La Struttura del Sistema Elettrico e dei Meccanismi di Incentivo delle Fonti di Energia Rinnovabile

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La Struttura del Sistema Elettrico e dei
Meccanismi di Incentivo delle Fonti di Energia
Rinnovabile
Master T.E.R.S.O.

• Daniele Cocco
• Dipartimento di Ingegneria Meccanica
• Università degli Studi di Cagliari
• cocco_at_dimeca.unica.it

Cagliari, Dicembre 2008
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Consumo Mondiale di Energia
11000 milioni di tep nel mondo
Ovvero circa 5 litri/giorno a persona (circa 10
in Italia)
3
Produzione di Energia Elettrica
4
Il Bilancio Energetico Nazionale
5
Il Bilancio Energetico Nazionale
6
Il Bilancio Energetico Nazionale
7
Il Bilancio Energetico Nazionale
21,64
Rendimento medio
37,2
58,21
8
Il Bilancio Energetico Nazionale
9
Il Bilancio Energetico Nazionale
10
Il Bilancio Energetico Nazionale
11
Il Bilancio Energetico Nazionale
12
Il Sistema Elettrico a Rete
G
Impianti di produzione
Reti in Alta e Altissima tensione
G
U
U
U
Reti in Media tensione
Reti di distribuzione in Bassa tensione
Utenti finali
G
U
U
13
Il Sistema Elettrico
Produzione in MT (fino a 25000 V
Produzione
Trasformatori Elevatori
Reti in AT (220-380 kV)
Trasporto
Stazioni Ricevitrici e Cabine Primarie AT/MT
Reti in AT (60-150 kV) e MT (15 kV)
Distribuzione
Cabine Secondarie MT/BT
Reti in BT (400 V)
Impiego
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Vincoli del Sistema Elettrico

• È necessario un continuo ed istantaneo
  bilanciamento fra lenergia prodotta e quella
  prelevata a causa dellassenza di stoccaggi
• È necessario uno stretto controllo della
  frequenza e della tensione, nonché della massima
  potenza transitabile sulla rete
• La domanda elettrica sulla rete è soggetta a
  notevoli variabilità giornaliere, settimanali e
  stagionali
• Il percorso dellenergia elettrica sulla rete non
  è di fatto tracciabile.

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Gestione del Sistema Elettrico

• È necessaria pertanto la presenza di un soggetto
  che coordini la produzione delle centrali
  elettriche in relazione alle esigenze della rete
  (richieste dellutenza, carichi sui rami,
  caratteristiche dellenergia, etc.), ovvero il
  Dispacciatore
• Fino al 1999 questo ruolo è stato ricoperto
  dallENEL che era anche lunico soggetto
  autorizzato a produrre, trasportare e distribuire
  lenergia elettrica in Italia
• A sua volta lENEL è nata nel 1962 con la legge
  di nazionalizzazione del settore elettrico
  attraverso la fusione di circa 1270 diverse
  imprese che operavano nei settori della
  produzione, trasporto e distribuzione
  dellenergia

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Gestione del Sistema Elettrico
Mercato dei Certificati Verdi
Produttori e autoproduttori
Autorità per lEnergia Elettrica e il Gas (AEEG)
Gestore dei Servizi Elettrici (GSE)
Rete Elettrica TERNA S.p.A.
Mercato Elettrico GME
Grossisti di energia
Acquirente Unico AU
Distributori locali di energia
Consumatori finali
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Gestione del Sistema Elettrico

• Dal 1.11.2005 la società TERNA S.p.A. ha riunito
  in un unico soggetto la proprietà della rete di
  Trasmissione e la funzione di Gestore della Rete
  Nazionale (prima in capo al GRTN), con il compito
  di mantenere, gestire e sviluppare la rete di
  trasporto (dispacciamento), garantendo a tutti
  pari condizioni di accesso alla rete ad ai suoi
  servizi
• Il Gestore dei Servizi Elettrici, GSE, è una
  S.p.A. (di proprietà del Ministero dellEconomia)
  con compiti di promozione e incentivazione nei
  settori delle fonti rinnovabili e del risparmio
  energetico. Il GSE è azionista unico del Gestore
  del Mercato Elettrico (GME) e dellAcquirente
  Unico (AU)

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La Produzione dellEnergia

• La produzione e limportazione di energia
  elettrica sono attività liberalizzate e non più
  in capo ad un unico soggetto monopolista
  (Decreto Bersani Dlgs 79/99). Dal 1 gennaio
  2003 nessun operatore può produrre o importare
  più del 50 dellenergia elettrica prodotta o
  importata in Italia. Questo ha comportato la
  vendita sul mercato di circa il 50 delle
  centrali elettriche originariamente di proprietà
  dellENEL
• Attualmente, lENEL rappresenta ancora il
  maggiore produttore italiano, seguito da
  Edipower, Edison e Endesa (con quote dellordine
  del 7-10 della potenza elettrica lorda
  installata)

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I Principali Produttori
Potenza lorda dei principali produttori di
energia elettrica in Italia nel 2005
Dati in MW
24,0 2,9
20
Bilancio dellenergia elettrica
Bilancio dellenergia elettrica in Italia nel
2000 e nel 2005
Dati in GWh
21
Bilancio dellenergia elettrica
Centrali Elettriche
Ausiliari
Consumi interni
Pompaggi
Generatore
Import
Export
Rete Elettrica
Perdite di rete
Consumi Finali
Utenti Finali
22
Il Bilancio dellenergia elettrica
Bilancio per fonti nel 2000 e nel 2005
Dati in GWh
Rinnov. 16,4, di cui Idro 11,9
23
Evoluzione storica
Potenza lorda in Italia dal 1934 al 2004
24
Evoluzione storica
Produzione elettrica dal 1884 al 2004
25
La Trasmissione dellenergia
TERNA è una S.p.A. quotata in borsa dal 2004 che
ha come attività il trasporto dellenergia
elettrica e la gestione del sistema elettrico. Il
pacchetto di maggioranza (30) è detenuto dalla
Cassa Depositi e Prestiti (Ministero del
Tesoro). TERNA è proprietaria di oltre il 97
delle linee di trasmissione elettriche nazionali,
in particolare 9587 km di linee a 380 kV 9753
km di linee a 220 kV 19716 km di linee a 60-150
kV 357 stazioni di trasformazione e di
smistamento 3 centri di teleconduzione La sua
attività viene remunerata attraverso una tariffa
stabilita dallAutorità per lEnergia Elettrica e
il Gas (AEEG).
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Il Dispacciamento dellEnergia
La complessità del sistema a rete e i vincoli
tecnici legati alla produzione, trasporto e
distribuzione dellenergia elettrica rendono
necessaria la presenza di un coordinatore
(dispacciatore) in grado di operare il controllo
su tutti gli impianti di produzione. Al
dispacciatore, ovvero a Terna spetta il compito
di adeguare lofferta alla domanda, controllare
la tensione e la frequenza, nellambito dei
vincoli imposti dai flussi massimi di energia
transitabili sui rami della rete. A tal fine
Terna programma in anticipo (la settimana prima e
il giorno prima) il piano di produzione degli
impianti in relazione alla domanda attesa,
secondo il criterio dei minimi costi e con un
adeguato margine di riserva di capacità
produttiva. In relazione poi agli scambi
effettivi sul mercato, Terna opera quindi il
necessario adeguamento della produzione in tempo
reale agendo sulla regolazione degli impianti di
riserva.
27
Il dispacciamento dellenergia
Copertura diagramma orario - 8 giugno 2006
28
Il Mercato Elettrico in Italia
Produttori di energia elettrica
Mercato Elettrico
Contratti Bilaterali (scambi di energia)
Risorse per il dispacciamento
Scambi di energia
Grossisti Elettrici (contratti fornitura)
Acquirente Unico Distributori finali
Clienti Idonei
Clienti Vincolati
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I Clienti Idonei e Vincolati
Cliente Vincolato non può scegliere un fornitore
di energia elettrica diverso dal distributore
locale Cliente Idoneo può scegliere liberamente
il proprio fornitore di energia, esso cioè può
rifornirsi sul mercato vincolato oppure su quello
libero Cliente Libero è il cliente idoneo che
ha esercitato tale facoltà stipulando un
contratto con un nuovo fornitore. Dal 1 Luglio
2004 sono clienti idonei tutti gli utenti finali
non domestici Dal 1 Luglio 2007 sono clienti
idonei anche gli utenti domestici (che potranno
scegliere di rimanere vincolati)
30
Il Mercato Elettrico in Italia

• Il Mercato del Giorno Prima (MGP) è un mercato
  nel quale gli operatori definiscono il prezzo e
  le quantità da scambiare il giorno successivo per
  ogni ora, e quindi i programmi orari di
  immissione e di prelievo sulla rete. Gli
  operatori del MGP formulano offerte di immissione
  e di prelievo per coppie di quantità-prezzo
• Il Mercato di Aggiustamento (MA) è successivo al
  MGP e serve per affinare i programmi di
  immissione e prelievo dellenergia elettrica
• Il Mercato del servizio di Dispacciamento (MSD)
  serve per approvvigionare la rete della
  necessaria riserva di capacità produttiva. Gli
  operatori formulano offerte di aumento o
  diminuzione di capacità produttiva per le diverse
  ore del giorno

31
La formazione del Prezzo
/MWh
Domanda
Prezzo equilibrio
Quantità di equilibrio
Offerta
MWh
32
Il Mercato Elettrico
33
Il Mercato Elettrico
34
Il Mercato Elettrico
Scambi sul MGP nel 2004-2006
35
Il Mercato Elettrico
Il Prezzo Unico Nazionale (/MWh)
36
Il Mercato Elettrico
Il Prezzo Unico Nazionale 2008 (/MWh)
37
Il Mercato Elettrico
Prezzo Unico Nazionale Dic. 2008 (/MWh)
38
Il Mercato Elettrico
La Tariffa Media Nazionale (/MWh)
39
Il Mercato Elettrico
I Prezzi Medi nei Paesi Europei
40
LAcquirente Unico
Struttura del Mercato Vincolato
LAcquirente Unico reperisce lenergia per i
Clienti Vincolati. Su circa 35 milioni di utenti,
28 milioni sono utenti domestici. Fino ad oggi
meno del 10 dei 7,7 Milioni di Clienti Idonei ha
esercitato lopzione ed è passato al mercato
libero.
41
LAcquirente Unico
Lenergia acquistata viene poi ceduta ai circa
150 distributori presenti in Italia. L85
dellenergia viene distribuita dallENEL e il 15
da altri distributori.
42
Composizione Tariffa Media
Al netto delle imposte
43
Composizione Tariffa Media
Al lordo delle imposte
44
Il Gestore del Sistema Elettrico

• Incentiva gli impianti alimentati a fonti
  rinnovabili e assimilate secondo il provvedimento
  CIP 6/92
• Incentiva la produzione di energia da impianti
  fotovoltaici in accordo al meccanismo del conto
  energia (DM 28.7.2005, 6.2.2006 e 19.2.2007)
• Qualifica gli impianti alimentati a fonti
  rinnovabili, rilasciando loro i relativi
  Certificati Verdi (Dlgs 79/99)
• Effettua il riconoscimento (delibera AEEG
  42/2002) degli impianti di cogenerazione
• Rilascia la Garanzia di Origine e i certificati
  RECS agli impianti alimentati a fonti rinnovabili

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I Meccanismi di Incentivazione
Viene riconosciuto un prezzo di ritiro
dellenergia per un prefissato numero di anni,
nonché lobbligo per il gestore di ritirare tutta
la produzione annua (CIP 6/92 e FV)
Conto Energia
I produttori e gli importatori hanno lobbligo di
produrre una prefissata quota di energia da fonti
rinnovabili, oppure di acquistare un equivalente
numero di certificati verdi emessi dai produttori
di energia da fonte rinnovabile
Certificati Verdi
Viene riconosciuto un contributo in conto
capitale, un finanziamento a tasso agevolato
oppure una detrazione fiscale
Altre forme
46
Energia ritirata dal GSE
Dati in GWh

• Dal 2005 lenergia degli impianti mini-idro (lt3
  MW) viene direttamente ceduta ai gestori della
  rete (deliberazione AEEG 34/2005)
• Le eccedenze regolamentate dalla deliberazione
  AEEG 108/97 sono rappresentate dallenergia
  elettrica prodotta dagli impianti a fonte
  rinnovabile entrati in servizio prima del 31
  dicembre 1999 (ante certificati verdi)

47
Remunerazione energia CIP 6
Dati in /MWh
La spesa complessiva nel 2005 è stata pari a
circa 5800 M (20 /MWh sul totale dellenergia
richiesta in rete)
48
Evoluzione energia CIP 6
La spesa per il finanziamento degli impianti CIP
6 si ridurrà drasticamente solo fra circa 10 anni
(peraltro alcuni impianti alimentati con RSU
devono ancora essere realizzati)
49
Il Sistema dei Certificati Verdi

• Il Dlgs 79/99 impone ai produttori e importatori
  di energia da fonti convenzionali limmissione di
  una quota obbligatoria (inizialmente il 2, il
  3,05 al 2006, con un incremento dello 0,75
  annuo nel periodo 2007-2012) di energia
  proveniente da nuovi impianti alimentati con
  fonti rinnovabili (IAFR)
• Lassolvimento dellobbligo avviene mediante
  lannullamento di un titolo (il Certificato
  Verde) conferito alla produzione di energia da
  fonti rinnovabili per una durata di 12 anni
• I titoli vengono quindi scambiati su un apposito
  mercato in maniera del tutto indipendente dallo
  scambio dellenergia
• Attraverso il sistema dei certificati verdi, gli
  impianti convenzionali finanziano in pratica gli
  impianti a fonte rinnovabile attraverso
  meccanismi di mercato

50
Il Sistema dei Certificati Verdi

• La quota di CV viene calcolata al netto degli
  assorbimenti interni, per gli impianti con
  produzione superiore a 100 GWh, al netto della
  cogenerazione
• I certificati Verdi vengono emessi per quote
  pari a 50 MWh prodotti da impianti qualificati
  dal GSE come IAFR
• I CV sono attribuiti agli impianti IAFR, a
  quelli alimentati con rifiuti, con idrogeno e
  agli impianti di teleriscaldamento (solo per la
  quota effettivamente usata in teleriscaldamento)
• Lobbligo dei CV può essere espletato anche
  mediante limportazione di energia prodotta
  allestero mediante impianti rinnovabili
  certificati con meccanismi analoghi ai CV

51
Il Sistema dei Certificati Verdi
52
La Qualifica di IAFR

• A seguito del D.lgs. 79/99 è stato conferito al
  GRTN (ora GSE) il compito di riconoscere la
  relativa qualifica agli Impianti Alimentati da
  Fonti Rinnovabili (IAFR), ovvero alimentati da
• energia solare
• energia eolica
• energia idraulica
• energia geotermica
• energia delle maree
• energia del moto ondoso
• energia da prodotti vegetali, biogas e rifiuti
  (solo per la parte biodegradabile)

53
La Qualifica di IAFR

• Gli impianti che possono ottenere la qualifica
  IAFR sono quelli entrati in funzione dopo il 1
  Aprile 1999 a seguito di
• Potenziamento/ripotenziamento di impianti
• Rifacimento di impianti
• Rifacimento parziale di impianti idroelettrici
  e geotermoelettrici
• Riattivazione di impianti preesistenti
• Nuova costruzione
• Impianti termoelettrici operanti in
  co-combustione

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La Situazione attuale
La producibilità media è di circa 800 MWh/MW
Il 44 della potenza deriva da potenziamenti, il
26 da nuova costruzione, il 16 da impianti di
cocombustione e il 13 da rifacimenti parziali.
55
La Situazione futura
Il 79 della potenza deriva da nuove costruzioni
e il 15 da rifacimenti parziali.
56
Il Sistema dei Certificati Verdi
Numero di CV emessi (50 MWh a certificato)
57
Il Sistema dei Certificati Verdi
La spesa complessiva nel 2005 è stata pari a
circa 9300 M (30 /MWh sul totale dellenergia
richiesta in rete)
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Levoluzione dei Certificati Verdi
La Legge Finanziaria per il 2008 (L. 244/07) ha
introdotto significative modifiche al sistema dei
Certificati Verdi, anche se ad oggi mancano
ancora i decreti attuativi.

• Il periodo durante il quale possono essere
  emessi i Certificati Verdi è portato a 15 anni
• Il Certificato Verde viene emesso per quote
  unitarie pari a 1 MWh
• l CV vengono anche emessi per impianti
  alimentati con idrogeno e per impianti di
  teleriscaldamento
• Viene introdotta una differenziazione del valore
  dei CV a seconda della fonte primaria utilizzata
• Il prezzo unitario di riferimento viene
  calcolato come differenza fra il valore di 180
  /MWh e il prezzo medio di vendita dellenergia
  sul mercato calcolato dalla AEEG.

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Levoluzione dei Certificati Verdi
Fattore moltiplicativo dei Certificati Verdi
60
Levoluzione dei Certificati Verdi
Tariffa per impianti con potenza inferiore a 1 MW
61
Il Conto Energia per il FV

• Il DM 19.2.2007 aggiorna il DM 28.7.2005 e
  6.2.2006 e individua le tariffe incentivanti per
  lenergia prodotta da impianti fotovoltaici
• La tariffa iniziale è costante e viene erogata
  per un periodo di 20 anni la tariffa iniziale
  diminuisce del 2 per gli impianti che entrano in
  esercizio nel 2009 e nel 2010
• Le tariffe sono differenziate in relazione al
  grado di integrazione architettonica
• Non esiste un limite alla potenza massima del
  singolo impianto, ma un tetto nazionale di 1200
  MW annuali e di 3000 MW al 2016

62
Il Conto Energia per il FV
Tariffe in /kWh

• Gli incentivi sono riconosciuti per lenergia
  prodotta, indipendentemente dallutilizzo diretto
  o dalla vendita
• Tariffe valide per impianti in esercizio entro
  il 31.12.2008 (successivamente diminuiranno del
  2 lanno)
• Le tariffe sono incrementate del 5 per soggetti
  come scuole, Comuni minori, strutture sanitarie
  pubbliche, impianti realizzati con sostituzione
  di coperture in eternit, etc.
• Ulteriori premi sono associati alla
  contemporanea riduzione del consumo energetico
  delledificio.

63
Il Conto Energia per il FV

• Stato avanzamento lavori al 31 marzo 2007
• Oltre il 97 degli impianti ha optato per il
  servizio di scambio sul posto

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Il Solare Termodinamico

• Il decreto 11 Aprile 2008 ha introdotto
  specifici incentivi per lenergia prodotta da
  fonte solare mediante cicli termodinamici, in
  analogia al fotovoltaico
• Le tariffe sono valide per 25 anni e si
  aggiungono ai ricavi derivanti dalla vendita
  dellenergia
• Gli inventivi valgono anche per impianti con
  integrazioni di fonti fossili ma le tariffe
  decrescono al crescere dellintegrazione (0,28
  /kWh fino al 15, 0,25 /kWh tra il 15 e il 50
  e 0,22 /kWh oltre il 50)
• Gli impianti devono avere laccumulo termico
  (1,5 kWh per m2 di superficie captante),
  superficie captante superiore a 2500 m2 e non
  devono usare fluidi tossici o nocivi
• Gli incentivi sono cumulabili con contributi in
  conto capitale fino al 10 o conto interessi fino
  al 25.

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Il Servizio di scambio sul posto
Ein
Eu
Utenze
Rete
Ec
Ep
Eout
Impianto di produzione

• Il servizio si applica agli impianti con potenza
  inferiore a 20 kW (dovrebbero essere 200 kW dal
  2008) e consente di riversare in rete leccesso
  di produzione rispetto ai consumi e di prelevare
  energia dalla rete nei momenti in cui la
  richiesta è superiore alla produzione
• La fatturazione avviene alla fine dellanno
  sulla base dei prelievi netti di energia (NET
  METERING), mentre gli eventuali esuberi netti non
  vengono remunerati ma portati a credito per
  lanno successivo (fino ad un massimo di 3 anni)

66
La Cogenerazione
Ec,e
Centrale elettrica
Ee
Ee
Ec
Impianto di cogenerazione
Et
Ec,t
Et
Generatore di calore
(Ec,eEc,t)-(Ec)
IRE
Ec,eEc,t
La produzione combinata di energia elettrica e
termica consente di conseguire un risparmio di
energia primaria rispetto alla generazione
separata e pertanto viene incentivata
67
La Cogenerazione

• Nel caso in cui limpianto di cogenerazione
  soddisfi i criteri dettati dalla deliberazione
  42/2002 dellAEEG (minimi valori per IER e LT) ha
  diritto ai seguenti incentivi
• Esenzione dallobbligo relativo ai Certificati
  Verdi
• Priorità di dispacciamento sulla rete, a parità
  di prezzo (però solo dopo lenergia da fonti
  rinnovabili)
• Per gli impianti sotto 10 MVA, lenergia può
  essere ritirata ad un prezzo pari a quello pagato
  dai distributori allAU
• Diritto ai CV per gli impianti di
  teleriscaldamento
• Qualifica di cliente idoneo sul mercato del gas
• Riconoscimento dei titoli di efficienza
  energetica (certificati bianchi) attestanti il
  risparmio di energia primaria

68
Novità sullo scambio sul posto

• Il net metering non tiene conto del differente
  valore dellenergia elettrica riversata in rete e
  successivamente ri-prelevata (es. prodotta di
  giorno, immessa in rete e ri-prelevata la notte
  per essere consumata)
• Lutilizzo del servizio di scambio sul posto
  comporta un costo per il sistema elettrico
• Dal 1 Gennaio 2009 (Delibera AEEG ARG/elt
  74/08) lo scambio sul posto viene esteso anche
  agli impianti di cogenerazione ad alto
  rendimento
• Il GSE riconosce agli utenti un contributo
  monetario a compensazione dei maggiori costi
  sostenuti tra energia acquistata e energia
  immessa in rete
• Per gli impianti di cogenerazione (ma non per
  quelli a fonti rinnovabili) le eccedenze di
  produzione annua rispetto ai consumi interni
  possono essere vendute.

69
I Certificati Bianchi
I Certificati Bianchi (o Titoli di efficienza
Energetica) sono emessi dal GSE in favore di
soggetti (distributori di energia elettrica e gas
oppure ESCO) a fronte di interventi di riduzione
dei consumi di energia primaria. Ciascun titolo
viene emesso a fronte del risparmio energetico
pari a 1 tep. Per effetto dei DM 20.4.2004 i
distributori di energia elettrica e gas (con più
di 100000 clienti finali) hanno lobbligo di
conseguire un prefissato obiettivo di riduzione
dei consumi di energia primaria (per il 2005,
circa 98000 tep per il settore elettrico e circa
58000 tep per quello del gas) Tale obbligo può
essere assolto o con interventi in proprio oppure
mediante lacquisto su un apposito mercato di
titoli venduti da altri soggetti che non hanno
tale obbligo (ESCO) oppure che hanno conseguito
titoli eccedenti.
70
I Certificati Bianchi
I certificati Bianchi sono emessi in relazione a
3 tipologie Tipo I titoli relativi ad
interventi di riduzione dei consumi di energia
nel settore degli usi finali dellenergia
elettrica Tipo II titoli relativi ad
interventi di riduzione dei consumi di energia
nel settore degli usi finali del gas
naturale Tipo III titoli relativi ad
interventi di riduzione dei consumi di energia in
settori diversi dai precedenti Gli scambi sul
mercato dei TEE hanno visto prezzi unitari per i
certificati di tipo I intorno a 50-60 e per i
certificati di tipo II intorno a 80-90 , mentre
non sono stati in pratica scambiati titoli di
tipo III.
71
I certificati RECS

• I Certificati RECS (Renewable Energy Certificate
  System) sono titoli che attestano la produzione
  di energia da fonte rinnovabile. Vengono emessi
  per quote di energia di 1 MWh relativamente ad
  impianti che non hanno usufruito dei CV
• In Europa esiste un mercato su base volontaria
  dei certificati RECS al quale partecipano circa
  150 membri, di cui 17 sono italiani (35 impianti
  per complessivi 719 MW)
• I RECS in Italia vengono emessi dal GSE su
  richiesta degli operatori interessati

72
Il Mercato del gas naturale
73
Il Mercato del gas naturale
Le importazioni di gas per provenienza (Miliardi
di m3)
74
Il Mercato del gas naturale
La produzione nazionale di gas (Milioni di m3)
75
Il Mercato del gas naturale
La composizione della tariffa media di
riferimento (c/m3)
76
Il Mercato del gas naturale
II trimestre 2007 66,77 c/m3 (0,3 su II
trimestre 2006)
77
THE END