0 prologo - la questione energetica 19 gennaio iannantuono
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situazione, prospettive, speranze. Giovanni Iannantuono La questione energetica
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situazione, prospettive, speranze.
Giovanni Iannantuono
La questione energetica
Consumo mondiale orario di energiaAnno 2006
10 Mbep/h
Consumi mondiali di energia primaria quota per fonte
Anno 2005
Fonte: Enea
Gli aspetti della questione energetica
• I combustibili fossili non sono infiniti• L’impatto ambientale• Le sperequazioni internazionali
Consumi di energia primaria nel corso del XX secolo
Fonte: Enea
Picco americano
Scoperte e Produzioni
Scenari internazionali della domanda di energia
elaborati dal World Energy Outlook
Scenari internazionali della produzione di energia
Scenario tendenziale elaborato dal World Energy OutlookProduzione di petrolio per area geografica
Non tutti i combustibili fossili immettono in atmosfera la stessa quantità di CO2
Dalle reazioni chimiche teoriche si hanno le seguenti relazioni:
Da 1 kg di metano si ottengono 55,6 MJ di calore e 2,74 kg di CO2
Da 1 kg di benzina si ottengono 47,8 MJ di calore e 3,08 kg di CO2
Da 1 kg di carbone si ottengono 32,8 MJ di calore e 3,66 kg di CO2
Cambiamenti climatici
Emissioni
Cambiamenti climatici
Ma non c’è solo la CO2 In un processo di combustione non si combinano sostanze pure
con l’ossigeno ma composti di diversa qualità con l’aria (una miscela che contiene circa il 78% di azoto)
MetanoOssidi di azotoMonossido di carbonioComposti organici volatiliOssidi di zolfoParticolato atmosfericoMetalli pesantiEccetera.
Tutte sostanze dannose per l’ambiente e per la salute dell’uomo
Cambiamenti climatici
Cambiamenti climatici
Gli studi scientifici sui cambiamenti climatici si possono raggruppare in due indirizzi:
• osservazioni, misurazioni ed analisi sperimentali di parametri e processi climatici
• costruzione di scenari futuri attraverso modelli matematici, simulazioni numeriche ed altre metodologie
Cambiamenti Climatici e gas serra
Fonte: Enea
Variazioni della temperatura media
1990-2005 Temperatura media annua +0.43°C
1960-1990 Periodo di riferimento
1880-1960 Temperatura media annua – 0.27 °C + 0.7 °C
Aumento delle precipitazioni nelle alte e medie latitudini dell’emisfero
settentrionale
Calo delle piogge nelle regioni tropicali e subtropicali con un aumento del
rischio di desertificazione
Crescita del livello del mare
Estensione dei ghiacciai della Groenlandia
Cambiamenti climatici
Ci sono tre gruppi di scenari:
Gli scenari minimali – sono considerati piuttosto improbabili – prevedono un aumento di 2 °C al 2100
Gli scenari intermedi – sono considerati i più probabili – prevedono un aumento di circa 3 °C al 2100
Gli scenari massimali – anch’essi piuttosto improbabili – prevedono un aumento di circa 5 °C al 2100
Scenari futuri
Cambiamenti climatici
Le principali conseguenze si avranno sui ghiacciai e sugli eventi climatici estremi
Strategia di mitigazioneStrategia di adattamento
Scenari futuri
2350
270350
900
1800
320
2680
America delNord
AmericaLatina
Europa Ex UnioneSovietica
MedioOriente
Africa Asia
Popolazioni - Consumi di energia
La “fine dello sviluppo”
Nell’immediato dopoguerra e durante gli anni del miracolo economico si era convinti che la povertà e la fame si sarebbero risolte da sole, con lo sviluppo e con la crescita economica.
Preambolo Carta ONU: “promuovere l'avanzamento economico e sociale di tutti i popoli”
Questa idea si è dimostrata falsa
La “fine dello sviluppo”
La marcia dell’Umanità verso le
“magnifiche sorti e progressive”
G. Leopardi
è diventata una maratona
70%70%
28%28%
Il Il 20%20% della della popolazione più ricca popolazione più ricca al mondo nel 1960 al mondo nel 1960 possedevapossedeva
IL 20% IL 20% più povero del più povero del mondomondo possedevapossedeva 2,3%2,3% 1,1%1,1%
Variazione della distribuzione della ricchezza mondiale
1960
Il 60% Il 60% della popolazione della popolazione media mondiale media mondiale possedevapossedeva
85%85%
14%14%
2000
oggi possiede
oggi possiede
oggi possiede
La transizione energetica
La transizione non può essere rapida:
-Motivi tecnici ed economici(disponibilità residua, struttura operativa di pozzi oleodotti gasdotti parco macchine ecc.)
-Motivi sociali e politici(presa di coscienza dell’opinione pubblica dei danni causati dai combustibili fossili, avvio di politiche di incentivi, considerazioni sulle esternalità ecc.)
Svincolarsi progressivamente dai combustibili fossili
La transizione energetica
- eliminare gli sprechi,- migliorare l’efficienza,- sviluppare la tecnologia,- utilizzare le fonti rinnovabili.
Approfittare del tempo disponibile per:
Bisogna passare dalla cultura della crescita illimitata
All’etica dell’adattamento agli ecosistemi
La transizione energetica
Cambiare lo stile di vita:
La Sostenibilità
«lo Sviluppo sostenibile è uno sviluppo chegarantisce i bisogni delle generazioni attuali
senza compromettere la possibilità che le generazioni future
riescano a soddisfare i propri”»
Rapporto Brundtland 1987Commissione Mondiale ONU su Ambiente e Sviluppo
La Sostenibilità
• Ambientale; • Sociale;• Economica.
Evoluzione del concetto Le dimensioni dello sviluppo
1994
La tecnologia
Non c’è nessuna tecnologia che appare così convincente da essere scelta come soluzione unica su cui puntare.
La cosa migliore da fare è quella di esplorare approcci diversi, senza escludere nulla e senza idee preconcette.
Alcuni indicatori per giudicare una tecnologia:
energia netta. (energia restituita/energia investita)
energy payback time.
L. C. A. (Life Cycle Assessment)
La tecnologia
Efficienza nella conversione
Rendimento della generazione elettrica in America = 32%
SUV che fanno 4 km con un litro di benzina
In America 5-7 grandi centrali (800 MW) per gli standby
La tecnologiaEfficienza nella conversione
Cogenerazione
Trasporti
Illuminazione
La tecnologia
Sequestro di CO2
Sono state proposte almeno un decina di tecniche diverse.
La più promettente consiste nell’immagazzinare il biossido di carbonio in cavità sotterranee, tipicamente pozzi di petrolio o di gas esauriti.
I progetti in corso sembrano dare risultati soddisfacenti.
Bisogna valutare bene i rischi, (nel 1986 un’eruzione sul lago Nyos, in Camerun, causò circa 1800 morti)…
…ed i costi
La tecnologia
Fissione nucleareScorie
Disponibilità di uranio
Costi
Proliferazione nucleare e “bombe sporche”
Nucleare di IV generazione (collaborazioni internazionali prototipo tra circa 20 anni costo 1 miliardo di dollari)
La tecnologiaFusione nucleare
Tempi lunghi (seconda metà del secolo) - costi (Iter 4,5 G euro)
ITER (UE, USA, Fed. Russa, Giappone, Cina, India e Corea)
La tecnologia
L’economia all’idrogenoL’idrogeno non è una fonte primaria di energia
Difficoltà di trasporto e di distribuzione (a temperatura e pressione ambientale volume = 3000 volte la benzina)
Immagazzinamento, l’drogeno resta liquido a – 253 °C
Uso – celle a combustibile; motore a combustione interna
Sicurezza – molto più infiammabile del gas naturale (concentrazione tra il 2 ed il 75% contro il 5-15%)
Per passare dall’economia energetica attuale a quella ad idrogeno c’è bisogno di un percorso lungo e scientificamente molto impegnativo.
La tecnologia
L’energia eolicaLa produzione di energia elettrica tramite turbine eoliche è in forte crescita.
L’Europa è leader mondiale assoluto, capofila: Germania, Danimarca e Spagna.
Si stima che nel 2020 le persone impiegate nel settore saranno 200.000, se non vi saranno cambiamenti di rotta l’Italia sarà tagliata fuori da queste opportunità.
Rapporto energia resa/investita molto alto.
Esternalità sanitarie molto basse, posto pari a 1 sale a 40 per il gas ed a 100 per il carbone.
La tecnologia
L’energia eolica
Pregi
Rapporto energia resa/investita molto alto.
Esternalità sanitarie molto basse, posto pari a 1 sale a 40 per il gas ed a 100 per il carbone.
Difetti
Intermittenza.
Le reti sono progettate per distribuire l’energia prodotta in grandi centrali con produzioni controllabili.
Impatto visivo.
La tecnologia
L’energia solareCalore a bassa temperatura.
Calore ad alta temperatura.
Energia chimica (fotosintefi naturale ed artificiale).
Energia fotovoltaica
Potenzialità dell’energia solarePotenzialità dell’energia solare
1 m2 di terreno 1 barile di petrolio per
anno
500 kg di CO2
evitata
Paesi ad alta insolazionePaesi ad alta insolazione (Penisola Araba) (Penisola Araba)
1 km2 di terreno equivale a un impianto termoelettrico da 50 MWe che lavora 6.000 ore/anno
energia di
Solare Termodinamico di II generazioneSolare Termodinamico di II generazione
Tubo ricevitore
Tubo ricevitore
Movimentazione collettori
Movimentazione collettori
Strutture di supporto specchi
Strutture di supporto specchi
SpecchiSpecchi
Turbina - Alternatore
Generatore di vapore
290°C
550°C
Collettore solare di facile costruzione e assemblaggio
Tubo ricevitore con alta
efficienzaSerbatoio di accumulo dell’energia termica a
basso costo
Fluido a basso impatto ambientale
Innovazione nella tecnologia ENEAInnovazione nella tecnologia ENEA
Impianto solare ArchimedeImpianto solare Archimede
Campo solare
Impianto a ciclo combinato ENEL
L’impianto è al 75% della costruzione sarà completato a metà 2010
L’impianto è al 75% della costruzione sarà completato a metà 2010
Innovazione tecnologica nel Innovazione tecnologica nel collettore solare e nelle superfici collettore solare e nelle superfici
riflettentiriflettenti Competitori di altri
paesiENEAENEA
Brevetto ENEA
Aziende coinvolte: Ronda, Reflex, Duplomatic, Biosolar, Comes, Sifa Aziende coinvolte: Ronda, Reflex, Duplomatic, Biosolar, Comes, Sifa
Semplificazione delle strutture metalliche di
supporto
Semplificazione delle strutture metalliche di
supporto
ENEA ManfredoniaIa serie operativo
Inseguitori con piano di 32/35 m2, alt-azimutale, equipaggiato con due sistemi di controllo separati
Collaborazioni industriali Galileo Avionica, ATEC
Fotovoltaico a concentrazione: l’esperienza ENEA
ENEA ManfredoniaIIa serie in montaggio
Sistemi di puntamento
Sistemi di puntamento
Fotovoltaico a concentrazione
Lente prismatica per la concentrazioneLente prismatica per la concentrazione
ConcentratoreConcentratoreCella
fotovoltaicaCella fotovoltaica
Sviluppo di celle ad alta efficienza al C-Si per la concentrazione (200X)
Fotovoltaico a concentrazione
Cella fotovoltaicaCella fotovoltaica
Occupazione potenziale in Italia nel settore delle fonti rinnovabili al 2020
Fonte IEFE
Totale addetti 250.000Totale addetti 250.000
Consumiamo troppoTroppi combustibili fossili
Conclusioni
Gli aspetti della questione energetica
• I combustibili fossili non sono infiniti• L’impatto ambientale• Le sperequazioni internazionali
Conclusioni
Conclusioni
Necessità di una transizione verso modelli di sviluppo più rispettosi
degli ecosistemi
Ruolo di alcune tecnologie
