Convenienza economica dell’efficienza energetica

Qualche anno fa mi sono imbattuto per caso, navigando su internet, in un esempio di sostituzione del riscaldamento tradizionale a metano con una pompa di calore, in una villa di circa 1000 mq. Mi divertii a calcolare, a partire dai dati dei consumi indicati nell’esempio, il risparmio di energia ottenuto attraverso la riconversione dell’impianto di riscaldamento.

Precedentemente, in un anno, la casa consumava 8000 mc. di metano, utilizzando una caldaia con rendimento dell’85%. Il nuovo impianto a pompa di calore aveva ottenuto invece consumi di energia elettrica pari a 17.500 kWh. Considerando un’efficienza del parco elettrico italiano del 40% ed applicando gli opportuni fattori di conversione (che vi risparmio), calcolai quindi che la caldaia consumava in un anno 5,82 tep (tonnellate equivalenti di petrolio), la pompa di calore 3,75 tep, quindi circa il 35% in meno.
Ipotizzando un C.O.P., coefficiente di prestazione della pompa di calore (cioè il rapporto tra energia termica consumata ed energia elettrica immessa), pari a 3 e il solito 40% di efficienza del parco elettrico, quindi una resa energetica di 1,2, ciò corrispondeva bene alle prestazioni del caso in esame.

Perciò, le pompe di calore sono il sistema di riscaldamento che consuma meno energia, anche nei confronti delle caldaie a metano più efficienti, quelle a condensazione, che hanno rese intorno al 105%. Quelle più efficienti in assoluto sono le pompe di calore geotermiche, perché prelevano calore a temperatura costante. Inoltre, l’utilizzo della pompa di calore permette di programmare un sistema energetico nazionale “tutto elettrico”, in una prospettiva di penetrazione completa al 100% delle rinnovabili. Per la cronaca, nel caso che avevo studiato era stato realizzato un sistema di pannelli fotovoltaici in grado di produrre la stessa quantità di energia consumata dalla pompa di calore.

Se si passa però agli aspetti economici della faccenda, la cosa si complica notevolmente, perché entrano in gioco i prezzi molto differenti del metano e dell’energia elettrica. Prendendo a riferimento un prezzo medio dell’energia elettrica di circa 250 euro/MWh che ricaviamo dal grafico allegato, tratto dal prezioso studio “Tredici domande sul nucleare” di Domenico Zabot e Carlo Monguzzi, stimiamo che una pompa di calore con COP 3 ci fa spendere circa 83 euro/MWh. Considerando invece un prezzo medio del metano di circa 70 euro/MWh e una caldaia a metano con rendimento 90%, il consumatore spende meno, cioè circa 77 euro/MWh.
Naturalmente, se la caldaia avesse un minore rendimento e la pompa di calore un COP 4 o superiore (come se ne trovano sempre di più sul mercato), la convenienza si invertirebbe leggermente a favore di quest’ultima, senza però riuscire a compensare i minori costi di investimento di una nuova caldaia a metano (a maggior ragione se a condensazione).

Quindi il problema italiano è il maggiore costo dell’energia elettrica rispetto ad altri paesi europei. Non è il caso qui di approfondirne i motivi, ma chi fosse interessato può iniziare a comprenderli leggendo lo studio citato poco fa.
Nel frattempo, in attesa che si risolvano questi problemi strutturali, si può provare ad incentivare fiscalmente l’installazione delle pompe di calore ed è quello che lo Stato italiano ha cercato di fare con le famose detrazioni del 55%. Ma, in questi tempi di crisi dei debiti sovrani, pare che l’attuale governo pensi di eliminarle. Da questo punto di vista, l'articolo che state leggendo mi appare come una efficace continuazione del precedente.

Concludendo, non è sufficiente che una tecnologia sia più efficiente dal punto di vista energetico per consentirne la diffusione. Entrano in gioco complessi fattori economici, politici e sociali che richiedono capacità di governo e visione strategica del futuro.

The Piggy Driver

Negli ultimissimi giorni del 2009, ho potuto pubblicare su questo blog un articolo dal titolo “Efficienza e Resilienza: dopo il Paradosso di Jevons, il Principio del Porcellino”. Il suo contenuto era una trattazione strettamente teorica dell'efficienza energetica e delle sue ricadute sui consumi e sulla resilienza delle società.

É tuttavia venuto il momento di una veloce verifica dei dati sulle variabili coinvolte. É più che doveroso - e molto interessante - controllare se le conclusioni dell'articolo sono sbagliate oppure se hanno un minimo di appiglio nella realtà.

Per chi in quei giorni di fine anno fosse stato – a buon ragione – molto più impegnato ad imbandire tavolate molto piggy, ecco una brevissima sintesi delle tesi di fondo dell'articolo: in base alla Teoria del Consumatore e al Principio del Porcellino - concetti in cui ci si imbatte in qualsiasi corso base di Economia, ma stranamente ignorati -, non l'efficienza energetica dei beni di consumo, ma il prezzo dell'energia e il reddito degli individui sono i principali determinanti dei consumi energetici pro-capite. L'efficienza, invece, gioca un ruolo importantissimo nell'aumentare il livello di resilienza delle società. Il consumo energetico totale è invece il prodotto tra il consumo pro-capite e il numero di consumatori; ed è dunque impensabile trascurare la variabile demografica nello studio di questi fenomeni - e anche quest'ultimo aspetto è bellamente ignorato dalla retorica ufficiale -.

Il tutto può essere riassunto nel seguente grafico:

Come “campo di prova” è possibile esaminare, per il periodo che va dal secondo dopo guerra ai nostri giorni, le variabili chiave per la mobilità privata negli Stati Uniti: i consumi e i prezzi della benzina, le miglia percorse, l'efficienza delle automobili e i redditi. Per gli Stati Uniti, si può infatti risalire facilmente a serie storiche da fonte ufficiale adatte a questa esigenza. La lunghezza di queste serie consente, inoltre, di osservare la “big picture” e di evitare conclusioni fuorvianti dovute all'esiguità del campione osservato. Ça va sans dire che trovare dati di pari qualità e lunghezza per l'Italia è stato uno sforzo assai frustrante...

Tuttavia, bisogna ricordare che il caso delle automobili private negli USA è solo uno degli innumerevoli esempi di consumo energetico: non si può nemmeno lontanamente sostenere di essere di fronte a leggi assolute, applicabili in tutti gli altri campi energetici (riscaldamento, consumi degli elettrodomestici, etc) in tutti i tempi e i luoghi. Anzi, i contro-esempi e le falsificazioni sono le ben venute!


Passiamo allora ai dati.

Se si considerano i dati del consumo di benzina pro-capite partendo dagli anni '30 del secolo scorso (fonte: Federal High Way Administration FHWA, thanks to Metacaffeination) e si confrontano con la serie storica del salario lordo reale orario per lavoratore dal 1947 (fonte: Bureau of Labor Statistics, BLS. Il codice statistica da ricercare è CES0500000032), si ha il seguente risultato:


Come si vede, la correlazione è veramente impressionante.

Tralasciando lo stupore nel vedere in modo così chiaro che i salari lordi reali – e perciò il potere d'acquisto dei lavoratori - sono stagnanti da 40 anni negli USA (e chissà per l'Italia...), è il caso di sgombrare il campo da alcuni dubbi che possono sorgere di fronte a questa correlazione.

Innanzitutto, ci si può chiedere che fine abbia fatto il prezzo della benzina. Non deve sfuggire che questo è compreso nei salari reali, che corrispondono al rapporto tra i salari nominali ed il valore dell'indice dei prezzi al consumo. Infatti, quest'ultimo è un dato proporzionale al costo del paniere di consumo scelto dal BLS. E, come è noto, la benzina e il suo prezzo sono compresi in questo indice e lo influenzano direttamente.

Un secondo interrogativo potrebbe riguardare il motivo per cui la correlazione sia così forte con i salari, mentre invece scompare quando si considera il Reddito Nazionale Lordo Reale pro-capite.


Il Reddito Nazionale Lordo pro-capite è la seconda faccia del PIL e corrisponde alla somma di tutti i redditi lordi in un'economia: salari, dividendi, interessi, affitti e capital gains. Come sappiamo, in una società dove i luoghi di residenza, di lavoro, di acquisto e di ritrovo sono molto distanti tra di loro, dove la mobilità pubblica è debole e quella privata è basata sul paradigma dell'automobile, la benzina diviene un bene di prima necessità. In quanto tale, la benzina viene acquistata ogni anno da quasi tutte le famiglie; ma per la maggioranza schiacciante di queste (circa il 99%, anche se per le più ricche bisogna depurare il peso delle stock options) la principale fonte di reddito è il salario da lavoro dipendente. Inoltre, la quota di reddito che viene indirizzato all'acquisto di benzina e ad altri beni di prima necessità decresce con il crescere del reddito pro-capite: in altri termini, i poveri spendono una quota di reddito in benzina molto maggiore rispetto ai ricchi. In più, il salario è la fonte di reddito principale, assieme ai trasferimenti governativi, per le fasce di popolazione più povere. Così, semplificando, quando il potere di acquisto dei salari varia, questo va in buona parte a variare i consumi dei beni di prima necessità. Allo stesso modo, il variare dei dividendi, degli affitti, etc determina le variazioni dei consumi di beni “di lusso”.

Un'ultima critica da prevenire riguarda l'utilizzo di variabili “lorde”. Bisogna ricordare che i consumi dipendono dal reddito personale, che è pari al reddito netto a cui vanno aggiunti i trasferimenti governativi (pensioni, assegni di disoccupazione, invalidità, sgravi fiscali per la prima casa, trasferimenti verso imprese a capitale pubblico per fornire servizi di prima necessità come l'acqua, la sanità, le ferrovie, etc). Per i redditi bassi, e dunque per i salari più bassi, i trasferimenti vanno più che a compensare le tasse, con un effetto redistribuivo. Dunque, i salari lordi sono una buona approssimazione - sottostimata - dei redditi personali per i lavoratori e i più poveri.


Ma in questo contesto, che ruolo ha l'efficienza dei motori?

Come si può osservare nel grafico seguente, l'efficienza media del parco automobili circolante negli USA (fonte: FHWA, thanks to Metacaffeination) è rimasta costante dagli anni '30 fino agli anni '70, per poi crescere rapidamente fino agli anni '90. La correlazione con gli shock petroliferi e la ritrovata abbondanza dovuta alla ripresa della produzione russa negli anni '90, è evidente. E non a caso, dopo lo shock petrolifero del 2008, il dibattito sull'efficienza dei motori è di nuovo al centro dell'attenzione del pubblico.


Ora, se si approssima l'Utilità individuale con le Miglia percorse pro-capite (nel grafico seguente), si può facilmente dimostrare che, in questo caso, il Principio del Porcellino impedisce veramente ai miglioramenti in efficienza di ridurre i consumi pro-capite di benzina.


Infatti, se si analizzano i dati sulle Miglia percorse pro-capite (in ordinata) e li si correlano ai Consumi pro-capite (in ascissa) si ottiene una buona approssimazione del primo grafico dell'articolo che correla Consumi pro-capite ed Utilità:

Calandoci nei dati, possiamo individuare due differenti periodi temporali in cui le variabili si comportano in modo omogeneo.


Primo Periodo: dal secondo dopoguerra al 1970. Potere d'acquisto dei salari in salita rapida ed efficienza invariata.

In questo periodo, la crescita delle miglia pro-capite e dei consumi di benzina è causata esclusivamente dall'aumento vertiginoso del potere d'acquisto dei salari. L'efficienza non ha alcun ruolo in questi anni, poiché è rimasta invariata, se non addirittura in leggera diminuzione.


Secondo Periodo: dal 1970 agli anni 2000. Potere d'acquisto dei salari stagnante e rapida crescita dell'efficienza.

In questi anni, i salari registrano una battuta di arresto lunga 40 anni, e con essi si fermano i consumi pro-capite di benzina. Le miglia percorse pro-capite (Utilità) crescono per il solo effetto di miglioramenti di efficienza, che, per il Principio del Porcellino, i consumatori preferiscono alla riduzione dei consumi di benzina a parità di percorrenza.

Se vogliamo aggiungere una rasoiata polemica alla fredda analisi, questi dati dimostrano che per la maggior parte della popolazione la steady-state economy è già una realtà da 40 anni. Infatti, a salari invariati si sono affiancati miglioramenti di utilità solo grazie a miglioramenti di efficienza..... E per carità di patria - e brevità -, non vi rimando ai dati sulla produttività del lavoro (PIL Reale/occupato), che è sempre stata legata alla crescita dei salari.


Per concludere l'analisi, passiamo dal consumo pro-capite al consumo totale, che è la variabile più importante in chiave picco del petrolio e riscaldamento globale:


Come si vede, per le vetture private, i consumi di benzina totali sono in costante crescita. Dato che i consumi pro-capite sono rimasti costanti a partire dal 1970, questo effetto non può che essere dovuto all'aumento del numero di automobilisti. E' evidente che questa non può che essere una variabile giustificata da dinamiche demografiche.

Per continuare con le polemiche, quante volte avete letto la parola “demografia” alla voce “proposed policies” dei reports dello IEA e della UE?


Infine, verifichiamo se è effettivamente vero che l'efficienza ha un ruolo importante nel migliorare la resilienza della società.

Per far questo, dobbiamo trovare un indicatore del “colpo” che subisce la società all'alzarsi del prezzo della benzina e verificare se a parità di “colpo” gli effetti sono ridotti in caso di maggiore efficienza. Come si è notato in precedenza, i salariati - dunque la maggioranza della popolazione - sono colpiti in modo più severo dai rialzi dei beni di prima necessità: infatti, in questi casi, il ricco può tagliare i risparmi o i beni superflui, invece i poveri debbono tagliare altri beni importanti e la benzina stessa. Date queste premesse, il rapporto tra il prezzo nominale della benzina (fonte EIA) e il salario orario lordo nominale (fonte BLS), esprime il tempo che un occupato deve lavorare per acquistare un gallone di benzina, e può essere una buona misura del “colpo” subito dalla società.


In corrispondenza degli shock petroliferi del 1979 e del 2008, per acquistare un gallone di benzina si doveva lavorare per 11 minuti: circa il doppio rispetto agli anni in cui la benzina è stata più a buon mercato.

Gli effetti sociali non si possono quantificare in modo univoco, ma non si può dimenticare che nel 2008, differentemente dal 1979, non si ebbero code ai distributori, razionamenti, “domeniche in bicicletta”, etc.. Tra tutte le cause, questo fu dovuto in buona parte al fatto che, di fronte all'impennata dei prezzi, gli automobilisti han potuto tagliare il consumo superfluo (gite fuori porta, etc) che non avrebbero mai potuto raggiungere con le efficienze dei motori del 1979. Rispetto al 1979, nel 2008 le efficienze hanno registrato un aumento del 33%.


In conclusione, lo schema teorico ha una buona corrispondenza con i dati di lungo periodo.

Così, almeno questa volta, non si è proseguito in quel mal vezzo di una parte degli economisti, che consiste nell'evitare con precisione chirurgica ogni confronto con i dati reali, affidandosi a copiose quanto evanescenti congetture.

E questo mal vezzo gode di un'antica, nobile e gloriosa tradizione - oltre che di ottima salute - dato che fu condannato per la prima volta da sir William Petty: era il 1676...

Un pezzo di ASPO Italia a Bruxelles

Il Martedi sera sono stato a Bruxelles, invitato alla cerimonia annuale organizzata dalla Commissione Europea nell'ambito del Sustainable Energy Europe Campain (http://www.sustenergy.org/). Si tratta di un evento annuale durante il quale la Commissione Europea, Direzione Energia, premia i 6 migliori progetti sull'efficienza energetica, l'uso intelligente dell'energia e la sua sostenibilità ambientale. Due volte all'anno, la Commissione Europea, nell'ambito del programma Intelligent Energy Europe (http://ec.europa.eu/energy/intelligent/index_en.html) pubblica dei bandi (il prossimo esce verso fine marzo) per la presentazione di proposte di progetto sull'Energia.

Quest'anno ci sono state 5 nominations Italiane, tutte incluse nella strategia congiunta del Ministero dell'Ambiente e della Tutela del Territorio e del mare. Una delle nomination ha vinto il premio. Si tratta del Consorzio Produttori Agricoli Acque Minerali Umbre (AMU), il cui Presidente è il Dr. Agronomo Renato Cami. Il premio era stato ritirato dal Dr. Cami e dal nostro Associato e amico il Dr. Giovanni Mastino (nella foto). Il consorzio AMU, insieme alle sue associate, è da anni impegnato nel settore dell'agroenergetico. Il progetto si affida ad un Distretto Agricolo Energetico Territoriale al quale partecipano i vari attori locali, pubblici e privati, coinvolti nella filiera agroenergetica. Ciascun territorio del distretto, è caratterizzato dalle proprie risorse naturali, grazie alle quali può ottenere energia pulita. Ciascun territorio sempre nell'ambito del Distretto, produce, trasforma e consuma energia, attraverso le risorse agroforestali locali. Il risultato è risparmio economico, occupabilità, tutela dell'ambiente. Il Distretto ha lo scopo principale di migliorare la coesione e la collaborazione locale rendendo così più condiviso ed efficiente la gestione del sistema

A dire la verità, Giovanni non l'ho mai conosciuto personalmente. Durante il buffet post premiazioni, mi ero presentato a lui e al Dr. Cami. Allora Giovanni mi ha sorriso dicendomi il suo nome .. è stato una gran bella coincidenza ritrovarci lì.

A lato dell'evento devo ammettere che sono stato particolarmente sorpreso dalle politiche poco coerenti della CE. Accanto al palazzo di Governo della Commissione, c'è un'altro altrettanto alto (non ho contato i piani) tutto occupato proprio dal programma Sustainable Energy Campain. E' un palazzone di vetro, quasi sempre illuminato e riscaldato. A mio parere c'era poco risparmio energetico o efficienza, ma non posso giudicare dato che non so che tipo di sistema di riscaldamento/raffreddamento usano .. tuttavia dubito che sia solare.

Una cosa interessante a Bruxelles è l'illuminazione stradale, almeno le strade che avevo visitato: erano quasi tutti illuminati con lampioni a led.

Per quanto riguarda il trasporto, Bruxelles, malgrado un ottimo sistema di Metropolitana, e almeno nelle ore di punta era intasata dal traffico. Ieri, andando verso l'aeroporto Charleroi c'era una coda di ben 10 Km ... pazzesco. Tuttavia oltre ai parchi eolici ho visto accanto all'aeroporto un palazzo (foto in basso) sul tetto del quale c'era due rotori eolici verticali funzionanti alla grande; di sicuro alimentano il fabbisogno del palazzo stesso.

Il sughero non serve solo per i tappi di bottiglia

Nel luglio del 2007 ho eseguito dei lavori di isolamento termico della mia abitazione, consistenti nell’installazione di un tetto ventilato con pannelli di sughero sotto le tegole di copertura, come risulta dallo schema qui a fianco. In passato avevo già inserito nelle stanze più fredde infissi con doppi vetri e applicato ai termosifoni le valvole termostatiche per regolare la temperatura nei singoli locali. Oltre che per motivi ambientali, questi tipi d’intervento sull’involucro edilizio sono ora particolarmente convenienti grazie alla possibilità prevista nelle due ultime finanziarie di detrarre nella denuncia dei redditi, complessivamente, il 55% dell’investimento nei tre anni successivi ai lavori. Ma, siamo in Italia, la possibilità concreta di accedere a queste agevolazioni è stata a lungo in forse, a causa di un errore commesso nella pubblicazione della tabella relativa ai valori delle trasmittanza termica (tra l’altro molto severi in rapporto a quelli previsti dal decreto sulla certificazione energetica degli edifici) da rispettare negli interventi di riqualificazione energetica, ai fini dell’accesso ai benefici fiscali. L’Agenzia delle Entrate aveva dichiarato nulli gli effetti della norma in assenza di una correzione della citata tabella. Aspoitalia, insieme al WWF, ha anche segnalato questo problema ai Ministri dello Sviluppo Economico e dell’Ambiente. Per fortuna, in zona Cesarini, nell’ultima finanziaria, l’errore è stato sanato con effetti retroattivi. Con un sospiro di sollievo, ho quindi potuto effettuare la prima consistente detrazione fiscale nella denuncia dei redditi di quest’anno.
Problemi. I lavori sulla copertura dell’edificio sono di competenza condominiale e non sempre si riesce a mettere d’accordo tutti. Infatti, nel mio caso, ho dovuto accollarmi interamente la spesa in cambio del permesso degli altri condomini a realizzare i lavori.
Risultati. Nell’attestato di qualificazione energetica da inviare obbligatoriamente all’Enea, pena l’esclusione dalle agevolazioni fiscali, risulta che la trasmittanza termica del tetto è passata da un valore precedente l’intervento di 2,25 W/mq.°K a 0,348 W/mq.°K, consentendo un netto miglioramento delle prestazioni energetiche della climatizzazione invernale e delle condizioni climatiche interne all’abitazione nel periodo estivo (considerando che non utilizzo dispendiosi impianti di raffrescamento). In particolare, l’attestato prevede una riduzione di circa il 35% del fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale, che ho cominciato a verificare anche nelle bollette del gas relative alla trascorsa stagione invernale, con un conseguente notevole abbattimento dei costi del riscaldamento.
Morale della favola, l’isolamento termico dell’abitazione e soprattutto della copertura è attualmente un’operazione estremamente conveniente in termini economici e di benessere ambientale. Dal punto di vista generale, è auspicabile che le agevolazioni fiscali previste vengano confermate anche per i prossimi anni in quanto, come si può vedere in questo grafico, nel riscaldamento delle abitazioni, si possono conseguire i maggiori risparmi energetici negli usi finali del settore residenziale.