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

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 SparacinoCostanza BelliniNicola HazbounCarmine Lianza

Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009 1

• Si propone come un accordo internazionale con l’obiettivo 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, nell’arco temporale 2008-2012.

• Predispone di strumenti denominati “meccanismi flessibili”: strumenti economici mirati a ridurre il costo complessivo d’abbattimento delle emissioni di gas serra.

Il meccanismo flessibile “Emission Trading” costituisce parte centrale del Protocollo di Kyoto

2

1. Il Protocollo di Kyoto



1.1 Emission Trading

• Prevede l’istituzione 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 l’assegnazione iniziale dei permessi per valutare gli effetti del

Protocollo di Kyoto nel caso in cui esso fosse stato attivato, nell’Unione Europea, nell’arco 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

dell’Unione Europea.

Inizialmente i permessi sono distribuiti attraverso il

criterio “Granfathering” e/o il meccanismo d’asta.

1. Il Protocollo di Kyoto

4

Propensione all’investimento

•Ha come obiettivo la caratterizzazione di ciascun paese in termini delle politiche di investimento in tecnologie alternative.

La funzione di propensione all’investimento del paese p al

tempo t.

valore normalizzato dell’ indicatore i-esimo del paese p al

tempo t

peso associato all’indicatore i-esimo

Numero degli indicatori = 12

• Rappresenta il comportamento dei singoli paesi nei confronti delle politiche di riduzione delle emissioni di CO2.

I

i

tipi I

1,tpY


5

Indicatori

• Si basano su dati reali reperiti dai siti ufficiali dell’ONU, Unione Europea e EuroStat e fanno riferimento all’arco 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 dell’industria (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 dell’elettricità); (max)6.L’intensità di CO2 nel consumo energetico (% rispetto al 1995); (min)7.L’intensità energetica nell’industria (% rispetto al 1995); (min)8.L’intensità energetica dell’economia (Kgoe per 1000 €); (min)


6

Gli indicatori min/max

Trend Performance

Emissioni totali di gas serra min

↓ -0,27% √ 0,15

Andamento del PIL max ↑ +8,24% √ 0,15

Consumo energetico finale per l’industria

min

↑ +3,88% 0,035

Consumo energetico finale peril trasporto

min

↑ +8,08% 0,035

Consumo energetico finale perl’uso domestico

min

↑ +8,10% 0,035

Consumo energetico finale per l’agricoltura

min

↓ -4,18% √ 0,035

Consumo energetico finale peril settore dei servizi

min

↑ +9,97% 0,035

Percentuale di elettricitàgenerata dalle energie rinnovabili

max ↑ +5,98% √ 0,15

Calore combinato con la generazione di potenza

max ↑ +28,23% √ 0,15

Intensità di CO2 nel consumo energetico

min

↓ -0,27% √ 0,15

Intensità energetica nell’industria min

↓ +8,24% √ 0,035

Intensità energetica dell’economia min

↓ +3,88% √ 0,035

Belgio

Schema di analisi degli indicatoriAndamento della funzione di propensione

all’investimento


7

Spagna

Gli indicatori min/max

Trend Performance

Emissioni totali di gas serra min

↑ +12,21% 0,15

Andamento del PIL max ↑ +13,68% √ 0,15

Consumo energetico finale per l’industria

min

↑ +12,94% 0,035

Consumo energetico finale peril trasporto

min

↑ +15,33% 0,035

Consumo energetico finale perl’uso domestico

min

↑ +8,13% 0,035

Consumo energetico finale per l’agricoltura

min

↑ +5,85% 0,035

Consumo energetico finale peril settore dei servizi

min

↑ +30,41% 0,035

Percentuale di elettricitàgenerata dalle energie rinnovabili

max ↑ +25,23% √ 0,15

Calore combinato con la generazione di potenza

max ↑ +63,01% √ 0,15

Intensità di CO2 nel consumo energetico

min

↓ -0,88% √ 0,15

Intensità energetica nell’industria min

↑ +0,43% 0,035

Intensità energetica dell’economia min

↑ +0,64% 0,035

Schema di analisi degli indicatoriAndamento della funzione di propensione

all’investimento


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 l’innovazione tecnologica e determinano una riduzione delle emissioni di CO2.


Il modello

Questo modello simula l’emission 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 all’investimento.

• Valore di efficienza ovvero la quantità di ridotta da un paese per ogni variazione unitaria della propensione all’investimento:

2CO

oss

YYvp t

ti

ti

i int_

2003

1997

)1(

oss

qqvq t

ti

ti

i int_

2003

1997

1

i

ii vp

vqe

9Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

Dati in ingresso: - riferimenti storici di emissione del 2004 ( anno prima dell’inizio delle negoziazioni). - obiettivi per paese prestabiliti dal protocollo. Calcolo degli obiettivi iniziali di debito o esubero annuali di ogni paese:

tem

qqnp ii

i int_

20042012

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.

inp

2012iq

2004iq

ti

tiii

ti YYenpnpa 1

tinpa

ie 1tiY


• Calcolo dei permessi richiesti e disponibili al tempo t:

I

it

ti

t nparichn _

I

it

ti

t npadispn _

Calcolo della variazione percentuale v_r(%) applicata al prezzo al tempo t-1, in base alla domanda e all’offerta.

Aggiornamento del nuovo prezzo di mercato al tempo t:

%____ 11 rvzpzpzp ttt

A tale prezzo verranno venduti ai paesi richiedenti i permessi necessari fino al loroesaurimento per coprire il debito annuale ed evitare di andare incontro alle

sanzioni previste dal protocollo.

0tinpa 0tinpa


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.


Danimarca: andamento temporale del numero di permessi prima della negoziazione (curva rossa) e dopo la negoziazione (curva verde).

-10000

-8000

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

8000

10000

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

prima della negoziazione dopo la negoziazione

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. 13Modellistica e Gestione dei Sistemi Ambientali 2008-2009

Spagna

-70000

-60000

-50000

-40000

-30000

-20000

-10000

0

10000

20000

30000

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012


La Spagna ha un obiettivo del 15%. Dai grafici si nota che la Spagna non riesce in tutto l’intervallo temporale a coprire la totalità della riduzione di inquinamento richiesto. Di conseguenza dopo la negoziazione in tutto l’intervallo temporale ad eccezione del periodo 2005-2006 andrà incontro a sanzioni (curva verde).


L’Italia

-35000

-30000

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012


L’Italia ha un obiettivo di riduzione al 2012 del 6,5%. Dai grafici si nota che non riesce in tutto l’intervallo 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.


Oscillazioni del prezzo negli anni di interesse

Queste oscillazioni possono essere dovute anche a fattori tra i quali:

• variazioni dell’indice di propensione.

• la politica dell’UE e quella degli Stati a cui sono stati stabiliti i limiti delle emissioni.

• I fondamentali di mercato (come ad esempio l’andamento meteorologico, i prezzi dei

combustibili, la crescita economica e la diffusione di nuove tecnologie).

• La psicologia degli operatori.

L’evoluzione generale dei prezzi del mercato attivatosi nel 2005 ha mostrato un’elevata volatilità.

Dai 10 euro dei primi mesi, il prezzo si è stabilizzato sui 20-25 euro per il resto dell’anno fino a

toccare un picco di 30 euro nei primi mesi 2006, per poi crollare di nuovo fino ad minimo di 10

euro.

.


17

Il meccanismo d’asta

Gli elementi che definiscono il meccanismo d’asta sono:

• L’oggetto dello scambio;

• Il numero e l’identità dei partecipanti all’asta;

• Il metodo di trasmissione delle offerte;

• La regola di aggiudicazione;

• La regola di pagamento;

I permessi negoziabili di emissione di CO2.

14 paesi dell’Unione Europea.

In busta chiusa.

Al maggior offerente.

A prezzo uniforme equivalente al prezzo più basso tra i paesi ammessi all’asta.

Elementi d’asta Nel nostro caso


18

Modello d’asta

Fase 1. inizializzazione:

All’inizio 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 all’investimento.

: percentuale di permessi richiesti.

: percentuale di permessi disponibili.

sono pesi che assumono valori appartenenti all’intervallo [0,1] tali che

, e =1



• 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 d’asta:•Vi siano unità di permessi negoziabili da porre all’asta.

• 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 ( ).

• L’allocazione finale dei permessi avviene attraverso il seguente

criterio:

Il paese che ha proposto è il vincitore dell’asta e riceverà l’intera quantità se altrimenti riceverà una quantità pari a .

20

• La quantità di permessi ottenuta effettivamente da ciascuno dei rimanenti paesi partecipanti all’asta 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 :


21

Simulazioni

Il numero dei permessi negoziabili all’asta è 10,000,000 e il numero massimo che ciascun partecipante può chiedere è di 5,000,000 permessi.

1997



Belgio

23

Spagna


24

Dalle simulazioni si osserva che l’Italia rientra fra quei paesi maggiormente in difficoltà nel raggiungimento del proprio obiettivo di riduzione delle emissioni di CO2


25

Secondo la Commissione Europea, cinque anni dopo l’attivazione del mercato dei permessi negoziabili, il costo di un permesso di

inquinamento dovrebbe collocarsi entro una forcella compresa tra 20 e 33 Euro.


Documents

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