Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009 Meccanismi flessibili di applicazione del Protocollo di Kyoto: i permessi negoziabili Chiara Mocenni.

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1 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009 Meccanismi flessibili di applicazione del Protocollo di Kyoto: i permessi negoziabili Chiara Mocenni In collaborazione con: Emiliano Sparacino Costanza Bellini Nicola Hazboun Carmine Lianza

2 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-20091 I meccanismi flessibili (LEmission Trading) Il Protocollo di Kyoto La funzione di propensione allinvestimento Gli indicatori Applicazione ai paesi considerati Il modello della propensione allinvestimento Il modello del mercato dei permessi Il meccanismo dasta per lassegnazione dei permessi negoziabili Risultati delle simulazioni Il mercato dei permessi negoziabili

3 Si propone come un accordo internazionale con lobiettivo di ridurre le emissioni globali del diossido di carbonio (CO2) ed altri cinque gas serra. È stato stipulato nel 1997. È entrato in vigore il 16 febbraio 2005 e prevede una riduzione delle emissioni del 5,2% rispetto a quelle del 1990, nellarco temporale 2008-2012. Predispone di strumenti denominati meccanismi flessibili: strumenti economici mirati a ridurre il costo complessivo dabbattimento delle emissioni di gas serra. Il meccanismo flessibile Emission Trading costituisce parte centrale del Protocollo di Kyoto 2 1. Il Protocollo di Kyoto Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

4 3 1.1 Emission Trading Prevede listituzione di un mercato di permessi negoziabili di emissione, in virtù del quale gli stati possono acquistare permessi di emissioni da altri stati che riescano a ridurre le proprie emissioni di un quantitativo maggiore di quello richiesto loro dal Protocollo. È lo strumento prescelto dalla Comunità Europea. Modello del mercato dei permessi e lassegnazione iniziale dei permessi per valutare gli effetti del Protocollo di Kyoto nel caso in cui esso fosse stato attivato, nellUnione Europea, nellarco temporale 1996-2003. I paesi europei presi in considerazione sono: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Italia, Irlanda, Lussemburgo, Olanda, Regno Unito, Spagna e Svezia. Viene fissato un tetto massimo alle emissioni dei paesi facenti parte dellUnione Europea. Inizialmente i permessi sono distribuiti attraverso il criterio Granfathering e/o il meccanismo dasta. 1. Il Protocollo di Kyoto

5 4 Propensione allinvestimento Ha come obiettivo la caratterizzazione di ciascun paese in termini delle politiche di investimento in tecnologie alternative. La funzione di propensione allinvestimento del paese p al tempo t. valore normalizzato dell indicatore i-esimo del paese p al tempo t peso associato allindicatore i-esimo Numero degli indicatori = 12 Rappresenta il comportamento dei singoli paesi nei confronti delle politiche di riduzione delle emissioni di CO2. Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

6 5 Indicatori Si basano su dati reali reperiti dai siti ufficiali dellONU, Unione Europea e EuroStat e fanno riferimento allarco temporale 1996-2003. Per ogni indicatore è stato fissato un obiettivo (massimizzazione o minimizzazione) e sono stati normalizzati. 1.Emissioni totali di gas serra (tonnellate); (min) 2.Andamento del PIL (%); (max) 3.Consumo energetico finale per il settore dellindustria (3.1), trasporto (3.2), uso domestico (3.3), servizi (3.4) e agricoltura (3.5) (1000 tonnellate di olio equivalente); (min) 4.Percentuale di elettricità generata dalle energie rinnovabili (%); (max) 5.Calore combinato con la generazione di potenza (% della generazione lorda dellelettricità); (max) 6.Lintensità di CO 2 nel consumo energetico (% rispetto al 1995); (min) 7.Lintensità energetica nellindustria (% rispetto al 1995); (min) 8.Lintensità energetica delleconomia (Kgoe per 1000 ); (min) Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

7 6 Gli indicatori min/max TrendPerformance Emissioni totali di gas serra min -0,27% 0,15 Andamento del PIL max +8,24% 0,15 Consumo energetico finale per lindustria min +3,88% 0,035 Consumo energetico finale per il trasporto min +8,08% 0,035 Consumo energetico finale per luso domestico min +8,10% 0,035 Consumo energetico finale per lagricoltura min -4,18% 0,035 Consumo energetico finale per il settore dei servizi min +9,97% 0,035 Percentuale di elettricità generata dalle energie rinnovabili max +5,98% 0,15 Calore combinato con la generazione di potenza max +28,23% 0,15 Intensità di CO 2 nel consumo energetico min -0,27% 0,15 Intensità energetica nellindustria min +8,24% 0,035 Intensità energetica delleconomia min +3,88% 0,035 Belgio Schema di analisi degli indicatori Andamento della funzione di propensione allinvestimento Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

8 7 Spagna Gli indicatori min/max TrendPerformance Emissioni totali di gas serra min +12,21% 0,15 Andamento del PIL max +13,68% 0,15 Consumo energetico finale per lindustria min +12,94% 0,035 Consumo energetico finale per il trasporto min +15,33% 0,035 Consumo energetico finale per luso domestico min +8,13% 0,035 Consumo energetico finale per lagricoltura min +5,85% 0,035 Consumo energetico finale per il settore dei servizi min +30,41% 0,035 Percentuale di elettricità generata dalle energie rinnovabili max +25,23% 0,15 Calore combinato con la generazione di potenza max +63,01% 0,15 Intensità di CO 2 nel consumo energetico min -0,88% 0,15 Intensità energetica nellindustria min +0,43% 0,035 Intensità energetica delleconomia min +0,64% 0,035 Schema di analisi degli indicatori Andamento della funzione di propensione allinvestimento Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

9 8 Il mercato dei permessi negoziabili Il mercato dei permessi negoziabili è vantaggioso sia per i paesi con alti costi di abbattimento sia per quelli con bassi costi: I paesi con alti costi di abbattimento trovano conveniente acquistare permessi; I paesi con bassi costi di abbattimento trovano conveniente cedere i permessi; La formazione di un mercato concorrenziale dei permessi porta ad un equilibrio in cui si ha una distribuzione efficiente dei permessi tra i paesi. I sistemi di scambio di permessi tendono ad essere dinamicamente efficienti in quanto stimolano linnovazione tecnologica e determinano una riduzione delle emissioni di CO2. Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

10 Il modello Questo modello simula lemission trading scheme, ovvero il mercato delle emissioni europeo regolato dalla direttiva 2003/87/CE le cui negoziazioni hanno avuto inizio il 1° gennaio 2005. Il modello calcola annualmente il prezzo dei permessi di inquinamento fino al 2012 sulla base di: Differenza di inquinamento di ciascun paese rispetto agli obiettivi prestabiliti da Kyoto. Variazione di propensione allinvestimento. Valore di efficienza ovvero la quantità di ridotta da un paese per ogni variazione unitaria della propensione allinvestimento: 9 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

11 Dati in ingresso: - riferimenti storici di emissione del 2004 ( anno prima dellinizio delle negoziazioni). - obiettivi per paese prestabiliti dal protocollo. Calcolo degli obiettivi iniziali di debito o esubero annuali di ogni paese: dove: è il numero di permessi in debito o in esubero del paese i-esimo inquinamento del paese i-esimo al 2004, inquinamento del paese i-esimo al 2012, int_tem intervallo temporale Aggiornamento del numero di permessi in debito o in esubero, traducendo la rispettiva variazione di propensione annuale in una quantità di inquinamento tramite il temine di efficienza: dove: numero definitivo di permessi in dedito o esubero, valore di efficienza del paese i-esimo valore di propensione al tempo t-1. 10Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

12 Calcolo dei permessi richiesti e disponibili al tempo t: Calcolo della variazione percentuale v_r(%) applicata al prezzo al tempo t-1, in base alla domanda e allofferta. Aggiornamento del nuovo prezzo di mercato al tempo t: A tale prezzo verranno venduti ai paesi richiedenti i permessi necessari fino al loro esaurimento per coprire il debito annuale ed evitare di andare incontro alle sanzioni previste dal protocollo. 11Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

13 Trend dei prezzi implementato dal modello dal 2005 al 2012 Negli anni si assiste ad una oscillazione del prezzo, indice del fatto che il mercato dei permessi si è attivato correttamente. Ciò conferma in via preliminare la correttezza delle ipotesi di gestione contenute nel Protocollo di Kyoto. 12Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

14 Danimarca: andamento temporale del numero di permessi prima della negoziazione (curva rossa) e dopo la negoziazione (curva verde). La Danimarca ha un obiettivo di riduzione del 21%. Dai grafici si osserva una continua oscillazione della domanda e offerta dei permessi dovute alle esigenze del paese. Sebbene la negoziazione soddisfi tale necessità, si nota comunque che negli anni 2005, 2007 e 2012 andrà incontro a sanzioni. 13 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

15 Spagna La Spagna ha un obiettivo del 15%. Dai grafici si nota che la Spagna non riesce in tutto lintervallo temporale a coprire la totalità della riduzione di inquinamento richiesto. Di conseguenza dopo la negoziazione in tutto lintervallo temporale ad eccezione del periodo 2005-2006 andrà incontro a sanzioni (curva verde). 14 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

16 LItalia LItalia ha un obiettivo di riduzione al 2012 del 6,5%. Dai grafici si nota che non riesce in tutto lintervallo temporale, ad eccezione degli anni 2007 e 2011, a coprire la totalità della riduzione di inquinamento richiesta (valori negativi del numero di permessi). Dopo la negoziazione andrà comunque incontro a sanzioni nel 2005, 2006, 2012. 15 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

17 Oscillazioni del prezzo negli anni di interesse Queste oscillazioni possono essere dovute anche a fattori tra i quali: variazioni dellindice di propensione. la politica dellUE e quella degli Stati a cui sono stati stabiliti i limiti delle emissioni. I fondamentali di mercato (come ad esempio landamento meteorologico, i prezzi dei combustibili, la crescita economica e la diffusione di nuove tecnologie). La psicologia degli operatori. Levoluzione generale dei prezzi del mercato attivatosi nel 2005 ha mostrato unelevata volatilità. Dai 10 euro dei primi mesi, il prezzo si è stabilizzato sui 20-25 euro per il resto dellanno fino a toccare un picco di 30 euro nei primi mesi 2006, per poi crollare di nuovo fino ad minimo di 10 euro.. 16Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

18 17 Il meccanismo dasta Gli elementi che definiscono il meccanismo dasta sono: Loggetto dello scambio; Il numero e lidentità dei partecipanti allasta; Il metodo di trasmissione delle offerte; La regola di aggiudicazione; La regola di pagamento; I permessi negoziabili di emissione di CO 2. 14 paesi dellUnione Europea. In busta chiusa. Al maggior offerente. A prezzo uniforme equivalente al prezzo più basso tra i paesi ammessi allasta. Elementi dastaNel nostro caso Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

19 18 Modello dasta Fase 1. inizializzazione: Allinizio di ogni asta ciascun paese presenta la propria offerta in busta chiusa Determinazione del prezzo : dove: : prezzo base di mercato. : percentuale di inquinamento da ridurre. : variazione percentuale della propensione allinvestimento. : percentuale di permessi richiesti. : percentuale di permessi disponibili. sono pesi che assumono valori appartenenti allintervallo [0,1] tali che, e =1 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

20 19 Determinazione del numero di permessi : Il tasso di sconto è stato fissato al 2% dove : : numero massimo di permessi che ogni paese può acquistare. : il bisogno in termini di permessi negoziabili che ogni paese ha al tempo t. Fase 2. Simulazione dasta: Vi siano unità di permessi negoziabili da porre allasta. Ciascuno dei 14 partecipanti può chiedere al massimo permessi. Ciascun partecipante presenta la propria offerta. Le 14 offerte vengono ordinate in senso decrescente rispetto al prezzo ( ). Lallocazione finale dei permessi avviene attraverso il seguente criterio: Il paese che ha proposto è il vincitore dellasta e riceverà lintera quantità se altrimenti riceverà una quantità pari a.

21 20 La quantità di permessi ottenuta effettivamente da ciascuno dei rimanenti paesi partecipanti allasta è calcolata come segue: Il prezzo che viene effettivamente pagato è pari al prezzo minimo offerto ( ) dai paesi che si vedono assegnare almeno un permesso. Alcuni partecipanti potrebbero non ricevere tutta la quantità dei permessi negoziabili richiesti, in tal caso il prezzo che viene pagato è calcolato considerando il tasso di sconto : Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

22 21 Simulazioni Il numero dei permessi negoziabili allasta è 10,000,000 e il numero massimo che ciascun partecipante può chiedere è di 5,000,000 permessi. 1997 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

23 22 Belgio

24 23 Spagna Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

25 24 Dalle simulazioni si osserva che lItalia rientra fra quei paesi maggiormente in difficoltà nel raggiungimento del proprio obiettivo di riduzione delle emissioni di CO 2 Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

26 25 Secondo la Commissione Europea, cinque anni dopo lattivazione del mercato dei permessi negoziabili, il costo di un permesso di inquinamento dovrebbe collocarsi entro una forcella compresa tra 20 e 33 Euro. Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009