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INDICE
Introduzione
1. Il mercato degli idrocarburi e l’utilizzo di stoccaggi
2. La domanda e la produzione di energia elettrica
3. La produzione di energia elettrica dal vento
4. La produzione di energia elettrica dall’acqua
5. Eventi meteorologici ed emission trading
INDICE ANALITICO
INDICE DELLE FIGURE
BIBLIOGRAFIA
Introduzione
Numerosi sono i fenomeni che si manifestano nell’atmosfera terrestre, in particolare nella parte più bassa chiamata Troposfera. Tra i più importanti ricordiamo il vento, le precipitazioni, l’insolazione e la nuvolosità, la nebbia, etc. Numerose sono anche le variabili atmosferiche quali la temperatura, l’umidità, la velocità del vento, la pressione barometrica, etc.
Solitamente queste variabili sono suscettibili di misurazione, rispetto ad un luogo ed un intervallo temporale specificati. Per le precipitazioni, è possibile misurare il livello della pioggia o della neve caduta in una località in una giornata. Nei fiumi e nei bacini è misurabile il livello o la velocità dell’acqua. Per il vento è rilevabile la velocità e la direzione. Per l’insolazione esiste una scala di misura della luminosità del giorno. Gli eventi meteorologici che determinano le suddette variabili sono molto dissimili tra loro. Per esempio, alcuni fenomeni sono molto localizzati, in quanto vi è scarsa similitudine nel valore della misurazione per località geograficamente anche poco distanti. Inoltre solo quando si è in possesso di misure si può investigare il rapporto tra variabile meteorologica e rischio volumetrico.
Tutte le variabili meteorologiche sopra elencate hanno, come vedremo in questo capitolo, un impatto sull’industria e sul mercato dell’energia. Nell’analisi che segue porremo al centro dell’attenzione i mercati energetici, evidenziando in tale ambito quali siano i rischi meteorologici che determinano rischio volumetrico. Ciò permetterà di studiare fenomeni e variabili atmosferiche.
E’ utile fornire uno schema che rappresenti, nell’ambito dei mercati energetici, le aree di nostro interesse. Se ne propone nella successiva figura una rappresentazione semplificata.
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fig. 1. Rappresentazione schematica di alcuni scambi nel mercato energetico
In ognuno degli snodi del grafico, che rappresentano la produzione, il trasporto e lo scambio di fonti di energia primarie e secondarie, si annidano rischi meteorologici e quindi rischi volumetrici. Iniziamo la trattazione dalle fonti combustibili fossili, con particolare attenzione al mercato degli idrocarburi (gas, petrolio e derivati), per poi passare all’analisi del mercato elettrico.
1. Il mercato degli idrocarburi e l’utilizzo di stoccaggi.
L’industria degli idrocarburi è rappresentata nella parte alta ed a sinistra della figura 1. Dopo la scoperta di accumuli commercialmente sfruttabili, le fonti primarie fossili di energia devono essere estratte dal sottosuolo e spesso sottoposte a prime trasformazioni in loco prima di essere trasportate in luoghi di consumo o di ulteriore trasformazione. Già questa prima fondamentale fase è sottoposta a rischi meteorologici, più o meno rilevanti, più o meno evidenti. Condizioni meteorologiche più rigide del normale possono creare una riduzione della produzione e quindi determinare un arretramento della curva di offerta di idrocarburi.
Frequentemente non è possibile evidenziare una dipendenza precisa tra fenomeno meteorologico e livelli produttivi. Lungo la catena produttiva vi è inoltre la presenza di strutture di stoccaggio che, rappresentando una sorta di polmone tra produzione e consumo, fanno in modo che livelli produttivi e livelli di consumo non debbano necessariamente coincidere in ogni momento. Siamo quindi di fronte ad un tipo di dipendenza di tipo qualitativo. E’ possibile sviluppare l’analisi a livello esemplificativo, presentando casi reali che documentano chiaramente una dipendenza tra estrazione, trasporto, trasformazione di idrocarburi e fenomeni meteorologici.
Ricordiamo il caso del rigido inverno a cavallo tra il 2005 ed il 2006. Nel solo mese di gennaio 2006 tale fenomeno ha determinato, nella sola Russia, una riduzione nell’estrazione di greggio di circa 220.000 barili al giorno. Il mancato ricavo, calcolato a prezzi di mercato, è valutabile in circa 13 milioni di dollari al giorno.
Esistono anche fenomeni meteorologici di tipo catastrofico che hanno un impatto più dirompente ed a volte non recuperabile sui livelli produttivi. L’evento più recente in questo ambito è senz’altro costituito dagli uragani Katrina e Rita. Limitando la nostra attenzione al solo mercato dell’energia, tali eventi estremi, hanno ridotto significativamente la produzione di greggio e gas naturale nel Golfo del Messico e Louisiana, hanno danneggiato o distrutto strutture produttive, molte di tipo off-shore, determinando la perdita di produzione quantificabile mediamente in circa 500.000 barili/giorno su tutto il 2005. Parte di questa perdita è considerabile addirittura definitiva, a causa dell’impossibilità di ripristinare gli impianti in prossimità degli accumuli di idrocarburi, i quali erano in corso di sfruttamento prima dell’arrivo degli uragani.
Gli effetti di questi fenomeni sono rappresentati nella successiva figura 2, la quale mostra chiaramente che l’impatto si è protratto anche nel corso del 2006[1], con gli effetti definitivi menzionati.
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fig. 2. Produzione persa a causa degli uragani Katrina e Rita (2005-2006)
Nell’area interessata dal passaggio del ciclone anche le strutture di raffinazione sono state danneggiate, con la conseguente riduzione nella produzione di prodotti raffinati. Questi fenomeni meteorologici catastrofici hanno pertanto determinato l’arretramento della curva di offerta di idrocarburi, a cui si è parzialmente posto rimedio con il ricorso agli stoccaggi e con importazioni da altre aree del mondo.
Questi ed altri simili accadimenti hanno recentemente favorito l’incremento della percezione dell’importanza di questo tipo di fenomeni. Gli studiosi dedicano crescente attenzione alla previsione degli stessi, fino ad assegnare probabilità alla realizzazione di singoli eventi. Per esempio, ci si spinge a specificare se nel corso della prossima stagione si verificherà un numero di uragani superiore o inferiore rispetto alla stagione passata o alla media degli ultimi anni[2].
Molto importanti sono gli eventi meteorologici che hanno impatto a valle dell’estrazione di fonti primarie di energia, vale a dire sui sistemi di trasporto. Molto significativo, per le rilevanti dimensioni e la criticità per i sistemi economici, è il trasporto per via mare di idrocarburi. Esistono varie aree del mondo Ci sono zone del mondo dove il transito è rischioso o comunque problematico. Si pensi ai porti del mar Nero, da cui la Russia esporta rilevanti quantità di greggio e prodotti raffinati (olio combustibile, gasolio). Le navi adibite al trasporto devono attraversare gli stretti del Bosforo e dei Dardanelli, dove si possono formare lunghe code di attesa per il transito a causa di fenomeni quali il freddo e la ridotta visibilità. Tali code determinano ritardi nell’approvvigionamento dei Paesi del Mediterraneo, con impatto sui prezzi di queste fonti energetiche. Sono anche già avvenute catastrofi dovute a condizioni meteorologiche particolarmente avverse, che hanno determinato l’affondamento della nave, con un impatto non tanto sui mercati petroliferi ma sullo stato dell’ambiente.
Per quanto riguarda il lato della domanda, è ragionevole attendersi che i prodotti petroliferi raffinati per uso riscaldamento mostrino una dipendenza dalla temperatura atmosferica. Lo dimostra la figura successiva, che confronta i mesi di gennaio nel 2005 e nel 2006 per tre aree del mondo[3]. Si nota che il clima nell’Europa Occidentale è stato particolarmente rigido nel gennaio 2006, e si sono verificati il 12% di Heating Degree Day[4] (HDD) cumulati in più del livello medio, vale a dire il Gennaio più freddo negli ultimi tredici anni. Ciò ha comportato un incremento di consumi di gasolio da riscaldamento, rispetto al livello medio, di oltre 420.000 barili al giorno.
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fig. 3. Heating Degree Day e consumo di gasolio da riscaldamento.
Un andamento opposto in termini di temperatura, ed ancora più estremo, si è verificato negli Stati Uniti, dove gli HDD cumulati sono stati il 20% in meno della media. Questo ha ovviamente comportato una contrazione dei consumi di gasolio da riscaldamento, quantificabile in 490.000 barili al giorno. I venditori di gasolio sono probabilmente price taker ed è pertanto ragionevole supporre che, a causa di questo arretramento della curva di domanda, essi abbiano sopportato una notevole riduzione dei ricavi nel periodo considerato.
E’ opportuno notare che, qualora si effettuino calcoli più dettagliati su scala temporale giornaliera, la dipendenza temperatura-consumi potrebbe mostrarsi poco precisa. Ciò è dovuto al frequente utilizzo di stoccaggio di tali prodotti petroliferi presso i centri di consumo, anche a livello di singole unità abitative. Questa possibilità non è presente, per esempio, nel caso del gas naturale, per il quale si ha un’ offerta just in time, e gli stoccaggi vengono detenuti dai venditori e molto raramente dagli acquirenti/consumatori. Inoltre, il riscaldamento di ambienti per mezzo di prodotti petroliferi continua a perdere quote di mercato rispetto proprio al gas naturale, ed in molti Paesi, compresa l’Italia, la maggior parte del gasolio commercializzato viene in effetti utilizzato nel settore dei trasporti ed una quota progressivamente in calo nel riscaldamento domestico.
In generale gli stoccaggi sono costruiti ed utilizzati per far fronte alle fluttuazioni volumetriche che toccano la domanda e l’offerta di fonti di energia. Parte di questa fluttuazione è deterministica, per esempio la riduzione in estate della domanda di fonti energetiche destinate al riscaldamento. Parte è invece aleatoria, e può essere dovuta sia a problemi logistici sia a fenomeni meteorologici già analizzati. Indipendentemente dal motivo, le fluttuazioni volumetriche vengono efficacemente affrontate con il ricorso a stoccaggi, ovvero una sorta di magazzini che si riempiono quando la produzione è superiore alla domanda, e viceversa si svuotano.
Ciò risponde innanzitutto a logiche di efficienza economica. Non è infatti sensato dal punto di vista economico dimensionare tutta la struttura logistica (estrazione, trasformazione, trasporto) ad un livello tale da poter far fronte ad un picco di domanda, per esempio determinato da un inverno particolarmente freddo ma che ha bassa probabilità di verificarsi. Tali investimenti non verrebbero mai ammortizzati oppure avrebbero un costo unitario di utilizzo altissimo.
L’altra motivazione razionale che giustifica la costruzione e l’utilizzo di strutture di stoccaggio, collegata comunque alla precedente, è la riduzione del rischio volumetrico. Infatti, per la natura eccezionale, del tutto aleatoria, e di impatto difficilmente quantificabile, il rischio meteorologico e quindi volumetrico evidenziato in questo paragrafo raramente trova possibilità di mitigazione per mezzo di strumenti finanziari quali i weather derivative. Molti Paesi industrializzati detengono pertanto scorte appositamente per questo tipo di eventi, identificate come stoccaggio strategico. Tali scorte, spesso gestite da autorità centrali dello Stato, vengono utilizzate in casi di eventi eccezionali, come appunto è avvenuto nel caso degli uragani Katrina e Rita. Le scorte di cui invece abbiamo trattato precedentemente, che costituiscono lo stoccaggio commerciale, servono per far fronte alla normale variabilità dell’offerta e della domanda, il più delle volte per fenomeni meteorologici. Queste scorte sono solitamente gestite direttamente dagli operatori attivi nel mercato.
Ricordiamo infine che, in risposta agli eventi catastrofici del tipo di quelli precedentemente menzionati, si stanno sviluppando strumenti di riduzione del rischio di tipo assicurativo. Le compagnie si assicurazione e riassicurazione accettano quindi si sopportare tale tipologia di rischi in cambio del pagamento di un premio. Spesso il rischio così acquisito viene poi in effetti trasferito a terzi soggetti per mezzo di una securitization, ovvero l’inserimento del rischio in un titolo finanziario. E’ caso dei catastrophe bond o dei weather bond, nei quali il pagamento e l’ammontare delle cedole è legato al verificarsi o meno di determinati fenomeni a carattere catastrofico. Per esempio, si ha notizia del catastrophe bond emesso dalla società EDF, per coprire il rischio legato a venti di velocità catastrofale che potrebbero distruggere linee di trasmissione dell’energia elettrica, come peraltro già avvenuto[5].
2. La domanda e la produzione di energia elettrica
Dalla rappresentazione schematica contenuta nella figura 1 si coglie la posizione centrale occupata dall’energia elettrica, come punto di raccordo fondamentale tra la produzione di fonti primarie di energia ed il consumo di energia secondaria. L’energia elettrica è divenuta, soprattutto nei Paesi industrializzati, il vettore energetico privilegiato per la fornitura di energia per gli usi finali. Molto importante, ed interessante da analizzare, è l’esposizione della domanda e dell’offerta nel mercato dell’energia elettrica a fenomeni meteorologici. La successiva analisi tratterà inizialmente le determinanti della domanda di energia elettrica e quelle, tra queste, che dipendono da fenomeni atmosferici. Successivamente si passerà agli aspetti produttivi, prima con la produzione termoelettrica, e successivamente quella da fonti rinnovabili.
L’analisi e la comprensione del livello e dell’evoluzione della domanda di energia elettrica è fondamentale, ed in generale è più importante rispetto ad altri settori. Infatti il trasporto e l’utilizzo di energia elettrica hanno caratteristiche tali che determinano la necessità di produrre in tempo reale l’energia domandata dagli utenti, con un sistema che deve quindi bilanciare costantemente quantità immesse e prelevate dalla rete, in presenza di un bene non immagazzinabile[6]. Al di fuori di esigui margini di tolleranza, un eccesso o un difetto di produzione rispetto alla domanda determina problemi tecnologici molto seri alla rete di trasporto e distribuzione.
[...]
[1] Fonte IEA (2006).
[2] Si moltiplicano inoltre gli studi volti a scoprire ed indagare rapporti di causa-effetto. Per esempio, si tenta di correlare gli uragani al verificarsi di fenomeni meteorologici complessi quali il cd. El Niño. Per informazioni al riguardo, si veda il sito internet www.noaa.org.
[3] Fonte PIRA.
[4] Gli Heating Degree Day per il giorno i-esimo sono definiti dalla formula: max [ 18°C – (t.m.g.)i ; 0], dove “t.m.g.” e’ la temperaruta media giornaliera.
[5] Si veda Kielmas (2004).
[6] Come mostra la figura 1, per questo aspetto fa eccezione la produzione di energia idroelettrica da bacino, che verrà trattata più avanti. Riguardo questo e molti altri argomenti inerenti il mercato elettrico, si veda Campidoglio (2005).