L'impatto delle fonti rinnovabili sul PUN italiano: un'analisi dettagliata

Anche in Italia si è iniziato a osservare il fenomeno per cui il Prezzo Unico Nazionale (PUN) orario può scendere a livelli prossimi allo zero. Come descritto in L'impatto delle fonti rinnovabili sul PUN italiano, questo evento si verifica quando la quota di energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili è tale da rendere superfluo l’utilizzo delle centrali a gas, mettendo in produzione solo gli impianti con costi marginali inferiori.
L’obiettivo dell’analisi presentata in questo articolo è identificare la soglia di produzione da fonti rinnovabili oltre la quale iniziano a manifestarsi effetti significativi sul prezzo del PUN.

A tal fine, analizzeremo prima le caratteristiche della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili e successivamente utilizzeremo uno strumento di regressione statistica per determinare il livello di soglia.

Produzione mensile da fonti rinnovabili

L'energia elettrica può essere generata utilizzando diverse tecnologie considerate rinnovabili. Tra queste, le più rilevanti per il mercato elettrico italiano sono:

1. l’idroelettrico;
2. l’eolico;
3. il fotovoltaico;
4. l’autoconsumo, ossia la produzione da fonti rinnovabili consumata direttamente dal produttore.

Nei due grafici seguenti sono riportate le produzioni mensili di queste quattro fonti negli ultimi 5 anni: nel primo vengono presentate le tecnologie riguardanti idroelettrico e autoconsumo, nel secondo vengono riportati eolico e fotovoltaico.

Dall'analisi dei dati emergono chiaramente i seguenti aspetti:

• La produzione più consistente è quella idroelettrica; tuttavia, la siccità del 2022 ha limitato significativamente i livelli di produzione di quell'anno.
• La produzione da fotovoltaico ed eolico mostra una forte complementarità. Nei mesi estivi, quando la produzione fotovoltaica è al massimo, la produzione eolica è minima. In inverno si verifica l'opposto, con massimi di produzione eolica e minimi di produzione fotovoltaica. In primavera e in autunno, i due contributi tendono mediamente a compensarsi.
• La maggiore variabilità è rappresentata dalla produzione idroelettrica, mentre la produzione per autoconsumo da fonti rinnovabili registra una relativa stabilità nel corso dell’intero periodo considerato.

Quota di produzione oraria da fonti rinnovabili

La variabilità delle fonti rinnovabili è elevata non solo durante l'anno, ma anche all'interno dei singoli giorni, con quote di produzione molto diverse nelle varie ore. Nel grafico seguente sono riportate le curve medie delle quote orarie di produzione da fonti rinnovabili per gli anni 2021, 2022, 2023 e per i primi 10 mesi del 2024.

Questo grafico evidenzia come la variabilità oraria sia un fenomeno che tende a rimanere costante nel corso degli anni. Le ore di massima produzione oraria da fonti rinnovabili sono quelle diurne, con un picco alle ore 12 e 13.
Inoltre, il grafico mostra un aumento significativo della quota da rinnovabili registrato nel corso di quest'anno. In particolare, nella fascia oraria compresa tra le 11 e le 15, la quota di produzione da fonti rinnovabili risulta mediamente superiore al 65%.

Impatto delle rinnovabili sul PUN

Il funzionamento del mercato elettrico italiano allinea il prezzo del PUN ai costi marginali del produttore meno efficiente. Questo produttore marginale varia in base al livello della domanda oraria e all’offerta dei produttori più efficienti. Quando aumenta la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, la necessità di attivare impianti meno efficienti si riduce. Il risultato è un aumento dell'efficienza del produttore marginale e, ceteris paribus, una conseguente riduzione del prezzo del PUN.

L'incremento della quota di energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili suggerisce di verificare se esiste una soglia oltre la quale la riduzione del PUN, dovuta alla chiusura degli impianti meno efficienti, diventa significativa.
Per fare ciò, abbiamo considerato l'equazione del PUN descritta nell’articolo: "Effetti orari e giornalieri sul prezzo del PUN", che spiega le variazioni del PUN non solo attraverso il prezzo del gas e dei certificati CO2, ma anche tramite una serie di variabili dummy che catturano gli effetti delle variazioni della domanda nelle diverse ore del giorno, nei vari giorni della settimana e nelle stagioni dell'anno.

Questa equazione si è dimostrata molto precisa nel descrivere le variazioni orarie del PUN negli ultimi 5 anni. Per migliorarne ulteriormente la precisione, abbiamo aggiunto tra i regressori anche la quota di produzione da fonti rinnovabili, testando diverse soglie oltre le quali l’effetto risulta significativo nello spiegare i livelli del PUN. Nella tabella seguente è riportato il valore della statistica R² in funzione delle soglie ipotizzate.

Tabella 1: coefficienti, p-value e R²

Sulla base di questa analisi, la soglia oltre la quale la produzione di energia rinnovabile sembra produrre effetti significativi è del 40%.

Conclusioni

Anche in Italia, nel 2024, si stanno verificando casi in cui l’aumento della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili consente la disattivazione degli impianti meno efficienti, portando a una riduzione del PUN.

La forte variabilità della quota di produzione da fonti rinnovabili rende incerti i casi di riduzione del prezzo PUN. È tuttavia possibile esplorare l’esistenza di una soglia oltre la quale la probabilità che queste riduzioni si verifichino diventa significativa, fornendo informazioni utili anche a fini previsivi.