Economic sustainability of wind and photovoltaic power plants : analysis of the feasibility and the potential within the Italian renewable energy targets

The current environmental and economic context is leading the society into the need of achieving new goals. One of the biggest, is surely the increase in the use of renewable energy sources, in order to limit the environmental impact that traditional energy sources generate. This necessity emerges from the irreversibility of human actions that damage our planet. With this aim, in the last years there have been developed many measures to encourage the use of renewables, making also the technology cheaper and more profitable. In this thesis, it has been studied the profitability of this type of energy in Italy, specially for wind and PV power plants. Through the construction of new plants and the repowering of old ones, the emission of greenhouse gases to the atmosphere and the electricity prices can be considerably decreased. However, this technology is also subjected to many barriers, the principal one is the intermittency of this type of sources that cannot provide a continuous and a reliable energy supply and the high costs of technology and installation that enlarges the time to recover from the investments. The objective of this thesis is to evaluate through diverse analysis the feasibility of investments in order to achieve the 2030 objectives set by the Italian government, considering the actual situation of Italian plants and diverse scenarios that can take place in the future. To calculate the principal indicators that determine the viability of these plants it has been employed a “Discounted Cash Flow” model for average Italian plants. From the results, it is evident that they still need to be developed to be totally profitable. However, PV plants thanks to the high irradiation of the country seem to be more cost-effective than wind power plants, being able to recover from the investments before the end of the useful life of the plant. Wind power plants, due to the high costs and the limited land available with specially favourable wind conditions are less profitable. The variability of Italian prices depending on the site, the production and the demand of energy is a factor that affects considerably the electricity market, characterised by a high volatility of prices. In addition, when diverse scenarios of reduction of prices due to higher production coming from photovoltaics, some negative effects can be perceived by the investor who will see a substantial reduction of the revenues received and in some cases the impossibility to cover all the costs. It is a high risk that could determine the decision of investment.

L'attuale contesto ambientale ed economico sta portando la società a sentire la necessità di raggiungere nuovi obiettivi. Uno dei più grandi è sicuramente l'aumento dell'utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili, al fine di limitare l'impatto ambientale generato dalle fonti energetiche tradizionali. Questa necessità emerge dall'irreversibilità delle azioni umane che danneggiano il nostro pianeta. Per questo motivo, negli ultimi anni sono state sviluppate molte misure per incoraggiare l'uso delle energie rinnovabili, che hanno anche avuto l’effetto di rendere più economica e redditizia la tecnologia utilizzata. In questa tesi è stata studiata la redditività di questo tipo di energia in Italia, specialmente per le centrali eoliche e fotovoltaiche. Attraverso la costruzione di nuovi impianti e il repowering di quelli vecchi, l'emissione di gas serra nell'atmosfera e i prezzi dell'elettricità possono essere notevolmente ridotti. Tuttavia, questa tecnologia è anche soggetta a molte barriere: tra le principali si identificano l'intermittenza di questo tipo di fonti, che non possono fornire un approvvigionamento energetico continuo e affidabile, e gli alti costi della tecnologia, che dilata i tempi di recupero dagli investimenti. L'obiettivo di questa tesi è valutare attraverso diverse analisi la fattibilità degli investimenti al fine di raggiungere gli obiettivi fissati per il 2030, considerando la situazione attuale degli impianti italiani e i diversi scenari che possono verificarsi in futuro. Per calcolare i principali indicatori che determinano la redditività di questi impianti è stato utilizzato un modello di "Discounted Cash Flow", con ipotesi basate sulle caratteristiche del mercato italiano. Dai risultati risulta evidente che la piena sostenibilità economica degli investimenti non è ancora raggiunta. Tuttavia, gli impianti fotovoltaici, grazie soprattutto alla buona disponibilità della fonte in vaste aree del paese, sembrano essere più convenienti rispetto agli impianti eolici, essendo in grado di ottenere il ritorno degli investimenti entro la fine della vita utile dell'impianto. Gli impianti eolici, a causa dei costi elevati e della scarsa disponibilità di siti con condizioni di ventosità particolarmente favorevoli, sono meno redditizi. La variabilità dei prezzi italiani a seconda del sito, della produzione e della domanda è un fattore che incide notevolmente sul mercato elettrico, caratterizzato da un'elevata volatilità dei prezzi. Inoltre, implementando diversi scenari di riduzione dei prezzi dovuta alla maggiore produzione proveniente dal fotovoltaico, si sottolineano alcuni effetti negativi dovuti ad una sostanziale riduzione dei ricavi, che possono risultare critici per l'investitore: il rischio di non riuscire a coprire tutti i costi potrebbe determinare la decisione di non effettuare l’investimento.