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Smart Grid In Italia

  1. 1. Approfondimento Gli investimenti nelle Smart Grid in Italia Behind the Smart Curtain - Quali opportunità per le imprese? La Fondazione EnergyLab, nell’ambito delle sue attività di ricerca ed analisi del settore energetico, ha recentemente sviluppato uno studio approfondendo gli aspetti industriali e di investimento correlati con lo sviluppo delle Smart Grid in Italia. Focus della ricerca è l’identificazione e la quantificazione delle opportunità nello sviluppo di infrastrutture necessarie all’implementazione delle Smart Grid. Lo studio non vuole analizzare i costi/benefici di sistema o gli aspetti tecnologici delle Smart Grid, ma vuole focalizzarsi solo sugli aspetti industriali rispondendo per esempio ai seguenti quesiti: Quali prodotti e servizi verranno richiesti dal mercato per lo sviluppo delle Smart Grid in Italia? Quali sono i settori industriali che saranno coinvolti principalmente? Con quale potenziale di mercato? Quale opportunità per le imprese italiane per svolgere un ruolo da protagonista con prodotti e servizi necessari all’implementazione delle Smart Grid? Quale prospettiva per il mercato mondiale? Guardando oltre, come si deve posizionare l’impresa e cosa deve considerare il policy maker per facilitare e concretizzare le opportunità industriali nel settore?Introduzione La rete elettrica attuale è stata progettata come un sistema essenzialmente passivo, in cuiNegli ultimi decenni si sono verificati importanti l’energia viene concettualmente distribuita incambiamenti nei sistemi di produzione, di una sola direzione, dalle grandi centrali ditrasmissione e distribuzione dell’energia elettrica, sia generazione ai punti di consumo finale presso ledal punto di vista tecnologico che normativo ed utenze. Le istanze di cambiamento portano allaeconomico. Fenomeni come l’aumento della necessità di ridisegnare l’architettura della reteproduzione di energia da fonti rinnovabili, la crescita verso un sistema differente, in cui la produzione,dei consumi, la liberalizzazione economica del il trasporto/distribuzione e la generazione sonosettore elettrico, la necessità di raggiungere gli integralmente concepiti ed efficientementeobiettivi stabiliti dagli accordi internazionali operati.caratterizzano l’evoluzione dei sistemi elettrici deiPaesi ad economia avanzata. Questo cambiamento, che è meglio definire come “rivoluzione” e non come “evoluzione” del sistema, necessiterà di forti investimenti in più
  2. 2. settori, provenendo da più fonti (in base allaconfigurazione di mercato e soprattutto in base allospecifico prodotto/servizio) principalmente dalleUtility, oppure dai Distribution System Operators(DSO) o dai Transmission System Operators (TSO).I benefici che tale evoluzione porta e porterà intermini tecnologici, di utilizzo, e di efficacia disistema sono evidenti e sono identificabili in pochiaspetti chiave. E’ comunque auspicabile che oltre aquesto beneficio di sistema si accompagni unbeneficio nazionale di creazione di opportunità perl’impresa nello sviluppo di prodotti e servizi necessari 1. Smart Metering/Smart Home (SM): questaalla maturazione della rete verso la cosiddetta area include i prodotti e le tecnologie“Smart Grid”. necessarie per la misurazione, gestione ed analisi dell’utilizzo di energia elettricaDefinizione di Smart Grid attraverso una rete di comunicazione bidirezionale che collega i contatoriNon è semplice individuare una definizione univoca intelligenti (Smart Meters, Advanced Smartdi Smart Grid, in quanto si tratta di un concetto Meters e loro evoluzioni) ed il centro distrettamente collegato alle tecnologie di volta in controllo locale, fino alle tecnologie abilitantivolta prese in considerazione, del loro stato di la Smart Home e gli Smart Appliance.avanzamento (innovazioni in fase di sviluppo omature) e del sistema elettrico di riferimento. 2. Demand Response (DR) include i prodotti e le funzionalità abilitate da una AdvancedIl termine Smart Grid comunque si riferisce alla Metering Infrastructure (AMI) e da altrimodernizzazione del sistema di produzione, dispositivi aggiuntivi che consentono aglitrasmissione, distribuzione e gestione dell’energia utenti di ricevere segnali di prezzo in base aielettrica. L’obiettivo è di ottimizzare l’efficienza e quali possono, con l’ausilio di sistemi atti adl’affidabilità del sistema attraverso il monitoraggio ed informare l’utente circa i propri consumi,il controllo automatico delle operazioni svolte dagli modificare il proprio carico (prodotti dielementi interconnessi facenti parte del sistema Consumer Connection, Load Managementstesso. Una Smart Grid è caratterizzata non solo da Products, …)un flusso di elettricità bidirezionale, ma anche da unflusso di informazioni distribuite in tempo reale tra i 3. Distribution Automation (DA) includedispositivi della rete, che permettono il prodotti per l’automazione della rete dibilanciamento istantaneo e automatico dell’offerta e distribuzione dell’energia elettrica attraversodella domanda. l’implementazione di dispositivi di controllo automatico, sensoristica, infrastrutture diCome detto, la Smart Grid non consiste in un comunicazione che permettono di gestire laprodotto specifico, bensì consiste da un punto di rete di distribuzione in tempo reale,vista materiale in quel sistema di tecnologie aumentando l’affidabilità, l’efficienza e lanecessarie per far fronte all’evoluzione del sistema. sicurezza della rete.Prodotti e Servizi necessari per lo sviluppo 4. Integration of Distributed Energydelle Smart Grid Resources/Energy Storage (DER): in questa area sono presenti le soluzioni tecnologicheIl quadro dell’evoluzione tecnologica delle Smart relative all’integrazione delle energieGrid è molto articolato e fortemente interconnesso. rinnovabili e della generazione distribuitaAd un primo livello gli investimenti necessari per lo nella rete. Nella stessa categoria trovanosviluppo di una iniziativa di Smart Grid si possono spazio tutte le applicazioni necessarie allaclassificare in sette tipologie di prodotti e servizi. diffusione delle auto elettriche. 5. Transmission Automation (TA): la rete di trasmissione attuale dovrà essere sviluppata, ampliata e automatizzata al fine di rendere efficiente il trasporto, tenendo in considerazione la presenza dei sistemi di 2
  3. 3. accumulo e della generazione diffusa. I prodotti in questa categoria sono atti ad aumentare la capacità di trasmissione, migliorare il monitoraggio in tempo reale e la gestione delle congestioni, il coordinamento tra gli operatori delle reti di distribuzione ed il gestore della rete di trasmissione.6. Advanced Communications Infrastructures (COM): questa area include i prodotti necessari al potenziamento e all’implementazione di reti dati bidirezionali, l’implementazione dei sistemi dati e l’integrazione del controllo della produzione e della trasmissione e distribuzione.7. IT System Integration (ITS) include le tecnologie ed i servizi di IT delle utility e della rete, inclusa la cyber security, il tutto finalizzato all’integrazione tra i sistemi di monitoraggio e controllo della previsione della domanda. Il modello è stato definito includendo informazioni circa i parametri industriali e diPer ciascuna delle sette categorie sono stati costi, inserendo informazioni sul sistemaidentificati prodotti e servizi (in totale 64) che sono elettrico italiano e la situazione generale dellenecessari alla maturazione delle Smart Grid in Smart Grid.quell’area, organizzandoli per ordine di evoluzionedella Smart Grid. L’Italia, data la sua situazione di privilegio per quanto riguarda la presenza di contatoriE’ noto infatti che spesso l’implementazione di una intelligenti ed altre infrastrutture necessarie, sinuova tecnologia richiede la presenza di alcune colloca già con una evoluzione di SG1condizioni di base necessarie (tecnologie abilitanti). completata.Proprio per questo motivo che le iniziative sonoposte su una scala progressiva. Alcune delle scelte tecnologiche che determineranno lo sviluppo delle Smart Grid nonSempre identificando le Smart Grid come un sono ancora definite in un quadro stabile inprocesso evolutivo della rete, sono stati identificati 9 quanto il mercato è tuttora attendista riguardodistinti scenari di maturazione progressiva delle alcune scelte prevalenti (quali per esempio laSmart Grid, combinazione dell’evoluzione dei singoli tecnologia e l’infrastruttura di comunicazione).prodotti. Gli scenari sono livelli di progresso dellarete, da quello “non smart” Smart Grid Zero (SG0) a Queste problematiche sono state considerate nelquello più evoluto Smart Grid Otto (SG8), come modello inserendo elementi di incertezza sullaillustrato in figura. definizione dei singoli costi. Per cui è stato sviluppato un Low Cost scenario ed un High Cost Scenario per tutte le analisi, cercando di prevedere nella forchetta i due estremi di costi dei singoli prodotti e servizi. Key finding 1 - L’evoluzione della rete verso le Smart Grid prevede una forte integrazione di differenti aspetti tecnologici A fronte dell’evoluzione delle Smart Grid, le tipologie di prodotti e servizi necessari sono molto variegati e non presentano una netta prevalenza (in numero) di qualche specifica tipologia rispetto ad altre. Questo fatto conferma l’evidenza che le Smart Grid maturano in sinergia tra più ambiti di innovazione e 3
  4. 4. rappresentano la convergenza di diverse tecnologie Investimenti in CAPEX nel settore Smartapplicate in una visione integrata. Grid - Italia Incrementale 40.000 Numbero di prodotti/servizi suddivisi per tipologia e per livello di maturazione 35.000 HIGH Co st LOW Co st 30.000 12 IT SYSTEMS million USD 25.000 10 COMMUNICATIONS 20.000 DER 8 INTEGRATION/STORAGE 15.000 TRANSMISSION AUTOMATION 6 DISTRIBUTION 10.000 AUTOMATION DEMAND RESPONSE 4 5.000 SMART METER/SMART HOME 0 2 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 0 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 Investimenti in CAPEX nel settoreKey finding 2 - Il mercato delle Smart Grid in Smart Grid - ItaliaItalia prevede investimenti a full-life tra i 68 Cumulativo 120.000ed i 106 miliardi di dollari da investire ininfrastrutture, prodotti e servizi HIGH Cost 100.000 LOW CostGli investimenti nel settore delle Smart Grid in Italiasaranno compresi tra i 5,2 e 7,6 miliardi di dollari 80.000per il prossimo passo tecnologico che il nostro Paese million USDdovrà compiere (SG2), per crescere poi in modo 60.000continuativo. Per avere una implementazionepressoché completa delle Smart Grid in Italia si 40.000coprirà un mercato cumulativo tra i 68 e 106 miliardidi dollari (SG8), includendo gli investimenti giàeffettuati. L’incertezza dei valori aumenta 20.000ovviamente con lo sviluppo degli scenari a causadella sempre maggiore incertezza tecnologica delle 0soluzione tecniche che andranno via via SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8affermandosi. Il picco di investimenti che si prevedein SG7 è dovuto alla preponderanteimplementazione di elettrodomestici intelligenti(smart appliances) sulla rete domestica fino al fullbuilding automation. Key finding 3 – Il 50% dei costi necessari per il prossimo step tecnologico in Italia è destinato all’area Smart Meter e Smart Home, mentre il resto riguarderà i sistemi di comunicazione e distribution automation Le diverse tipologie di prodotti pesano in modo differente sul valore degli investimenti capitali necessari. Nel prossimo step tecnologico evolutivo (SG2) per lo scenario di High Cost il 50% degli investimenti sarà destinato all’evoluzione ulteriore degli smart meter (Advanced Automated Smart Meters) per aumentarne le funzionalità, il 33% sono investimenti in distribution automation mentre il rimanente in sistemi di comunicazione. 4
  5. 5. Il trend varia ampiamente avanzando con le fasi disviluppo, via via che si gestirà l’introduzione delleenergie rinnovabili e della generazione diffusa,l’automazione della trasmissione e della distribuzione.Traguardando la completa evoluzione delle SmartGrid (quindi cumulativa), circa il 49% degliinvestimenti totali si colloca nell’area Smart Meterand Smart Home (soprattutto dovuto agli SmartAppliance), il 32% in Distribution Automation, il 18%in Integration of Distributed EnergyResources/Energy Storage mentre il 16% in DemandResponse. L’automazione della rete di trasmissioneha un investimento a fine vita molto inferiorerispetto all’investimento necessario per laDistribution Automation (circa 1/10). Percentuale di CAPEX per tipologia di prodotto/servizio sul dato Risulta evidente come i settori dell’elettrotecnica incrementale - HIGH Cost Scenario strumentale e dell’elettronica siano quelli a COM DA DER DR ITS SM TA maggiore investimento, seguiti temporalmente dagli elettrodomestici intelligenti (in apparecchi 100% meccanici ed elettrici). 90% 17% 22% 80% 50% 47% 70% 61% 60% Investimenti in CAPEX (per settore industriale) HIGH Cost Scenario 60% 49% 40.000 SERVIZI GENERA LI 50% 99% 35.000 INSTA LLA ZIONE, O&M 40% 78% 33% 3% 30.000 SERVIZI ITC 30% Millions USD 52% 20% 19% 40% ELETTRONICA e STRUM ENTI 39% 25.000 DI P RECISIONE ELETTROTECNICA 10% 16% STRUM ENTA LE 13% 20.000 A P P A RECCHI M ECCA NICI ED 0% ELETTRICI SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 15.000 10.000Key finding 4 – I settori industrialidell’elettrotecnica strumentale e 5.000dell’elettronica svilupperanno prodotti e 0servizi da 4,7 a 6,9 miliardi di dollari per il SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8prossimo step tecnologico (SG2) – circa il90% del totaleI prodotti e servizi necessari per l’implementazionedelle Smart Grid vengono sviluppati in settoriindustriali differenti, a dimostrare -anche in questocaso- la necessità di una integrazione ecollaborazione tra le differenti filiere o anchel’opportunità per singole integrazioni orizzontali diimprese col fine di catturare completamente ilservice offering. Tutti i prodotti necessari per losviluppo di una Smart Grid sono classificabili entroqueste categorie direttamente identificabili in unpreciso settore industriale italiano: apparecchimeccanici ed elettrici, elettronica e strumenti diprecisione, elettrotecnica strumentale, servizi ITC,installazione ed O&M e servizi generali. 5
  6. 6. maturazione continua della rete. Ovviamente da Investimenti in CAPEX (per settore industriale) LOW Cost Scenario un punto di vista reale e di mercato, 25.000 l’implementazione delle Smart Grid dovrà Millions USD confrontarsi con altre considerazioni e tendenze SERVIZI GENERALI INSTALLAZIONE, O&M che vanno ben oltre gli aspetti puramente 20.000 SERVIZI ITC tecnologici, quali per esempio il trend di crescita ELETTRONICA e STRUM ENTI economica e dei consumi in Italia, la volontà di DI P RECISIONE 15.000 ELETTROTECNICA STRUM ENTALE intervenire e le nuove esigenze dei soggetti APP ARECCHI M ECCANICI ED ELETTRICI investitori (utility, TSO, DSO, privati cittadini), il quadro normativo e regolatorio, nonché le 10.000 decisioni strategiche di grandi player del settore energetico italiano. 5.000 Data l’alta variabilità di queste considerazioni, sono stati identificati tre scenari che ipotizzano 0 una differente penetrazione delle tecnologie di SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 Smart Grid nella realtà italiana. I tre scenari sono denominati di “implementazione lenta”, di “implementazione moderata” e di “implementazione piena”. In questo modo èKey finding 5 – Il settore dell’elettrotecnica stato possibile temporizzare le varie iniziative,strumentale è quello maggiormente attivo per prevedendo anche una sovrapposizione tra lelo sviluppo delle Smart Grid a vita intera tecnologie (cioè implementazioni in parallelo).Considerando il mercato fino alla piena maturazione Applicando i modelli, si scopre comedelle Smart Grid nello scenario High Cost, il 35% verosimilmente (scenario moderato) in Italia sidegli investimenti viene fatto nel settore svilupperà investimenti da 4,8 a 7,3 miliardi didell’elettrotecnica strumentale (per un totale di 37,7 dollari fino al 2020, da 13,5 a 20,9 miliardi finomiliardi di dollari), mentre il 30% in elettronica e al 2030 e da 48,2 a 78,9 miliardi di dollari alstrumenti di precisione (per un totale di 32,5 2050 (dati cumulati).miliardi) ed il 22% in apparecchi meccanici edelettrici (per un totale di 23,2 miliardi). Questi sono i L’analisi di questi dati è ovviamente stimata daltre settori che possono maggiormente catturare modello e, come detto, è fortemente dipendentel’opportunità industriale delle Smart Grid in Italia. da fattori esogeni all’ambito tecnologico e quindi di variabile applicazione. CAPEX percentuale (per settore industriale) per il dato cumulativo HIGH COST Scenario 100% 1% 0% 1% 2% 4% 3% 3% Investimento totale cumulato (per scenario) 4% 5% 5% 4% 4% 4% 4% 90% 5% 3% 11% 8% 6% - High Cost 15% 11% 80% 30% 120.000 Milioni USD 70% 41% 24% 22% 30% 30% SERVIZI GENERA LI Lento 31% 60% INSTA LLA ZIONE, O&M Moderato 100.000 50% SERVIZI ITC Pieno 40% 40% 31% 35% ELETTRONICA e STRUM ENTI 42% DI P RECISIONE 56% ELETTROTECNICA 80.000 30% STRUM ENTA LE 45% 43% A P P A RECCHI M ECCA NICI ED 20% ELETTRICI 25% 60.000 10% 19% 22% 17% 4% 7% 5% 0% SG2 SG3 SG4 SG5 SG6 SG7 SG8 40.000 20.000Key finding 6 – In uno scenario di sviluppodelle Smart Grid moderato, si prevedono 0investimenti in Italia da 4,8 a 7,3 miliardi di 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050dollari fino al 2020I dati precedentemente sviluppati mostrano lapotenzialità del mercato nel settore degliinvestimenti delle Smart Grid a fronte di una 6
  7. 7. altre stime mondiali identificano investimenti Investimento totale cumulato (per scenario) di 378 miliardi di dollari nel settore Smart - Low Cost Grid fino al 2030, di cui l’80% in dieci paesi 70.000 di cui principalmente Stati Uniti e Cina (che Milioni USD Lento prevede investimenti per 99 miliardi di 60.000 Moderato dollari al 2030) (Innovation Observatory Pieno 2010) 50.000 I risultati dei diversi studi differiscono in base 40.000 alla metodologia utilizzata, ragione per cui non 30.000 sono confrontabili in con precisione. Nonostante ciò, offrono un ordine di grandezza significativo 20.000 ed un chiaro trend di crescita utile per inquadrare la situazione globale. 10.000 0 Looking Forward… 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 I crescenti investimenti nelle Smart Grid rappresentano una grande opportunità per leAnalizzando singolarmente il valore incrementale si imprese sia a livello nazionale che internazionale.nota come per ogni quinquennio a venire il valoredel mercato delle Smart Grid sia in continua crescita. Da un punto di vista infrastrutturale e di prodotto, le Smart Grid non sono un “one single product”, bensì consistono in un aggregato CAPEX incrementale - Scenario organico di tecnologie che sostengono implementazione moderata l’evoluzione della rete elettrica e dei suoi utilizzi. 40.000 HIGH Cost Da qui la necessità da parte dei player operanti 35.000 LOW Cost nel settore di una integrazione a livello 30.000 industriale, di filiera e di ricerca (le cosiddette million USD 25.000 “cross industry opportunities”). 20.000 15.000 Le imprese devono cogliere l’occasione di 10.000 entrare in tempo in questo mercato in crescita, 5.000 attraverso lo sviluppo di prodotti in linea con 0 l’evoluzione del settore, partnership con altre 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 imprese o acquisizioni finalizzate all’aumento della propria esperienza nel settore.Prospettive del mercato globale Al momento è presente una forte frammentazione lungo tutta la value chain, fattoIl trend di forte crescita non è solamente a livello questo che riduce la possibilità di coglierneitaliano ma anche a livello internazionale, mostrando completamente le opportunità.come il mercato delle Smart Grid sia globalmentemolto attivo. Di seguito sono riportati i principali A livello mondiale l’integrazione e l’acquisizionerisultati di altri studi di mercato: di competenze da parte delle imprese è stato principalmente sviluppato attraverso attività di gli investimenti in progetti di Smart Grid sono Merger e Acquisition (M&A) che ha raggiunto un stati nel 2010 circa 16 miliardi di dollari a livello picco per il settore delle Smart Grid nel 2011 e globale (Pike Research 2011); che mostra una continua crescita al pari degli gli investimenti mondiali nel settore Smart Grid investimenti: dai circa 130 milioni di dollari di saranno di circa 200 miliardi di dollari fino al M&A del 2007 ai 10,6 miliardi di dollari nel 2011 2015, registrando una decisa crescita negli anni (Dati Memoori Market Research). Le imprese più a venire (Pike Research 2011); attive nell’attività di M&A sono le grandi imprese in Europa ci saranno 80 miliardi di dollari in mondiali di tecnologia ed i conglomerati globali. investimenti totali nel settore fino al 2020, In particolare anche le aziende del settore IT e principalmente nel settore trasmissione, smart Communication sono state molto attive, meters, distribution and sub station automation vedendo nelle Smart Grid una opportunità di (Pike Research 2011); differenziare ed integrare i loro prodotti da un 7
  8. 8. mercato tradizionalmente molto concentrato ecompetitivo.Il mercato è tradizionalmente caratterizzato da unaimpronta tecnologica, che rappresenta comunque unaspetto di seconda importanza rispetto alla verapriorità del successo: la presenza di sinergia tra isettori e di integrazione dei prodotti e dellefunzionalità nell’unico ambito delle Smart Grid.Il sistema pubblico, oltre ovviamente a favorire losviluppo della domanda attraverso iniziative di SmartGrid coordinate, deve favorire lo sviluppo di sinergietra le filiere ed i diversi settori nonché favorirnel’internazionalizzazione.Nei prossimi anni gli investimenti aumenterannolungo tutti i settori correlati allo sviluppo delle SmartGrid: l’industria italiana può cogliere questaopportunità, valorizzando al meglio le proprieeccellenze e competenze. Febbraio 2012EnergyLab è una Fondazione no-profit che si propone di promuoverericerca, sviluppo e divulgazione nel settore dell’energia e dell’ambiente.Sono partner fondatori la Regione Lombardia, RSE, le cinque Universitàmilanesi (Università Cattolica del Sacro Cuore, Politecnico di Milano,Università Commerciale L. Bocconi, Università degli Studi di Milano edUniversità degli Studi di Milano-Bicocca), la Fondazione Aem, laFondazione Edison e il Comune di Milano.Per ulteriori informazioni circa la Fondazione e questa ricerca visitawww.energylabfoundation.org nell’area attività/advisoring 8

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