Analisi degli Scenari€¦ · Adottato come scenario di politica energetica italiana al 2030. Oltre ai tre scenari contrastanti, il team di progetto ha ricostruito uno scenario che

Analisi degli Scenari


La sfida di un futuro sostenibile per il sistema energetico

Avere un quadro di riferimento chiaro sul futuro fabbisogno di energia e sulle fonti che potranno soddisfare la domanda consente di elaborare piani di sviluppo delle infrastrutture in grado di rispondere alle future esigenze del sistema nazionale ed europeo, tanto nel trasporto di gas quanto nella trasmissione di energia elettrica.

Perché è importante disporre di scenari dettagliati sulle diverse evoluzioni possibili dell’energia?

Il gruppo di lavoro Snam-Terna non si è limitato a fare leva sulle competenze interne: nel corso del progetto ha coinvolto stakeholder esterni - istituzioni, operatori di settore e centri di ricerca - attraverso tre workshop che hanno avuto luogo in corrispondenza di snodi decisionali chiave.

Per approfondire, la versione integrale del Documento di Descrizione degli Scenari 2019 è disponibile al linkhttps://www.snam.it/it/trasporto/Processi_Online/Allacciamenti/informazioni/piano-decennale/piano_decennale_2019_2028/scenari.html

Documento di Descrizione degli Scenari 2019

Nel Documento di Descrizione degli Scenari (DDS 2019), pubblicato nel settembre 2019, Snam e Terna hanno espresso una visione coerente delle possibili evoluzioni del sistema energetico italiano. Questo esercizio di previsione e di analisi è in linea con quanto indicato in Italia dal Regolatore, ARERA. A livello europeo l’approccio è analogo: ENTSO-E ed ENTSOG, le associazioni europee dei Transmission System Operator (TSO) dell’energia elettrica e del gas, elaborano congiuntamente scenari energetici per i Piani Sviluppo delle infrastrutture nel Ten Year Network Development Plan (TYNDP).

A livello italiano, così come nell’Unione Europea, sta emergendo la consapevolezza che sarà necessaria una sempre maggiore interazione tra il business dell’energia elettrica e quello del gas.

Emissioninette (515 Mt)

(2) - LULUCF (Land Use, Land Use Change and Forestry)(1) - CCS (Carbon Capture & Storage)

Gli obiettivi vincolanti e non vincolanti

Bilancio di CO2 equivalente 1990-2050 – Tecnologie di decarbonizzazione

20501990

EMISSIONIDI CO2

Emissioninette (515 Mt)

Settore elettrico

Usi finaliCO2

Usi finalialtri GHGLULUCF

Emissioni nette (< 50 Mt)

ABC

CO2

CO2

P2G

Target vincolanti al 2030Clean Energy Package

Target al 2040(interpolazione tra il 2030 e il 2050)

Target non vincolanti al 20502050 Long Term Strategy

-40% emissioni GHG vs. 1990

-65% emissioni GHG vs. 1990

-80/95% emissioni GHG vs. 1990

104 Mtep Consumi di energia per usi finali Gli scenari di sviluppo, CEN e DEC,

sono stati costruiti per rispettare l’obiettivo non vincolante di lungo periodo di riduzione del 95% della CO2.

30% quota FER su consumo finale lordo

Adozione di misure di efficienza energetica, switching di combustibile e switching tecnologico.

Adozione di logiche di minimizzazione dei costi di decarbonizzazione.

Decarbonizzazione di domanda e offerta con un approccio integrato tra i sistemi energetici, per sfruttare le possibili sinergie.

CO2 CO2 CO2

ABC

Settore elettrico: diffusione di fonti rinnovabili (solare, eolico e combustibili verdi, incluso l’idrogeno) e ricorso alla CCS(1).

Usi finali - CO2: • misure di efficienza energetica, • switching di combustibile (da

carbone a combustibili con minore impatto ambientale, incluso il metano sintetico e l’idrogeno da Power-to-Gas)

• CCS(1). Misure con effetto sulle emissioni di CO2 e di altri GHG.

Usi finali - altri GHG: Alcune emissioni, soprattutto gas derivanti da usi agricoli e zootecnici, sono difficilmente comprimibili.

Un maggiore contributo dei LULUCF(2) può essere ottenuto aumentando la forestazione e favorendo il sequential cropping.


BUSINESS-AS-USUALBAU

Proietta inerzialmente i trend attuali.

Guidato dallo sviluppo di tecnologie più efficienti.

Considera possibile l’investimento

in innovazione esclusivamente

a fronte di opportunità di ritorno

economico.

Approccio bottom-up: sistema libero

di evolvere senza imposizione

di vincoli di policy.

CENTRALIZEDCEN

DECENTRALIZEDDEC

Gli obiettivi delle politiche energetiche sono raggiunti grazie a:

Contenimento dei consumi.

Sviluppo delle energie rinnovabili programmabili,

come i gas verdi, che possono fare leva sull’utilizzo delle attuali infrastrutture gas.

Adottato come scenario di politica energetica italiana al 2030.

Oltre ai tre scenari contrastanti, il team di progetto ha ricostruito uno scenario che riflette integralmente il Piano Nazionale Integrato Energia e Clima, il PNIEC.

Sviluppo molto rapido dell’elettricità come vettore energetico.

Approccio top-down: raggiungimento degli obiettivi europei al 2030 del Clean Energy Package.

Scenario

-65%: riduzione di gas serra nel 2040 rispetto al 1990. Obiettivo ottenuto come interpolazione tra il

vincolo al 2030 e la Long-Term Strategy al 2050.Implicazioni:

• minimizzazione dei costi di decarbonizzazione • sviluppo di tecnologie alternative

• investimenti in termini di efficienza energetica.

Ruolo determinante delle tecnologie disponibili e delle tecniche di abbattimento delle emissioni.

SCENARIO DEL PIANO NAZIONALE INTEGRATO ENERGIA E CLIMA

PNIEC

CO2ABC

+1,2%Crescita annua del PIL

+2,4 mnIncremento abitanti al 2040

Crescita sostenuta delle fonti energetiche rinnovabili (FER)

non programmabili.

Tre scenari contrastanti al 2040

Decarbonizzazione

Riduzione delle emissioni di CO2

vs. 1990 (%)

CO2

ABC

Efficienza energetica

Consumo di energia per usi finali

(Mtep: quantità di energia rilasciata dalla combustione

di 1000 tonn di petrolio)

Quota Fonti EnergeticheRinnovabili

Quota FER sul consumo finale lordo di energia

(%)

Gli scenari di sviluppo permettono di raggiungere l’obiettivo del Clean Energy Package al 2030.

Gli obiettivi raggiungibili nei vari scenari

204020302017

17,4

28,4

42,9 41,4

DECCENBAU

32,0

64,1 63,7

DECCENBAU

Target40,0

Target65,0

204020302017

113,6 114,3103,8 103,1

DECCENBAU

115,3

93,4 90,2

DECCENBAU

Target103,8

204020302017

18,1 20,0

30,0 31,3

DECCENBAU

22,7

44,350,5

DECCENBAU

Target30,0


Fattori abilitanti della transizione energeticaIl ruolo del gas si conferma fondamentale in tutti gli scenari analizzati, per garantire adeguatezza e programmabilità della generazione elettrica.

Consumo interno lordo di elettricità (TWh) Domanda di gas (miliardi m³)

Quota % 2017 2040

FER termiche 20,1 60,6FER elettriche 31,1 65,5

FER trasporti 6,5 52,2

Lo scenario CEN fa maggiormente uso di gas verdi; il DEC fa invece maggiore affidamento sulle rinnovabili non programmabili, la cui integrazione richiede importanti investimenti per lo sviluppo delle reti.

Elettrificazione e ricorso alle rinnovabiliNel 2040 lo scenario DEC stima consumi elettrici per 405 TWh, sotto la spinta all’elettrificazione degli usi finali.

ABC

Efficienza energetica e switching tecnologicoIl raggiungimento dei target richiede una diffusione estesa di tecnologie efficienti e a basse emissioni nei settori civile (ad es. pompe di calore) e trasporti (ad es. auto elettriche e a CNG/idrogeno), oltre a una massiccia implementazione di misure di efficienza energetica nei settori civile e industriale.

P2G

Power-to-Gas Abilita la decarbonizzazione dei settori tecnologicamente più difficili.Risorsa di stoccaggio stagionale.

CCSTecniche di cattura e stoccaggio della CO2 (CCS/U) al 2040 nello scenario CEN per un valore equivalente a 7,8 mld m³.

Capacità di accumulo

Gli accumuli limitano gli eccessi di generazione e contengono le interruzioni sotto l’1% della generazione da rinnovabili.

7,4 GW 2017 14,3 GW nel CEN 2040 18,9 GW nel DEC 2040 (+ componente elettrochimica intorno al 37%).

Gas verdi18,5 mld m³ Contributo dei gas verdi nel 2040 nel CEN

24%

349342337332 338

364

384

405

342351

366

2025 2030 2035 2040

400

380

360

340

TWh

85

80

75

70

65

Milia

rdi m

32025 2030 2035 2040

70

62

69

74

80

67

77

84

747678

• CEN• BAU PNIEC• DEC

Sempre maggiore flessibilità nel sistema gas per garantire la stabilità della rete elettrica

Energia scambiata

Esportazioni

Importazioni

Importazioni nette

2040

10,8 TWh nel CEN15,8 TWh nel DEC

Gli impianti termoelettrici a gas, e di conseguenza l’intero sistema gas, saranno chiamati a fornire una flessibilità sempre maggiore per garantire la stabilità della rete elettrica.

Vengono considerati uno scenario di domanda di punta invernale in condizioni eccezionali (inverno con probabilità di accadimento 1 su 20 anni) come rappresentativo della domanda di picco ed uno scenario di domanda media estiva per la domanda fuori picco.

L’elettrificazione dei consumi e lo sviluppo delle rinnovabili accentuano alcune criticità in termini di carico: questo rende ancor più evidente l’esigenza di nuovi strumenti di flessibilità per la rete elettrica.

Nello scenario DEC la punta di carico elettrico passa da 60,5 GW del 2015 (massimo storico) a 72 GW nel 2040, a causa dell’elettrificazione degli usi finali. Le esigenze di ricarica dei veicoli elettrici, pari a 26 GW e in aumento del 38% rispetto al 2015, comportano un incremento anche a livello di minimo per l’utilizzo notturno.

La punta giornaliera della domanda gas si riduce, con un mutamento nel mix settoriale. La domanda di punta del settore civile si contrae, mentre aumenta la domanda di punta termoelettrica, resa più variabile dallo sviluppo delle rinnovabili non programmabili.

Gli scenari prefigurano un mercato europeo sempre più integrato, con un progressivo “allineamento” del mix energetico dei Paesi, nel quale la capacità di interconnessione è un fattore-chiave per massimizzare la penetrazione delle fonti rinnovabili e garantire la sicurezza e la qualità del servizio all’interno di un sistema elettrico europeo interconnesso.

Valori di punta del carico elettrico - GW

Domanda giornaliera di gas in condizione di freddo eccezionale (picco) – milioni m³/g

60,562,3

60,0

72,0

BAU CEN DEC

2015 2040

711339

306

464450400350300250200150100500

milio

ni m

3 /g

18124

48

264

454

23

141

34

201

39914

162

35

178

388

BAU CEN DECMax storico

(7/2/2012) 2040

• Altro• Civile • Termoelettrico• Industria


Fattori alla base del trend dei consumi in netta diminuzione• Elevato tasso di ristrutturazione edilizia (ca. 1% all’anno, rispetto allo 0,56% incluso

nella Strategia Energetica Nazionale).• Sostituzione delle caldaie tradizionali.

Residenziale

• Applicazione della Direttiva UE 2019/844 relativamente ai near-Zero Energy Buildings (n-ZEB), che impone vincoli molto stringenti in termini di riduzione del fabbisogno termico e prevede il contenimento dei consumi per gli edifici sottoposti a ristrutturazioni rilevanti. Gli edifici nZeb, a partire dal 2021, consentiranno di minimizzare la dispersione termica, utilizzeranno fonti rinnovabili e sistemi passivi di riscaldamento e raffrescamento, saranno infine dotati di un sistema domotico per la gestione intelligente di impianti e consumi.

15,8 milioni nel 2017 10,2 milioni nel CEN 2040 5,6 milioni nel CEN 2040

Pompe di calore a gasCaldaie tradizionali Caldaie a condensazione

L’aumento riflette l’espansione delle pompe

di calore elettriche, da ca. 200 mila

a 8,8 milioni.

La diminuzione deriva dall’efficientamento delle tecnologie a gas naturale. Negli scenari

di sviluppo, in particolare in CEN al 2040, una parte

dei consumi di gas naturale è sostituita

da gas verdi e decarbonizzati.

Grazie alla diffusione di gas verdi

e decarbonizzati e alla penetrazione delle FER elettriche,

la quota delle rinnovabili negli

scenari di sviluppo al 2040 si attesta attorno al 50%,

rispetto al 24% attuale.

Includono il gasolioper riscaldamento

e il GPL.

Decresconole biomasse e aumenta

il biogasolio.

Mix delle fonti energetiche

ELETTRICITÀ

30%39%

44%50%

33% 32%

6%14% 14% 13%

3% 4%

GAS NATURALE GAS VERDI E DECARBONIZZATI

ALTRE FONTI FOSSILI ALTRE FONTI VERDI

11% 8%

0%

• 2017 • CEN 2040 • DEC 2040

Trend dei consumi in calo in tutti gli scenari - MtepNetto calodei consumi energetici

-37% DEC -34% CEN

Riduzione 2017-2040

47,8

38,6

31,730,3

2017 2040

BAU

CEN

DEC

Trasporto

La quota effettiva delle rinnovabili raggiunge il 27,4% nel CEN 2040 e il 29% nel DEC 2040.

Significativo aumento soprattutto per i mezzi

di trasporto leggeri.

Netto incremento dei consumi di gas naturale di gas verdi

e decarbonizzati. Il metano (CNG) è ipotizzato con

penetrazione maggiore per i mezzi pesanti.

Forte calo dei consumi di benzina e diesel.

Aumento dellaquota di biodiesel e biocarburanti.


ELETTRICITÀ

3%10%

15%

2%

19%14%

93%

3%12% 13%

47% 50%

GAS NATURALE GAS VERDI E DECARBONIZZATI

ALTRE FONTI FOSSILI ALTRE FONTI VERDI

13%8%

0%

• 2017 • CEN 2040 • DEC 2040

Trend dei consumiL’evoluzione è molto diversa a seconda degli scenari. Principali variabili: domanda di mobilità di passeggeri e merci, tasso di riempimento dei veicoli, car sharing/pooling e switching verso veicoli con minori consumi ed emissioni.

Fattori alla base del trend dei consumi• Gli scenari CEN e DEC ipotizzano un aumento della domanda di passeggeri e merci

e un maggior utilizzo, soprattutto dopo il 2030, di mezzi pubblici e di servizi di condivisione di auto.

• Lo scenario CEN prevede più veicoli a gas naturale e a gas verdi; lo scenario DEC una maggior diffusione di veicoli elettrici. Nello scenario BAU invece lo switching verso nuove tecnologie è modesto.

Trend dei consumi in calo nel CEN e DEC - MtepPiù mobilità e meno emissioni

-11% CEN -19% DEC

Riduzione 2017-2040

38,941,3

34,5

31,7

2017 2040

BAU

CEN

DEC

• 2017 • CEN 2040 • DEC 2040

AUTO A BENZINAE A GASOLIO

AUTOELETTRICHE

AUTOA METANO

ALTRE AUTO(GPL e altri prodotti petroliferi, ibride)

33.462

14.768 15.033

0,1986.417 9.869

1.1328.599

3.864 2.5979.356 10.374


Trend dei consumiContrazione limitata in tutti gli scenari. Massima diminuzione nel CEN (-10%).

Fattori alla base del trend dei consumi in limitata diminuzione• Forte crescita economica negli scenari di sviluppo, con aumento della domanda e quindi

dei consumi industriali di energia.

• Difficoltà nell’industria nel ridurre ulteriormente i consumi tramite misure di efficienza energetica: negli anni recenti sono stati ottenuti notevoli risultati in termini di contenimento dei consumi grazie al meccanismo incentivante dei Titoli di Efficienza Energetica.


> consumi elettrici, soprattutto nello scenario Decentralized> consumi verdi e decarbonizzati, soprattutto nel Centralized.

Industria

Quota di fonti rinnovabili

ca. 50% al 2040 negli scenari CEN e DEC

(vs. 12% attuale)

Impiego di combustibili fossili

-70% al 2040 negli scenari CEN e DEC

Trend dei consumi in calo nel CEN e DEC - MtepForte riduzione delle fonti fossili

-10% CEN -6% DECRiduzione 2017-2040

30,1

35,4

28,327,2

2017 2040

BAU

CEN

DEC

Generazione elettricaUso di gas e rinnovabiliL’atteso aumento di capacità rinnovabile non programmabile comporta crescenti esigenze di flessibilità, che si traducono nella necessità di mantenere a 50 GW la capacità di impianti termoelettrici programmabili su tutti gli anni orizzonte e per tutti gli scenari. A questi si aggiungono circa 5-6 GW di impianti a biomasse e geotermici, in funzione dello specifico scenario.

Il gas, con 50 GW di capacità termoelettrica al 2040, rappresentata al 97% da gas naturale, sarà chiamato a offrire servizi di flessibilità con rapidità di intervento anche a livello infragiornaliero.

Caratteristiche del mix elettrico al 2040 nei due scenari di sviluppo• Netta riduzione delle fonti fossili e delle importazioni nette• Sostanziale incremento del contributo da solare ed eolico• Sostanziale stabilità dell’incidenza di gas naturale e biometano

Offerta di gas verdi e decarbonizzati

• Idrogeno• Biometano

• Metano sintetico

3,5

3,0 1,2

12,0

20

15

10

5

0

12,0

CEN

2040

Milia

rdi m

3

DEC

Evoluzione della generazione elettrica e saldo import (TWh)

2017332 Twh

CEN 2040344 Twh

DEC 2040405 Twh

12%

8%

11%

5%

39%

20%

13% 13%

25%

34%

17% 15%

6% 7%3% 4%2% 2%

7%43%

14%

• Saldo Import/Export • Idroelettrico • Eolico • Solare • Gas • Carbone e altro non RES• Altre rinnovabili


Principali implicazioni degli scenari

Target raggiunti

• Forte sviluppo di tecnologie rinnovabili/low-carbon programmabili e centralizzate.• Significativa diffusione di pompe di calore a gas e di caldaie a condensazione

per il riscaldamento civile.• Rapida penetrazione di veicoli a Gas Naturale Compresso e a Gas Naturale Liquefatto.• Rapida diffusione del biometano e di altri gas verdi/decarbonizzati a beneficio

di trasporti, industria e settore civile.

Centralized

Target raggiunti

• Forte sviluppo di Fonti di Energia Rinnovabili non programmabili, in particolare del fotovoltaico accoppiato a sistemi di accumulo elettrochimico small-scale.

• Elevata elettrificazione dei consumi finali, con rapida penetrazione di pompe di calore elettriche e di auto elettriche.

• Diffusione di biometano e di gas verdi per decarbonizzare i trasporti, l’industria e il residenziale.

Decentralized

Target non raggiunti

• Phase-out economico degli impianti di generazione a carbone.• Switching tecnologico basato esclusivamente sul Total Cost of Ownership (TCO)

ovvero su considerazioni di merito economico, con metodi technology-driven (ad esempio, il passaggio da caldaie tradizionali a caldaie a condensazione avverrebbe solo a fronte di condizioni della tecnologia divenute più convenienti).

• Efficienza energetica incentivata in misura minima. • Crescita delle rinnovabili basata sul Levelized Cost of Energy (LCoE).• Minimi investimenti sui sistemi di accumulo elettrochimico.

Business-As-Usual

Business-As-Usual

2030 2040TARGET

Domanda di energia usi finali (Mtep) 114 115FER usi finali (%) 20 23FER generazione elettrica (%) 44 48Riduzione CO2 vs. 1990 (%) ca. 28 ca. 32

DOMANDAFabbisogno (TWh) 340 371Elettrificazione (%) 24 26Punta di carico (GW) 56 62Domanda (mld m³) 80 84Quota usi finali (%) 33 34Punta giornaliera (Mm³) 461 454

OFFERTAEolico (GW) 14 18Solare (GW) 31 47Altre FER (GW) 25 28Termico non FER (GW) 50 50Gas naturale (mld m³) 79,6 84,4Biometano (mld m³) 0 0Metano sintetico (mld m³) 0 0Idrogeno (mld m³) 0 0

GENERAZIONE

Solare, eolico e idroelettrico (TWh) 126 160

Termoelettrico (TWh) 197 (di cui 27 rinnovabili)

201 (di cui 26 rinnovabili)

TECNOLOGIE

Auto elettriche +1,7M +3,8M

Auto a CNG +1,7M +3,6M

Pompe di Calore elettriche +1,8M +2,5M

Pompe di Calore a gas +0,6M +3,0M


2030 2040TARGET



OFFERTAEolico (GW) 17 22Solare (GW) 38 51Altre FER (GW) 26 27Termico non FER (GW) 50 50Gas naturale (mld m³) 65,2 58,0Biometano (mld m³) 8,1 12,0Metano sintetico (mld m³) 0 3,5Idrogeno (mld m³) 0,2 3,0

GENERAZIONE



172 (di cui 58 rinnovabili

e 41 CCS)TECNOLOGIE





Centralized (CEN)

2030 2040TARGET



OFFERTAEolico (GW) 19 25Solare (GW) 49 70Altre FER (GW) 26 28Termico non FER (GW) 50 50Gas naturale (mld m³) 64,8 54,0Biometano (mld m³) 3,7 12,0Metano sintetico (mld m³) 0 0Idrogeno (mld m³) 0 1,2

GENERAZIONE



175 (di cui 51 rinnovabili e 40 CCS)

TECNOLOGIE





Decentralized (DEC)

Aprile 2020

Pubblicazione a cura dell’Ufficio Corporate Strategy & Market AnalysisConcept, supporto alla redazione e impaginazione: Blue ArrowProgetto grafico: InareaStampa: XeroxStampato su carta ecologica

ContattiXavier RousseauResponsabile Corporate Strategy & Market AnalysisTel. +39 [email protected]

Corporate Strategy & Market AnalysisPiazza Santa Barbara, 720097 San Donato Milanese (Milano) - Italiawww.snam.it

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Analisi degli Scenari€¦ · Adottato come scenario di politica energetica italiana al 2030. Oltre ai tre scenari contrastanti, il team di progetto ha ricostruito uno scenario che

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