatti le emissioni globali di CO2 rappresentavano pi del 75% delle emissioni di gas serra (IPCC, 2007[b]). La riduzione delle emissioni di CO2 la principale strategia di mitigazione dei cambiamenti climatici. Lobiettivo della riduzione delle emissioni pu essere raggiunto attraverso lutilizzo di fonti rinnovabili, lincremento dellefficienza, e lutilizzo di combustibili a basso contenuto di carbonio (EC, 2011). La stima dellimpatto delle misure intraprese per ridurre le emissioni atmosferiche un elemento essenziale nella valutazione delle politiche ambientali.

In letteratura lanalisi della decomposizione stata usata per quantificare limpatto di differenti fattori determinanti la variazione dei consumi energetici e delle emissioni di CO2 (Zhang et al., 2012; Wood, 2009; Ang and Zhang, 2000). Le tecniche di decomposizione permettono di studiare le variazioni di un indicatore in un determinato intervallo temporale scomponendolo nelle variazioni dei suoi fattori determinanti. Lanalisi consente quindi di valutare il ruolo di ciascun determinante sulla variazione dellindicatore considerato.

Rivolgendo lo sguardo alla situazione italiana, le emissioni di anidride carbonica per la generazione elettrica rappresentano una delle principali componenti delle emissioni di gas serra nazionali, 23,6% nel 2010. Il continuo incremento della domanda elettrica nonch la concentrazione in relativamente pochi impianti di produzione rendono il settore della generazione elettrica particolarmente rilevante in relazione alle possibili strategie di riduzione delle emissioni atmosferiche di gas serra. La riduzione delle emissioni pu essere realizzata in diversi modi: incremento dellefficienza energetica, utilizzo di combustibili fossili con fattori di emissione pi bassi, oppure incremento della produzione elettrica da fonti rinnovabili. In particolare, ladozione di tecnologie a maggiore efficienza pu interessare sia il settore della produzione elettrica, con conseguente riduzione dellutilizzo di combustibili fossili, sia il settore dei consumi elettrici nelle utenze finali, con riduzione della domanda elettrica.

La stima delle emissioni provenienti dal parco termoelettrico per i singoli combustibili fossili con i rispettivi fattori di emissione, insieme alla valutazione delle quantit di produzione carbon free, rappresentano pertanto elementi di cono