Elettricità futura Crescita sostenibile e sviluppo del settore elettrico Quanto vale il vettore elettrico? Benefici ambientali e loro valorizzazione economica. Il caso delle pompe di calore elettriche Andrea Molocchi (ECBA Project) Obiettivo presentazione: Illustrare i benefici ambientali comparati di una tecnologia innovativa ad alta efficienza energetica basata sul vettore elettrico: la pompa di calore elettrica. Il caso applicativo è stato oggetto di uno studio, realizzato da ECBA Project per conto di Assoelettrica, che, utilizzando la metodologia di valutazione delle esternalità ambientali, ha avuto la finalità di stimare il valore economico dei benefici ambientali di una crescente diffusione delle pompe di calore elettriche per il riscaldamento nel settore residenziale, rispetto agli impianti a combustione attualmente utilizzati. Premessa - Cosa sono i costi esterni I costi esterni sono quei costi, provocati da una attività, che non sono sostenuti da chi svolge l’attività stessa e che ricadono su terzi e sulla collettività in generale. I costi esterni calcolati in questo studio hanno natura involontaria, in quanto si riferiscono ad attività svolte in maniera legale e a fattori d’impatto che s’ingenerano nonostante il pieno rispetto delle normative vigenti (autorizzazioni impianti, etc.,). I costi esterni devono essere sempre riferiti all’attività che li ha provocati e al periodo di tempo in cui tale attività si è svolta. Metodologia generale Analisi sistematica dei costi esterni dovuti alle emissioni di atmosfera della produzione e trasmissione di elettricità + analisi dei costi esterni degli impianti di riscaldamento a combustione utilizzati nel residenziale. Prima stima dei costi esterni riferita alla “fotografia” dei due settori nel 2011. In seguito: approccio di scenario al 2020, coerente con gli obiettivi della SEN. Sono stati considerati tre percorsi alternativi di diffusione progressiva delle pompe di calore elettriche al 2020 (di minima, di massima e “intermedio”). Il confronto fra i costi esterni delle pompe di calore e degli impianti termici sostituiti è stato realizzato sia in termini specifici (costi esterni per MWh termico prodotto) che in valore assoluto, per il periodo 2014-2020. Metodologia: un confronto ispirato a criteri di realtà (contesto italiano) Schema metodologico dello Studio Il confronto è stato ancorato ai dati del contesto italiano, in particolare per il: - mix per la produzione di elettricità; - ruolo importazioni sui consumi finali di elettricità; - consumi ausiliari e perdite di rete; - cogenerazione di elettricità e calore; - resa energetica e utilizzo delle pompe di calore; - mix fonti impianti di riscaldamento; - rendimenti energetici; - emissioni specifiche di centrali e impianti; - altezza delle fonti di emissione e contesto demografico (dispersione degli inquinanti ed esposizione della popolazione). Le tipologie di emissioni considerate Le categorie di emissioni inquinanti considerate ai fini della valutazione dei costi esterni sono le seguenti quattro: le principali emissioni di gas ad effetto serra (CO2, CH4, N2O); i macro-inquinanti: particolato (PM10, PM2,5-10, PM2,5), ossidi di azoto (NOx), biossido di zolfo (SO2) e composti organici volatili non metanici (NMVOC); nove specie di metalli pesanti; due tipi di inquinanti in traccia (diossine e HCB). Fonte utilizzata: l’inventario nazionale delle emissioni elaborato da ISPRA Base dati omogenea per criteri di stima e copertura (per tutte le tecnologie considerate si è potuta utilizzare la medesima copertura degli inquinanti analizzati). Fonte istituzionale. Caratteristiche della metodologia di valutazione dei costi esterni Approccio di “benefit “transfer da manualistica comunitaria. Danni valutati con metodologia dei sentieri d’impatto (filone “ExternE”). Approccio multisettoriale (caratterizzazione delle emissioni di settori diversi),. Valutazione della mortalità basata sugli anni attesi di vita perduti per decesso (VYOLL) e non sui decessi attesi (VSL). Criteri di gestione dell’incertezza: - f unzioni dose-risposta considerate più certe nella letteratura epidemiologica (ExternE core functions); - uso di valori raccomandati “centrali” (esclusione dei valori estremi); - esclusione degli inquinanti che presentano forti correlazioni con i medesimi tipi di effetti. L’approccio di ECBA Project è: - basato sulla letteratura scientifica più accreditata (utilizzo ragionato di manuali e studi comunitari); - omogeneo a livello europeo (metodologia applicabile in tutti gli Stati Membri della UE); - multisettoriale (metodologia armonizzata per tutte le tipologie di progetti/settori); - equilibrato (l’analisi costi-benefici è finalizzata a integrare le esternalità con i Le categorie di impianti analizzate nello studio di generazione Consumi energetici degli impianti di generazione che cedono elettricità alla rete (esclusi auto-produttori), % sui consumi primari di energia, anno 2011 Fonte: ECBA Project in base a Inventario nazionale delle emissioni di ISPRA Le categorie di impianti di combustione per il riscaldamento residenziale Consumi energetici degli impianti di riscaldamento residenziale, composizione % sui consumi primari di energia, anno 2011 Fonte: ECBA Project in base a Inventario nazionale delle emissioni di ISPRA Gli Scenari considerati Per evitare il più possibile ipotesi di scenario influenti sul confronto, si sono considerati gli stessi scenari di diffusione delle pompe di calore nel residenziale sviluppati dal CoAer nell’ambito dello Smart Energy Project di Confindustria del 2013, Tali scenari riguardano la diffusione delle pompe di calore elettriche nel settore residenziale nel periodo 2014-2020. Per mantenere criteri di realtà nel confronto è stato considerato solo il potenziale di diffusione delle PdC elettriche nei due segmenti in cui le pompe di calore vanno a sostituire impianti esistenti per il riscaldamento domestico: ristrutturazioni di appartamenti; sostituzioni di caldaie senza ristrutturazione rilevante. Non è stato considerato il segmento di mercato delle nuove costruzioni. Ipotesi comuni degli scenari: appartamento “elementare” e pompa di calore “di riferimento” Sintesi dei dati sull’appartamento “elementare” e sulla pompa di calore elettrica di riferimento Appartamento (Superficie) m2 Periodo di costruzione Zona climatica D Fabbisogno termico specifico (ACS e kWh/m2 calore) Fabbisogno termico annuo (ACS e calore) MWhth Tipologia pompa di calore elettrica SCOP Consumo elettrico annuo pompa di calore 115 Mix classi di anzianità del parco edilizio (Roma) 120 13,8 Aria-acqua 3,3 MWhel 4,182 Fonte: ECBA Project su dati CoAer (Smart Energy Project di Confindustria, Smart Building, 2013) e Agenzia del territorio (anzianità parco edilizio) Pompe di calore installate negli scenari CoAer Pompe di calore installate nel periodo 2014-2020, in tre scenari di diffusione (segmenti di mercato delle ristrutturazioni e delle sole sostituzioni di caldaia) 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Totale 2014-2020 Scenario potenziale teorico 625.000 625.000 625.000 625.000 625.000 625.000 625.000 4.375.000 Scenario inerziale 35.000 35.000 35.000 35.000 35.000 35.000 35.000 245.000 Scenario con interventi sostegno 217.500 217.500 217.500 217.500 217.500 217.500 217.500 1.522.500 Fonte: ECBA Project su dati CoAer (Smart Energy Project di Confindustria, Smart Building, 2013) Misure implicite nello scenario con interventi di sostegno (217.500 pdc/anno): •Proroga al 2020 delle detrazioni fiscali del 65% •Tariffa specifica per PdC elettriche con convergenza a tariffa D1 Risultati del confronto: a) I costi esterni specifici Tab. 1: Costi esterni specifici delle pompe di calore elettriche ariaacqua e degli impianti di riscaldamento a combustione, a parità di energia termica resa, mix Italia, stima per 2014, euro2014/MWhth Pompe di calore elettriche ariaacqua % Impianti di riscaldamento % Gas serra MacroInquinanti Metalli pesanti Inquinanti in traccia Totale 3,33 1,20 0,06 0,002 4,59 72,5% 26,2% 1,2% 0,03% 100,0% 6,41 16,84 0,02 0,01 23,28 27,5% 72,3% 0,1% 0,05% 100,0% Fonte: elaborazione ECBA Project Risultati del confronto: i costi esterni specifici Il rapporto fra i costi esterni specifici degli impianti di riscaldamento (23,28 euro/MWhth nel 2014) e quelli delle pompe di calore elettriche “di riferimento” (4,59 euro/MWhth) è di circa 5 a 1 (-80% circa a favore delle pompe di calore). Il rapporto fra i consumi primari di energia a parità di energia termica resa (input/output energetici) degli impianti di riscaldamento (1,11) e quelli delle pompe di calore elettriche (0,67) è di 1,65 a 1 (il risparmio energetico consentito dalle pompe di calore elettriche è del 40% circa) Divario fra metodologie di valutazione delle prestazioni: 3 volte Indice PDC=1 La metodologia dei costi esterni ambientali può portare a risultati molto diversi rispetto all’analisi energetica, nella direzione di una maggiore equità e giustizia sociale La metodologia mette in corretta evidenza i benefici ambientali delle tecnologie ad alta efficienza basate sul vettore elettrico Risultati del confronto: a) Il beneficio ambientale netto delle pdc Valore economico del merito ambientale delle pompe di calore elettriche rispetto agli impianti di riscaldamento a combustione (mix nazionale) nel periodo 2014-2020, euro2014/MWhth Fonte: elaborazione ECBA Project Risultati del confronto: a) Il beneficio ambientale netto delle pdc Il valore economico del merito ambientale delle pompe di calore elettriche rispetto agli impianti di riscaldamento a combustione (mix di fonti) è di 18,7 euro/MWh termico nel 2014 e di 20,4 euro/MWh nel 2020. Confronto “al margine” fra pompe di calore alimentate con energia elettrica da centrali a gas e caldaie a condensazione a gas: il beneficio netto a favore delle pompe di calore è di circa 4 euro/MWh termico Ipotizzando il fabbisogno termico dell’appartamento “elementare” di riferimento (13,8 MWhth)), il beneficio ambientale annuo della pompa di calore “elementare“ è valutabile in circa 258-282 euro per appartamento e quello nell’arco della vita tecnica della pompa di calore (15 anni) in circa 4000 euro (zona climatica D). Risultati del confronto: b) Il beneficio ambientale in valore assoluto (analisi di scenario) Scenari di diffusione delle pompe di calore elettriche e incremento dei benefici ambientali annuali, periodo 2014-2020, prezzi costanti in milioni di euro2014 Fonte: elaborazione ECBA Project (2013) Risultati del confronto: b) Il beneficio ambientale in valore assoluto (analisi di scenario) Scenario con interventi di sostegno: Aumento dei consumi elettrici dovuti alla diffusione delle pompe di calore (dal livello iniziale di circa 1 TWh di quest’anno a oltre 6 TWh nel 2020) Maggiori consumi elettrici cumulati di 25,5 TWh nel 2014-2020. Questo avviene nel pieno rispetto dell’obiettivo di stabilizzazione dei consumi elettrici della SEN. Beneficio ambientale delle pompe di calore cresce da 57 milioni nel 2014 fino a 436 milioni nel 2020. Il beneficio ambientale cumulato nell’intero periodo 20142020 è di circa 1,7 miliardi di euro. Scenario di massimo potenziale : Maggiori consumi elettrici annuali fino a 18 TWh nel 2020 (73 TWh cumulati 2014-2020). Beneficio ambientale annuo delle pompe di calore cresce fino a 1,2 miliardi di euro nel 2020 (4,9 miliardi cumulati 2014-2020). In conclusione: le pompe di calore possono contribuire in maniera decisiva alla riduzione dell’inquinamento dovuto al riscaldamento residenziale. Grazie per l’attenzione! per maggiori informazioni: [email protected] Via Pasteur 44, 00144 Roma, www.ecbaproject.eu
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