Increase in household energy consumption related to hourly temperatures and daily particulate air pollution

For decades, the scientific community, implementing ever more precise and detailed mathematical models, has been describing how our planet’s climate is changing in a worrying way and how the main responsibilities are attributed to human activities. Among the main direct consequences of climate change, there is the increase in global temperatures, as well as the occurrence of extreme weather events, but also the increase of pollutants in the air. Most of these particles derive from the combustion of fossil fuels and biomass, from combustion for heating and from the exhaust gases of vehicles with internal combustion engines. In this context, the main objective of this work is to investigate the sensitivity of electricity consumption and the behaviour of customers in some Italian cities, in relation to different climatic factors, such as hourly temperatures and daily concentration of polluting particles present in the air we breathe. The models studied in this research involved several customers in Bologna, Florence and Pesaro. By clustering the customers and using a fixed effects model filtered by the use of daily wind direction as instrumental variable, it was possible to quantify the sensitivity of energy consumption of the customers of the three cities, depending on the temperature and the presence of fine dust in the air. This research has shown that, during the summer period, with temperatures above 30◦C, the hourly consumption can increase by 8%, compared to the hourly consumption recorded with 24◦C. Furthermore, as regards the results related to air pollution, the positive response of electricity consumption to an increase in PM2.5 or PM10 is statistically significant and coincides with an increase of 0.0361 kWh for each unit of PM10 and 0.0699 kWh for each unit of PM2.5.

Da decenni la comunità scientifica, avvalendosi di modelli matematici sempre più precisi e dettagliati, ha descritto come il clima del nostro pianeta stia cambiando in modo preoccupante e come le principali responsabilità siano da attribuire alle attività dell’uomo. Tra le principali conseguenze dirette del cambiamento climatico vi è l’innalzamento delle temperature a livello globale, ma anche l’aumento di eventi meteorologici estremi e l’aumento di sostanze inquinanti nell’aria. Gran parte di queste particelle derivano dalla combustione di combustibili fossili e biomasse, dalle combustioni per il riscaldamento e dai gas di scarico dei veicoli con motori a combustione interna. In questo ambito, l’obiettivo di questo lavoro è approfondire la sensibilità del consumo energetico e il comportamento dei clienti di alcune città italiane, in relazione a differenti fattori climatici, quali, le temperature orarie e la concentrazione giornaliera delle particelle inquinanti presenti nell’aria che respiriamo. I modelli studiati in questa ricerca hanno coinvolto diversi clienti di Bologna, Firenze e Pesaro. Clusterizzando i clienti e utilizzando un modello ad effetti fissi filtrato dall’utilizzo di una variabile strumentale, è stato possibile quantificare la sensitività dei clienti delle tre città, al variare delle temperature e della presenza di polveri fini nell’aria. Da questa ricerca è emerso che, durante il periodo estivo, con temperature oltre i 30◦C, il consumo orario dei clienti può aumentare dell’8%, rispetto al consumo orario registrato con temperature di 24◦C. Inoltre, per quanto riguarda i risultati dei consumi energetici relativi all’inquinamento dell’aria, la variazione positiva all’aumentare della concentrazione di PM2.5 e PM10 è statisticamente significativa e coincide con un incremento di 0.0361 kWh per ogni unità di PM10 e di 0.0699 kWh per ogni unità di PM2.5.