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Il presente lavoro di tesi nasce a seguito di uno stage svolto presso l’Agenzia Energetica della Provincia di Pisa, nel periodo intercorso tra l’1/6/2008 ed il 31/7/2009.
L’oggetto principale di tale stage è stato elaborare il nuovo Piano Energetico della Provincia di Pisa (PEP), che succede al precedente PEP del 2002, ed analizza la situazione energetica per il quinquennio 2002-2007 (anno, quest’ultimo, oltre il quale è carente e frammentaria la disponibilità di dati energetici di riferimento).
Il PEP è redatto ai sensi dell’art. 31 del DLgs 112/1998 e costituisce lo strumento di intervento, a livello provinciale, per la promozione delle fonti rinnovabili e del risparmio energetico, nell’ambito delle linee di indirizzo e di coordinamento previste dal piano di indirizzo energetico regionale (PIER 2008), approvato dal Consiglio Regionale del 08/07/2008. Di fatti, ai sensi degli articoli 5 e 6 della LR 39/05, il sistema della programmazione regionale in materia di energia si compone di un Piano di Indirizzo (PIER), dei suoi provvedimenti attuativi e di un documento di monitoraggio e valutazione.
Nel rispetto della LR 39/2005, il PIER formula previsioni, ovvero definisce indirizzi e criteri generali per la successiva emanazione, da parte della Giunta Regionale, dei provvedimenti attuativi di cui all’articolo 5, della LR 39/2005.
Ai sensi dell’art 8 della LR 39/05, il PIER enuncia i principi per la determinazione dei contenuti degli strumenti di pianificazione territoriale e degli atti di governo del territorio previsti dalla LR 1/05 (Norme per il governo del territorio). Il PIER ha quindi il compito di definire le scelte fondamentali della programmazione energetica sulla base degli indirizzi dettati dal Programma Regionale di Sviluppo (PRS). Il PRS 2006/2010 indica alcune “sfide” prioritarie che la Toscana deve affrontare per costruire il proprio futuro. Tra queste vi è quella “di avere un’energia rinnovabile, accessibile, pulita, anche oltre gli obiettivi di Kyoto, a basso costo, a partire dalla piena valorizzazione della geotermia, in un quadro di sostenibilità ambientale a scala locale”.
I Progetti Integrati Regionali (PIR) definiscono le priorità operative del PRS. In riferimento al settore energetico, il PIR 3.2 “Sostenibilità e competitività del sistema energetico” si pone l’obiettivo di sviluppo delle fonti rinnovabili, e dell’efficienza energetica, garantendo anche maggior autonomia energetica e riduzione dei costi, come fattori di sviluppo collegati ai processi di innovazione tecnologica. L’energia è, inoltre, coinvolta nel PIR 1.6 – “Sistema dei Servizi pubblici locali a rilevanza economica” che si ripromette di migliorare la strutturazione anche dei servizi di distribuzione del gas naturale e dell’energia elettrica e, soprattutto, nel PIR 3.1 – “Politiche di ecoefficienza per il rispetto di Kyoto e della qualità dell’aria”, in cui si riconosce l’importanza decisiva della riqualificazione del sistema energetico anche per contenere l’emissione dei gas serra e contribuire agli obiettivi di Kyoto.
Significativamente uno degli strumenti di tale PIR è proprio il PIER.
Le Province, a questo proposito, saranno chiamate ad adeguare i propri strumenti di pianificazione energetica, rendendoli funzionali al perseguimento degli obiettivi del PIER.

Proprio per vincere queste “sfide” e porre il territorio pisano tra quelli che per primi aderiscono alla causa di Kyoto, il PEP si prefigge gli stessi macro obiettivi del 20-20-20 proposti dal famoso Protocollo e, a sua volta, recepiti dal PIER.

Dimostrare il raggiungimento di tali obiettivi di pianificazione, mediante ipotesi di risparmio, avvalora la presente tesi.
Con tali presupposti, il Piano Energetico Provinciale proietta il bilancio energetico - emissivo del 2007 al 2020, secondo 2 scenari (uno tendenziale e uno con gli obiettivi di risparmio imposti da Kyoto), ed elabora particolari strategie di intervento settoriale, miranti all’ottenimento degli obiettivi prefissati.

Definendo in dettaglio le attività da me intraprese durante il tirocinio, esse possono essere suddivise in 3 FASI:
1) raccolta e classificazione dati; 2) elaborazioni e calcolo indici; 3) definizione strategie e simulazione scenari.

Nella prima fase mi sono occupato dello studio del progetto: esaminare il PIER, studiare piani e programmi energetico/ambientali in letteratura, analizzare il vecchio PEP del 2002 dal quale ripartire e soprattutto predisporre un database organizzato per strutturare il nuovo piano. Per far questo si è deciso di articolare la raccolta dei dati su 3 livelli: assetto territoriale, assetto economico, assetto energetico. La ricerca è stata condotta ad ampio raggio, ottenendo varie tipologie di dati: cartacei, cartografici, telematici e software, illustrati al meglio man mano che essi verranno presentati. Per il fabbisogno e/o produzione di energia, oltre i singoli Comuni (con scarsa risposta), ho contattato i principali gestori dei servizi energetici nazionali che interessano la Provincia di Pisa; in particolare per l’energia elettrica Enel Spa, Edison Spa, Terna Spa, GSE e per il gas naturale Edison Spa, ASA Spa, Toscana Energia.
Gran parte dei dati relativi ai prodotti petroliferi sono stati reperiti sul sito del Ministero dello Sviluppo Economico.
Riguardo alle fonti rinnovabili assimilabili e di cogenerazione, ho contattato i singoli impianti di produzione incidenti sul territorio provinciale (discarica Belvedere di Peccioli, discarica Ecofor di Gello, Termovalorizzatore Geofor di Ospedaletto, impianti di cogenerazione del distretto conciario di Santa Croce sull’Arno, ecc.).
Per le FER tradizionali invece, ho collaborato direttamente con la Provincia di Pisa - Servizio Sviluppo Sostenibile ed Energia, il quale ci ha fornito un report delle varie produzioni di energia rinnovabile; per la geotermia abbiamo consultato anche COSVIG.
I dati ambientali sono stati acquisiti in letteratura e siti specifici (es. SIRA) aventi centraline di monitoraggio dislocate in tutta la provincia, oltre alla cartografia GIS del Piano Territoriale di Coordinamento provinciale (PTC 2006). Ho analizzato inoltre una campagna anemometrica effettuata nel Luglio 2006 in siti strategici provinciali, per conto di AEP Srl e uno studio della Scuola Superiore S. Anna, rispettivamente per analizzare le risorsa eolica e da biomasse.
Relativamente alle emissioni, sono stati svolti degli screening sugli impianti di combustione civili, direttamente presso i database informatizzati di AEP Srl; inoltre, i fattori emissivi specifici dei singoli impianti sono stati richiesti contemporaneamente alle contabilizzazioni energetiche sopra citate, e da questi elaborate le emissioni totali. Per le risorse energetiche fossili, il fattore emissivo è stato desunto dal mix del parco termoelettrico nazionale .
I dati economici sono estrapolati da statistiche ISTAT e dati IRPET.
I dati sono stati catalogati, oltre che per l’assetto di appartenenza sopra citato (energetico, ambientale, economico), anche per settore e sottosettore merceologico contraddistinto.

Nella seconda fase sono passato ad elaborare i dati raccolti, al fine di ricavarne indici prestazionali, sempre suddivisi nei tre assetti di riferimento (territoriale, energetico, economico). Tali indici sono stati la base per definire il quadro analitico provinciale. Dapprima ho inquadrato la Provincia da un punto di vista territoriale, delineando la crescita statistica demografica della provincia negli ultimi 18 anni, censendo il comparto abitativo residenziale, classificando la vegetazione a livello comunale, analizzando (anche con GIS) le biomasse e la componente faunistica. Particolare attenzione è stata data ai parametri meteo-climatici, registrando i trend decennali di temperatura (max, min, media), radiazione, pioggia cumulata, umidità relativa, tutto in base ai dati delle varie stazioni meteorologiche della Provincia di Pisa e ARSIA. Inoltre è stata riportata la classificazione del territorio d’interesse in zone climatiche, espresse in gradi giorno (GG). Al fine di interpretare al meglio il territorio e le sue potenzialità, mi sono recato all’Ufficio del S.I.T. (Sistema Informativo Territoriale) presso la sede della Provincia, ed ho acquisito vari dati GIS di uso del suolo, vincolistica, esposizione, pendenze, altimetria, idrogeologia e quant’altro utile ad elaborare mappe tematiche descrittive.
Relativamente al vento, oltre alla mappa desunta dall’Atlante Eolico del CESI, sono stati valutati i dati anemometrici di raccolti dalle misurazioni del vento rilevate, nell’arco di un anno, da 7 antenne anemometriche, situate nella provincia di Pisa e più precisamente nei comuni di Capannoli, Chianni, Lajatico, Lari, Palaia, Santa Luce e Terricciola, dove, a seguito di uno studio preliminare condotto dall’ AEP, era stata evidenziata una presenza del vento con una velocità ed un numero di ore annuali interessanti per un’eventuale installazione di pale eoliche.
In secondo luogo sono passato all’assetto energetico. Mentre i precedenti dati sono serviti per stimare le potenzialità sfruttabili e la dislocazione delle varie fonti energetiche rinnovabili (FER), nell’assetto energetico sono state fatte elaborazioni per determinare il bilancio energetico provinciale annuale (dal 2002 al 2007), base per gli scenari energetici ed emissivi.
Ho quantificato la domanda di energia, rappresentata dai consumi di prodotti energetici da parte dei settori economici: Agricoltura, Industria, Settore Civile a sua volta suddiviso in terziario e residenziale, ed infine i trasporti. Si sono rilevati, sia pur con qualche difficoltà, gli impianti di generazione elettrica e termica e i flussi di materie prime energetiche gas ed elettricità immessi dai concessionari nella rete provinciale; venduti da singoli punti vendita gpl, gasolio olio combustibile. L’offerta invece è rappresentata dalla quantità di materia prima energetica immessa nelle reti di distribuzione di energia elettrica e gas; nelle reti di vendita dei prodotti petroliferi (gas metano, gasolio, benzina, lubrificanti), ecc.; alla quantità di energia elettrica prodotta attraverso le fonti rinnovabili: geotermia, biogas di discarica, rifiuti solidi urbani, altre biomasse, vento, radiazione solare per fotovoltaico e solare termico; alla quantità di energia elettrica e calore prodotto con impianti termoelettrici che utilizzano prodotti petroliferi o gas metano.
L’insieme di questi dati, suddivisi per settore economico e per tipologia (fonti primarie o usi finali), mi ha permesso di definire degli indici di prestazione: calcolo dei MWh di energia totali (FER e fossili) e conversione in Tep finali per il bilancio energetico, tassi % di consumo energetico ed elettrico (settoriali, totali e procapite), penetrazione energia elettrica, intensità energetica (energia utilizzata su valore aggiunto) e confronto dei vari indicatori con quelli regionali.
Una volta ottenuti i dati necessari, sono passato al calcolo annuale, relativo al periodo 2002-2007, della CO2 equivalente (CO2/eq), tramite i fattori emissivi delle varie fonti energetiche impiegate (fossile e rinnovabile) e i GWP di riferimento nel Protocollo di Kyoto (CO2,CH4, CO2, SO2, NOx, e N2O), integrati a 100 anni .
In ultima analisi ho analizzato alcuni parametri del contesto economico provinciale, necessari per ottenere scenari futuri oggettivi e realistici. L’intensità tecnologica, motore trainante dei consumi e quindi delle emissioni di ogni determinata realtà sociale, scaturisce da due parametri: il pil (totale e procapite) e l’intensità energetica. Quest’ultimo calcolato nel precedente assetto e il pil calcolato ora da rapporti IRPET, sia per settore, che per sottosettore economico, per il quinquennio di riferimento. Altro parametro importante è il valore aggiunto (in % e per settore), il quale diviso per l’energia utilizzata ci da l’idea di quale comparto economico della provincia spinge più i consumi, fornisce reddito e, contemporaneamente, è più o meno efficiente.

Nella terza fase, avendo già determinato tutti gli indicatori necessari, sono passato ad allestire un modello con Excel che mi permetta di stimare dei valori di domanda/offerta energetica ed emissioni al 2020, così impostato:

G(t) = A(t) * B(t) * C(t) * D(t); cioè:

(tCO2/anno) = (popolaz)*(Pil proc/popolaz*anno)*(tep/Pil proc)*(tCO2/tep)

L’evoluzione dei parametri dell’equazione esposta sono poi stati calcolati con un modello di crescita esponenziale (tipico per le popolazioni); il modello impostato consente di legare il comportamento emissivo di un territorio a quelli che possono essere considerati i peculiari aspetti socio-economici del territorio stesso e le principali caratteristiche tecnologiche ed ambientali del sistema di produzione, distribuzione ed utilizzazione dell’energia.
Tale modello si basa su quattro parametri (e i relativi tassi d’incremento %) variabili nel tempo, ricavati dal 1990 al 2007, poi proiettati con buona validità statistica al 2020. Si ha pertanto:
- A(t) è la popolazione provinciale (cioè l’espressione delle dinamiche sociali in atto nel territorio, può essere, dunque, considerato un indicatore di tipo sociale);
- B(t) è il PIL procapite provinciale (rappresenta la “ricchezza” prodotta dai settori primario, secondario e terziario all’interno del territorio in oggetto, in rapporto al numero di abitanti che usufruiscono di tale “ricchezza” e può essere considerato un indicatore di tipo economico);
- C(t) è l’intensità energetica provinciale (esprime l’energia utilizzata per produrre l’unità di PIL, suggerisce l’efficienza, in termini di consumi energetici, del “sistema territorio” nel suo complesso nel fornire beni materiali o servizi di utilità alla popolazione; è funzione delle caratteristiche tecnologiche del sistema produttivo e rappresenta, pertanto, un indicatore di tipo tecnologico);
- D(t) sono le emissioni di CO2 equivalente specifiche per unità di energia prodotta (indica la qualità ambientale del sistema di produzione dell’energia, con particolare riferimento alle emissioni di gas serra; dipende, in sostanza, dalle tecnologie di produzione e di conversione dell’energia e dal tipo di fonte energetica utilizzata ed è, quindi, considerato un indicatore di tipo tecnologico-ambientale).
Otteniamo quindi G(t), cioè le emissioni provinciali su base annua fino al 2020, senza interventi di risparmio energetico (scenario tendenziale, business as usual).
Una volta determinato il primo Scenario (BAU), l’ho decurtato in base alle strategie d’intervento a vari livelli:
• aumento del 20 % di efficienza energetica;
• sviluppo del 20% delle varie FER in vari comparti;
• diminuzione del 20% di CO2/eq.
Per raggiungere gli obiettivi, ho scelto di procedere come segue:
➢ Interventi sulla Domanda energetica (Azioni di Risparmio);
➢ Interventi sull’Offerta energetica (Azioni di Aumento di FER);
➢ Interventi sulla Riduzione delle emissioni (conseguenza diretta dei due precedenti interventi).
Per stipulare strategie d’intervento ponderate ed effettivamente realizzabili, ho dapprima stimato, anche mediante ARCGIS 9.2, le reali potenzialità della Provincia di Pisa, suddividendole in 4 RISORSE (Risparmio, Sole, Vento, Biomassa). In base a queste potenzialità, sono stati fissati obiettivi dettagliati di risparmio/aumento di FER, da raggiungere con analoghe 4 AZIONI (Risparmio, Sole, Vento, Biomassa), ottenendo così uno Scenario Virtuoso dettagliato.
Tra le azioni da intraprendere per raggiungere gli obiettivi sono state svolte simulazioni del comportamento energetico di sei tipologie abitative, (per il settore residenziale) e di due strutture ricettive (per il settore turistico) in base al patrimonio edilizio pisano esistente, così da stimare il fabbisogno termico - elettrico del settore civile e applicarvi azioni di risparmio (bioedilizia) ed energie rinnovabili (solare termico fotovoltaico).
Relativamente all’illuminazione pubblica, ho effettuato stime riguardo la sostituzione di lampade tradizionali, con lampade a LED, impiegandole nei lampioni delle strade di tipo provinciale (“S.P.”) del territorio pisano, calcolando i risparmi ottenuti.
Sono state inoltre simulati gli apporti da biomassa (cippato e biogas) per filiera corta e della cogenerazione derivante.
Infine, in base anche alle linee guida politico-amministrative, sono stati inseriti in tali simulazione, gli apporti di nuovi parchi eolici e minieolici, opportunamente localizzati da carte di ventosità.

Ho così delineato il secondo scenario (Scenario Virtuoso), ed effettuato il calcolo della CO2/eq. evitata per le azioni intraprese.
Tale scenario verifica gli obiettivi del 20-20-20 e impone dei comportamenti da adottare, per raggiungere tale traguardo.

Ho voluto effettuare inoltre una sintetica Valutazione Ambientale Strategica (VAS) del piano stesso, che analizzi attraverso una matrice multi criterio gli effetti del piano (positivi e negativi), le azioni proposte (benefici a medio - lungo termine), i possibili impatti (in particolare delle FER), e detti le linee guida per il monitoraggio futuro e per la buona riuscita degli obiettivi attesi.

Questo lavoro ha portato alla tessitura di una proposta del nuovo Piano Energetico della Provincia di Pisa: dalla raccolta dati, alle successive elaborazioni agli obiettivi finali. Esso ha quindi ha fornito all’amministrazione pubblica, un quadro generale della situazione energetica provinciale e dei suoi risvolti futuri, fondamentali all’autorità competente, per attuare quelle linee guida sostenibili, ereditate direttamente dal PIER e da Kyoto.
Va tuttavia ricordato che l’approvazione finale spetta all’autorità pubblica, nel nostro caso la Provincia di Pisa, che si avvale di organi tecnici competenti, e tiene conto di valutazioni anche di carattere sociale ed economico più generali.