Questa tesi e’ composta da cinque articoli sui temi dell’innovazione, diffusione e adozione di tecnologie energetiche efficienti. Il primo capitolo presenta una rassegna della letteratura empirica sulle dinamiche del cambiamento tecnologico in campo ambientale. Il secondo capitolo studia le piu’ importanti determinanti del flusso di conoscenza. Il terzo capitolo identifica le maggiori determinanti di domanda e offerta dell’innovazione, con particolare attenzione al ruolo della conoscenza internazionale. I risultati presentati mostrano come gli spillover di conoscenza favoriscano ulteriori innovazioni. I capitoli quarto e quinto studiano il settore di produzione dell’energia elettrica. Il capitolo quarto presenta un database di brevetti in technologie energetiche efficienti. Il capitolo quinto studia le determinanti dell’efficienza energetica nella produzione di energia elettrica da fonti fossili, con particolare attenzione al ruolo della tecnologia. / This dissertation is a collection of essays on innovation, diffusion and adoption of energy technologies. Chapter 1 presents a state-of-the art review of empirical contributions on TC dynamics as applied to eco-innovation. Chapter 2 explores the main determinants of knowledge flows and how they favor or hinder the flow of knowledge across border. Both geographical and technological distance hinder the flow of eco-knowledge. Chapter 3 identifies the main demand and supply-side determinants of innovation, with particular attention to the role of foreign knowledge. I point to the importance of knowledge spillovers in fostering further eco-innovation, especially in countries with medium to low innovative abilities. Chapters 4 and 5 focus on TC in the electricity sector, a main contributor to GHG emissions. In Chapter 4 presents the data selection process used to identify patents in efficient fossil electricity technologies and provides a worldwide analysis of innovation trends in these technologies. Chapter 5 studies the evolution of energy efficiency in fossil-fuel based electricity production, devoting particular attention to the contribution of knowledge to production efficiency.

La tesi analizza una politica climatica dal punto di vista economica, concentrandosi sul ruolo delle tecnologie, dell'innovazione e delle foreste, con una particolare attenzione alla modellizzazione dell'incertezza. / This thesis provides a comprehensive economic evaluation of long term global warming mitigation policies, by focusing on the role of technologies and innovation, forestry ecosystem, and of uncertainty.

Questa tesi di dottorato analizza l’utilizzo del sorgo (Sorghum bicolour (L.) Moench) al fine di produrre energia elettrica, tramite combustione diretta della biomassa. Il focus della tesi è stato quello di sottolineare i benefici ed i rischi associati all’uso di tre genotipi di sorgo caratterizzati da diversa lunghezza del ciclo culturale (precoce, medio-tardivo e tardivo). La dinamica e la durata del processo di essicazione in campo sono state simulate attraverso un modello ad hoc (“sorghum haying model”), il quale integrato a CropSyst, è stato utilizzato per realizzare un’analisi del rischio produttivo stimando le perdite di biomassa (respirazione e meccanizzazione), ed i mancati affienamenti. Nell’analisi del rischio vengono stimati il numero di ettari necessari e la probabilità di eccedere la soglia di 64.000 ton ss anno-1 necessari per l’alimentazione di una centrale nell’Oltrepò pavese . Inoltre uno studio di Life Cycle Assessment è stato condotto per la valutazione dell’impatto ambientale dell’utilizzo del sorgo integrato a quello della paglia per il completamento del fabbisogno totale della centrale 94.000 ton ss anno-1. Particolare attenzione inoltre è stata data alla variazione del contenuto di C organico del suolo dovuto alla rimozione della paglia ed all’interramento dei mancati affienamenti di sorgo. Il genotipo precoce mostra le migliori performance produttive ed energetiche oltre che la più alta probabilità di eccedere la soglia di 64.000 ton ss anno-1. Lo studio di LCA non ha mostrato differenze significative tra i genotipi anche se il minor impatto ambientale, è stato evidenziato dal genotipo tardivo conseguenza dell’interramento della più alta quantità di mancati affienamenti. / This PhD thesis explores the use of sorghum (Sorghum bicolour (L.) Moench) as a dedicated bio-energy crop and highlights the benefits and risks associated with the use of early, medium-late and late sorghum genotypes to generate electricity by direct combustion in a biomass power plant. The dynamics and duration of the field drying process were simulated through the development of a specific model ("sorghum haying model"), which integrated with CropSyst, was used to perform a production risk assessment analysis estimating the biomass losses (respiration and mechanical), the haymaking failures and consequently to quantify the amount of dry baled biomass available for the power plant. In addition, the number of hectares needed to plant sorghum and the probability to exceed the threshold of 64000 Mg DM y-1, necessary to feed a biomass power plant in Oltrepò Pavese, were estimated. A complete Life Cycle Assessment (LCA) study was carried out in order to evaluate the environmental impact of the three sorghum genotypes involved in this study. The LCA study takes into consideration the use of winter wheat straw as an additional biomass source to satisfy the total biomass power plant needs (94000 Mg DM y-1). Particular attention was given to the soil organic C change (ΔSOC) due to straw removal and haymaking failures soil incorporation. Early genotype showed the best biomass production and energy performance as well as the highest probability to exceed the threshold of 64000 Mg DM y-1. The LCA results did not show significant differences between genotypes although the lower environmental impact, has been achieved by the late genotype due to the highest amount of haymaking failures incorporated in the soil.

Il concetto di rete dell'informazione può diventare uno schema logico con cui descrivere l'evoluzione delle politiche sulle energie rinnovabili e sulla sostenibilità? La ricerca è stata svolta analizzando l'architettura delle due reti (internet e reti energetiche) e l'evoluzione del bene prodotto e distribuito nella rete energetica, l'energia, esplicitando l'accessibilità da parte della distribuzione mondiale delle risorse petrolifere tradizionali e delle risorse rinnovabili. La struttura metodologica del progetto di ricerca si basa due tipi di analisi teorica: 1) l'analisi della nascita delle società in rete attraverso le teorie di Manuel Castells (concetto di spazio di flussi) e di Saskia Sassen e l'evoluzione delle città (cap.2 e cap.5) 2) le analisi dei flussi dei materiali e delle energie avendo come riferimento metodologico l'approccio ecologico ideato dai ricercatori dell'istituto per il Clima, l'Ambiente e l'Energia di Wuppertal, Germania (cap.3 e cap.4) La contraddizione tra città innovative e città che sono ai livelli di enormi discariche o di baraccopoli è esposta nel cap.6 attraverso casi studio e progetto dei Programmi Europei. Nell'ultimo capitolo (cap.7) si riassumono le ipotesi di partenza e i risultati della ricerca e si espongono le questioni aperte. / Can internet logic scheme be used as a basis to describe public policies evolution on renewable energies production and sharing in urban areas all over the world? The research project analyses the two networks (internet and energetic grids) architectures in actual and future urban areas. This analysis is connected with present and future forecasts energy productions from traditional fuels and from renewable sources. Theoretical analysis is conducted following a double conceptual pathway: - societal networks (Manuel Castells theory) and urban areas evolution (Saskia Sassen and Mike Davis) in order to picture the evolution of cities and towns in modern economies and in developing countries (Chapters 2 and 5); - Material and Energy Flow Analysis (approach by Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy) applied to renewable energy (Chapters 3 and 4) In Chapter 6 case studies are exposed on the deep cleavage between two different worlds: innovative, rich towns on a side and the landfills cities, slums on the other side. In the last part hypothesis and thesis are put together and open questions are explained (Chapter 7).