Il sottoprogetto “EDEN – Evoluzione della Domanda di Energia Elettrica” ha il compito di studiare, nell’ambito del progetto di Ricerca di Sistema “ Scenari evolutivi nel medio-lungo termine del Sistema Elettrico italiano” le conseguenze al 2030 dello sviluppo dei consumi e dei relativi impatti sul sistema elettrico nazionale per gli effetti: null della modifica della pratica tecnologica corrente conseguente all’evoluzione della tecnica e all’utilizzo delle tecnologie ritenute più efficienti dal punto di vista energetico ambientale, null della variazione della localizzazione geografica dei consumi a livello territoriale per individuare i siti di produzione elettrica ed i conseguenti adeguamenti delle reti di trasmissione e distribuzione, null delle politiche di intervento nella promozione delle tecnologie innovative e dell’uso efficiente dell’energia. Per la costruzione del modello che simula la complessa rete di relazioni che caratterizzano il sistema economico energetico si utilizzerà MARKAL-TIMES, un generatore di modelli tecnico-economici di minimo costo, dipendenti dal tempo del tipo “bottom up” sviluppato nell’ambito dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA). Un’importante peculiarità del modello in fase di costruzione, che lo distingue da strumenti analoghi già realizzati per il settore energetico aggregato, è la dimensione spaziale. Il sistema della domanda (e dell’offerta) di energia elettrica viene descritto per ciascuna delle venti Regioni nelle quali è suddiviso il territorio italiano. Questo permette di identificare geograficamente i carichi e di superare lo schema “a singola sbarra”, secondo il quale tutti i carichi e tutti i generatori risultano connessi ad un unico punto, rendendo di fatto impossibile lo studio dell’evoluzione delle reti elettriche. Dal lato dell’Offerta la “regionalizzazione”, oltre a consentire lo studio degli impatti della localizzazione dei siti produttivi in corrispondenza alle necessità di consumo, rende anche evidenza degli scambi e dei transiti di energia elettrica fra e attraverso le regioni, contribuendo ad accrescere l’accuratezza nelle stime della consistenza degli impianti di trasporto. Infine, un tale modello rappresenta uno strumento in grado di facilitare la coerenza a livello nazionale fra i diversi piani energetici regionali, consentendo di ottenere un quadro organico e coordinato fra gli obiettivi di sviluppo locale. In conformità al programma di ricerca approvato, l’attuale struttura del modello prevedendo come unico vettore l’energia elettrica, implica che gli usi finali dell’energia siano considerati solo per la quota parte soddisfatta dall’elettricità, tenendo conto solo indirettamente della competizione tra le diverse fonti. Tale quota è quindi fissata esogenamente per ciascun segmento di domanda e non entra come variabile nel modello. La sola competizione endogena ammessa è quella tra tecnologie elettriche.

Il presente rapporto descrive pertanto il lavoro svolto per definire, per ciascun settore economico e per ciascun segmento di domanda, l’evoluzione della domanda di servizi energetici. Dal punto di vista della costruzione del modello TIMES sono necessarie due tipologie di dati: − domanda di servizio energetico; − dati di caratterizzazione delle tecnologie di domanda attuali e future. La domanda di servizio energetico, cioè il servizio fornito dal bene energia, guida l’evoluzione del consumo; il modello calcola l’effettivo consumo di energia necessario per il soddisfacimento della domande. Nell’Allegato 1, viene presentata in dettaglio, per ciascun settore economico e per le categorie considerate, l’evoluzione della domanda di servizio energetico in termini di grandezze fisiche rappresentative (metri cubi, lumen, lavaggi, ecc.) o in termini di energia elettrica consumata in rapporto all’anno base, i parametri caratteristici di ogni tecnologia (anno di ingresso nel mercato, vita tecnica, efficienza, costo di investimento e costo di esercizio e manutenzione, …) e gli attributi qualitativi che ne caratterizzano l’utilizzo (descrizione e codice del segmento di domanda, settore economico, regione geografica, i livelli di tensione – altissima, alta, media, bassa – di utilizzo dell’elettricità, …), Costi ed efficienza di ogni tecnologia restano costanti fino all’anno orizzonte (approccio “vintage”); nel caso di miglioramenti di costo e/o di efficienza nel tempo, viene inclusa nel database tecnologico un’altra versione della stessa tecnologia, con parametri migliorati ma ancora costanti nel tempo, entrante nel mercato in un anno successivo Considerando questo approccio, le tecnologie sono state suddivise in 3 categorie, in ordine crescente di efficienza (e in generale di costo) e decrescente di penetrazione nel mercato all’anno base. Una tabella ad hoc per ogni settore riporta, a step di 5 anni, l’ipotesi di “market-share” delle varie tecnologie, dall’anno base (2000) fino all’anno orizzonte (2030). I servizi energetici considerati nel settore residenziale – produzione di freddo, intrattenimento, lavaggio biancheria e stoviglie, climatizzazione ambienti, cottura cibi, acqua calda sanitaria, illuminazione, servizi per la casa e servizi generali – sono collegati alla dinamica della popolazione residente, al numero medio di componenti per famiglia e al numero di famiglie. La diffusione delle tecnologie ed il loro utilizzo medio annuo sono collegati al valore aggiunto pro capite, rappresentativo della ricchezza degli individui. La domanda per la climatizzazione ambienti (condizionamento e riscaldamento) è diversificata per regione sulla base delle zone climatiche e del numero di abitazioni in ciascuna zona. Gli elettrodomestici sono rappresentati secondo le etichettature energetiche; l’illuminazione è suddivisa tra le possibili fonti (lampade convenzionali, fluorescenti, ecc.) con opportuni limiti sui costi e di durata; per la climatizzazione sono previste diverse tecnologie incluse quelle più raffinate quali le pompe di calore. Il

modello simula l’intero parco nazionale funzionante secondo le modalità abituali tipiche di ciascuna regione per soddisfare le diverse domande che caratterizzano il settore). I consumi sono quelli dell’elettrodomestico medio nell’uso tipico, diversificati secondo le classi energetiche del parco installato e di quello disponibile per il rinnovo. I servizi energetici considerati nel settore terziario – produzione di freddo, apparecchiature per uffici, climatizzazione ambienti, cottura cibi, produzione di acqua calda sanitaria, illuminazione, processi e servizi generali – sono collegati alla dinamica di due indicatori: il valore aggiunto di settore ed il numero di addetti. La mancanza di dati statistici obbliga a stimare la domanda sulla base di previsioni di consumi finali di elettricità ottenute utilizzando le serie storiche di coefficienti di elasticità e/o intensità energetiche riferite agli indicatori di cui sopra. Nel settore industriale i servizi energetici dei comparti industriali – metallurgia , meccanica, agroalimentare, tessile e abbigliamento, materiali da costruzione, chimica e petrolchimica, cartaria e grafica, altre industrie manifatturiere, edilizia – sono collegati alla dinamica di due indicatori noti in serie storica: il valore aggiunto ai prezzi di base dei comparti industriali e l’intensità elettrica del suddetto valore aggiunto Poiché il modello non prevede la competizione tra le diverse fonti energetiche ma, rappresenta quelli che in letteratura sono indicati come “usi elettrici obbligati”, la domanda di servizio energetico nell’industria non è stata descritta attraverso le unità di fisiche di prodotto ma la si è considerata aggregata nei comparti industriali sopra elencati. Le tecnologie rappresentative degli usi elettrici sono modellate su tre livelli di efficienza i cui valori sono stati desunti dall’analisi dei dati storici e di bibliografia disponibili. I costi di investimento sono tratti dalla banca del modello MARKAL SAGE (System for the Analysis of Global Energy markets, USA Energy Information Administration) ed opportunamente convertiti (G€’95 per unità di valore aggiunto settoriale) per l’utilizzo nel modello. I costi di esercizio e manutenzione sono considerati fissi medi annui e sono calcolati come una frazione dei costi di investimento. La procedura usata per modellare il settore trasporti è analoga a quella utilizzata per il settore industriale, con tecnologie trasversali che simulano i differenti modi di trasporto. Il servizio è collegato alla dinamica della domanda esogena di mobilità espressa in passeggeri/km o Mt/km costruita a partire da serie storiche e da previsioni di tassi di crescita. Per le note ragioni, il traffico ferroviario è stato depurato della quota relativa al gasolio e l’incremento del traffico su ferro a scapito di quello su gomma è frutto di stime esogene al modello. Le tecnologie rappresentative degli usi elettrici sono modellate su tre livelli di efficienza i cui valori sono stati desunti dall’analisi dei dati storici e di bibliografia disponibili. Entro l’orizzonte temporale del 2030 non

si è ritenuta probabile la diffusione dell’auto elettrica a batterie e dunque per il traffico su gomma non contribuisce ai consumi di elettricità entro tale orizzonte. La procedura utilizzata per modellare il settore agricoltura e pesca è analoga a quella usata per il settore industriale, con tecnologie trasversali che simulano i differenti usi elettrici. Il servizio è collegato alla dinamica dell’intensità elettrica del valore aggiunto ai prezzi base e ad esso sono riferiti anche i costi medi di investimento e di esercizio. Le tecnologie rappresentative degli usi elettrici sono modellate su tre livelli di efficienza i cui valori sono stati desunti dall’analisi dei dati storici e di bibliografia disponibili Il presente documento è finalizzato alla costruzione, con un approccio “bottom- up” del modello del sistema elettrico italiano, che fornisce i consumi elettrici di ciascun segmento di domanda a partire dalla domanda di servizi energetici e tenendo conto delle caratteristiche degli stock tecnologici. I dati presentati sono congruenti con le analisi esposte nel Rapporto CESI Prot. A4519504 “La domanda di energia elettrica in Italia al 2030 – Tendenze negli usi finali dell’energia elettrica nei settori residenziale, terziario, trasporti, industria e agricoltura” che illustra le ipotesi di fondo per la definizione dello scenario tendenziale della domanda elettrica in Italia al 2030. Tale previsioni sono state elaborate al fine duplice di definire un benchmark per la valutazione della soluzione fornita dal programma matematico del modello TIMES per lo scenario di riferimento (caso BAU) e fornire un quadro dettagliato, coerente e autoconsistente di previsioni tendenziali della domanda elettrica in Italia, esogeno rispetto al modello TIMES e che può costituire riferimento anche per altri studi.