Alberto Mirandola

ENERGIA, AMBIENTEE COMUNICAZIONE

Master in Comunicazione delle ScienzeAnno 2014

Una comunicazione corretta in campo scientifico richiede

- Prendere conoscenza del problema (nel nostro caso: i problemi dell’energia e le loro implicazioni).- Informarsi sull’evoluzione, sullo stato attuale e sulle prospettive della materia di cui si desidera trattare.- Oltre a cercare dati obiettivi, occorre verificare se vi siano diverse opinioni degli esperti, in modo da riferire senza precostituire una “verità” di parte. (Si corre questo pericolo in molti casi, specialmente quando gli aspetti tecnico-scientifici confinano con la politica).- Impostare e sviluppare la comunicazione sulle basi precedenti; in tal modo si opererà in modo eticamente e professionalmente corretto.

Programma di queste conversazioniPrima parte:Introduzione al linguaggio e ad alcuni concetti basilari del settore energetico:- fonti e vettori energetici;- forme energetiche: dalle risorse ai consumi finali; tipi di impianti esistenti;- densità di energia e di potenza; rendimenti e loro evoluzione storica.

Seconda parte:Risorse, consumi energetici e aspetti ambientali: evoluzione, situazione nel mondo e riflessioni.

Terza parte:Etica e correttezza della comunicazione nel settore energetico.

Fonti energeticheForme di energia che si trovano in natura:- energia solare nelle sue diverse forme (radiazione diretta, vento, biomasse, salti idrici, geotermia, onde);- combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale);- materiali fissili (uranio prevalentemente).

Statistiche sulle fonti energetiche: riguardano solo le fonti commerciali.

Usi finali dell’energiaForme di energia utilizzate:- energia termica;- energia meccanica;- energia elettrica.

Per convertire le fonti nelle forme finali utili: macchine e impianti di conversione energetica.

Fonti rinnovabili e non rinnovabili

Fonti rinnovabili = fonti che saranno disponibili per un tempo indefinito, in quanto il loro flusso dipende dai cicli naturali;tipicamente: energia solare nelle sue diverse forme.

Fonti non rinnovabili = fonti che si sono formate in tempi lunghissimi e che costituiscono delle scorte; la loro disponibilità si riduce nel tempo man mano che esse vengono utilizzate;tipicamente: i combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale).

m

ENERGIEPREGIATE

(meccanica, elettrica)

ENERGIETERMICHE A TEMP.

MEDIO-ALTA;COMBUSTIBLI

ENERGIETERMICHE A BASSA

TEMP.FONTI RINNOVABILI

limite tecnologico

limite tecnologico

limite disponibilità

Densità di energia [J/m ]

Den

sità

di p

oten

z a [W

/m ]

Energiasolare

En. chimicacombustib.

En. potenziale

idrica

Energiatermica

Energiameccanica

Energiaelettrica

Fonti, conversione, usi finaliDensità (qualità) dell’energia

Fonti e vettori energetici

Idrogeno ed elettricità sono prodotti di trasformazione, cioèsono vettori energetici, non fonti. L’idrogeno esiste in natura,ma non allo stato libero, bensì solo in composti che lo contengono (acqua, idrocarburi).

L’idrogeno quindi non è una fonte, ma è un combustibile:- potrà dare un contributo locale alla riduzione dell’impatto ambientale; ma non un contributo come fonte;- sarà un vettore importante, capace di condizionare, almeno in parte, i metodi di trasporto e uso dell’energia, però a lungo termine (siamo ancora molto lontani).

I principi della termodinamica (espressi in modo divulgativo)

1° principioL’energia non si crea, né si distrugge, ma soltanto si trasforma da una forma ad un’altra. Ciò avviene negli impianti di conversione energetica.Sotto questo aspetto le diverse forme di energia sono equivalenti; per ciascuna di esse si possono usare le stesse unità di misura. Ma …

2° principioE’ impossibile convertire integralmente energia termica in energia meccanica: si può attingere energia termica da una fonte ad una certa temperatura e convertirne una parte in energia meccanica; la parte rimanente deve essere rilasciata sotto forma termica verso un ambiente a temperatura inferiore. La conversione di energia termica in energia meccanica è di fondamentale importanza nella nostra società.I rendimenti di questa trasformazione hanno subito un’evoluzione importante nel tempo, con il progredire della tecnologia.

Come “difendersi” in parte dal 2° principio: la cogenerazione.

Trasformazione di energia termicain energia meccanica (elettrica)

Evoluzione storica dei rendimenti

Anno Rendimento

1700 0,5-1,0 % macchina a vapore di Newcomen (1712), poi di Watt (1756) e di Smeaton (1772)

1800 5,0 macchina a vapore1850 10,0 macchina a vapore1900 20,0 macchina a vapore1950 36,0 centrale a vapore1970 40,0 centrale a vapore, grosso motore Diesel2000 40,0 turbina a gas 2000 52,0 centrale a ciclo combinato2013 60,0 centrale a ciclo combinato

I combustibili fossiliCarbone- uso massiccio dopo l’invenzione della macchina a vapore;- combustione relativamente difficile (oggi si usa polverizzato);- contiene molto carbonio (produce molta CO2);- è solido, quindi il trasporto è relativamente costoso.

Petrolio- elevata densità di energia economico lo stoccaggio e il trasporto via oleodotto o via nave;- viene convertito in prodotti diversi (olio pesante, gasolio, benzina, ecc.); si presta ad usi diversi;- brucia con maggiore facilità e produce meno CO2 del carbone.

Gas naturale- bassa densità di energia costoso lo stoccaggio e il trasporto via gasdotto (stato gassoso) o via nave (liquefatto);- brucia con facilità e produce meno CO2 del petrolio.

Massa e Portata, Energia e PotenzaMassaQuantità contenuta in un campione di una certa sostanza(kg, g, ton, ecc.).PortataQuantità o volume di una sostanza che fluisce o si libera nell’unità di tempo (kg/s, m3/s, kg/ora, ton/anno).EnergiaQuantità contenuta in una certa massa di risorsa energetica; si esprime con diverse unità di misura (kcal e suoi multipli, Joule e suoi multipli).Come concetto è assimilabile a quello di massa.PotenzaQuantità di energia che si libera nell’unità di tempo (kcal/s, J/s=W, kJ/s=kW).Come concetto è assimilabile a quello di portata.

1 kcal= 4,186 kJ1 tep = 107 kcal = 4,186 ·107 kJ 1 Mtep = 1013 kcal (nelle statistiche)1 tep 1200 Nm3 di gas naturale (circa)1 Mtep = 1,2 · 109 Nm3 di gas naturale1 kWh= 860 kcal = 860 · 4,186 kJ = 3600 kJ1 MWd= 24000 kWh = 24000 · 860 kcal 2 tep (circa)

Poteri calorifici (inferiori) Hu dei combustibiliLegno 3000-3900 kcal/kgCarbone 5000-7500 kcal/kgPetrolio 10.000 kcal/kg (circa)Metano 12.776 kcal/kg (=0,67 kg/Nm3 Hu= 8560 kcal/Nm3)Idrogeno 33.944 kcal/kg (=0,10 kg/Nm3 Hu= 3394 kcal/Nm3)Gas naturale 8250 kcal/Nm3 (è una miscela di gas diversi)Biogas 3000-5000 kcal/Nm3

Unità di misura

L’energia, l’uomo e l’ambiente

- L’energia è il motore della vita, dei fenomeni naturali, delle attività umane.- L’energia ha condizionato lo sviluppo della storia e dell’umanità: infatti c’è correlazione tra il consumo energetico, l’andamento della popolazione e i principali parametri dell’economia.- Lo sviluppo della popolazione e le attività umane hanno condizionato e modificato l’ambiente.

N.B.Gli animali si adattano all’ambiente; l’uomo invece tende a modificarlo per renderlo adatto ai suoi bisogni. Ciò si può fare entro certi limiti: è uno dei problemi cruciali del presente e del futuro.

Evoluzione della popolazionee dei consumi energetici

200 milioni

1 miliardo

6 miliardi

Con

sum

i di e

nerg

ia (M

tep/

anno

)

Popo

lazi

one

mon

dial

e

1800: carbone1850: petrolio1900: gas naturale1950: en. nucleare

I problemi energetici

• popolazione • energia conflittuali • ambiente

In futuro: cambiamenti radicali; se troppo rapidi conseguenze drammatiche, violenze.

Quindi gestire bene la transizione intensificare la ricerca di soluzioni sempre migliori

Azioni:- a breve termine: razionalizzare e migliorare i sistemi attuali;- a lungo termine: pianificare il futuro (nuove tecnologie,

nuovi sistemi organizzativi, ecc.).

Ripartizione approssimativa della popolazione mondiale nel 2010 (stime ONU)

(7 miliardi a inizio 2013; previsti 9-10 nel 2040)

Asia 4150 milioni (60.8 %) Africa 984 milioni (14.4 %)Europa 720 milioni (10.5 %)

America latina 595 milioni ( 8.7 %)USA e Canada 348 milioni ( 5.1 %) Oceania 35 milioni ( 0.5 %)

----------------6832 milioni

Alla fine del 2012 la Cina (circa 1350 milioni) e l’India (circa 1200 milioni) contavano da sole poco meno del 40% della popolazione mondiale

Le fonti rinnovabili: quali sono? (1)- Risparmio energetico: importante, anche se non è una vera fonte; consente di prolungare la durata delle fonti non rinnovabili.- Energia idroelettrica: molto conveniente, ma quasi saturata in Italia- Energia solare diretta:

solare termico (maggiori rendimenti)solare fotovoltaico (minori rendimenti); interessante quando

integrato nell’edificio- Energia eolica: si, ma marginale in Italia- Energia geotermica:

molto conveniente dove c’è, ma ce n’è poca;interessanti gli usi innovativi su piccola scala abbinati a pompe di calore (ancora molto costosi)

- Energia delle maree: solo in località con forti escursioni di livello- Energia delle biomasse: coltivazioni energetiche: si, ma quantità di energia limitate materie legnose: si, se non si deforesta; attenzione alle emissioni rifiuti: devono essere utilizzati con tecniche adeguate

Le fonti rinnovabili (2)PREGI:

- Sono rinnovabili, cioè non si esauriscono- Contribuiscono poco all’inquinamento

DIFETTI:- Bassissima densità di potenza: è fuorviante fare assegnamento sull’energia globalmente disponibile, senza considerare la potenza per unità di superficie e il momento in cui questa è utilizzabile- Discontinuità e imprevedibilità (bisogna installare sistemi alternativi per fronteggiare le indisponibilità)- Rendimenti bassi

QUINDI:- non possono fare miracoli contributi locali (di nicchia)- però dobbiamo continuare con la ricerca

Le fonti rinnovabili (3)Esempi di reale potenzialità sul territorio italiano (301000 km2)Supponiamo di voler produrre il fabbisogno elettrico italiano

(330·109 kWh/anno) con:- legna in centrali a biomassa servono 1,5·106 km2 di boschi;- aeromotori servono 233.000 macchine da 1 MW, ammesso

che il vento soffi sempre a 10 m/s;- pannelli fotovoltaici: servono 240.000 MW 6000 km2

(di cui 2000 di pannelli da pulire ogni 15-20 giorni!).- biodiesel: supponiamo di sostituire il fabbisogno italiano per i

trasporti (42 Mtep) con biodiesel (1 ton/ettaro): servono480.000 km2 di colture.

Per le fonti intermittenti ci vogliono sistemi integrativi:non sempre la potenza è disponibile quando serve.

La questione degli incentivi

- Gli incentivi servono a far decollare una tecnologia se questa è utile.- Quindi vanno adottati per tempi limitati, non per tempi indefiniti.- Non devono essere troppo alti, per non distorcere eccessivamente

il mercato e provocare iniziative non condivisibili. - Ogni tecnologia, a regime, deve autosostenersi.

Le fonti: servono tutte o no?Servono tutte perché:

- la popolazione cresce- il consumo pro-capite cresce nei Paesi in via di sviluppo- nessuna fonte può risolvere i problemi energetici dell’umanità- ciascuna fonte è adatta a determinati usi- l’integrazione delle fonti favorisce uno sviluppo equilibrato ed

armonico della tecnologia e del sistema economico- le diverse fonti hanno impatti diversi sull’ambiente, sull’economia,

sugli aspetti sociali

Attenzione: quando si parla di innovazione nel settore energetico non significa solo “fonti rinnovabili” (in quanto innovative), ma anche“usi innovativi delle fonti tradizionali”.

Sostenibilità

I pilastri della sostenibilità:- risorse necessarie per sostenere la popolazione (energia, cibo, acqua, materiali, ecc.)- aspetti ambientali- aspetti economici- aspetti sociali

Devono essere considerati tutti quando si parla di sviluppo sostenibile.In questo periodo di crisi globale particolare attenzione deve essere dedicata agli aspetti socio-economici.

Tutte le risorse richiedono energia per essere utilizzate.Perciò l’energia è la risorsa fondamentale.

Statistiche energetiche

Riguardano solo le fonti commerciali, quindi non conteggiano l’energia solare che alimenta i cicli naturali e quella impiegata per le coltivazioni, le foreste, ecc.; si tratta di quantità enormi.

Sono conteggiati gli usi innovativi dell’energia solare a scopo energetico: usi termici e fotovoltaici, biomasse a scopo energetico, energia eolica, energia geotermica, ecc.

Nelle tabelle successive i diversi Paesi sono ordinati nel modo seguente:- prima tabella: Paesi ordinati secondo i consumi energetici totali (ordine decrescente);- seconda tabella: Paesi ordinati secondo la popolazione totale (ordine decrescente).

NAZIONE POPOLAZIONE ENERGIA PRIMARIA CONSUMO ENERGIA ELETTRICA (2010) CONSUMATA PRO CAPITE

Milioni di abitanti % Mtep/anno % tep/ab. TWh kWh/ab. %

1 Cina 1338,10 19,42 2432,20 20,26 1,8177 4206,54 3143,67 19,732 Stati Uniti 309,60 4,49 2285,65 19,04 7,3826 4325,94 13972,67 20,293 Russia 141,90 2,06 690,94 5,76 4,8692 1036,78 7306,42 4,86 4 India 1188,80 17,25 524,23 4,37 0,4410 922,25 775,78 4,325 Giappone 127,40 1,85 500,87 4,17 3,9315 1145,27 8989,52 5,376 Germania 81,60 1,18 319,46 2,66 3,9150 621,00 7610,29 2,917 Canada 34,10 0,49 316,70 2,64 9,2872 629,91 18472,57 2,958 Sud Corea 48,90 0,71 254,97 2,12 5,2141 497,22 10168,17 2,339 Brasile 193,30 2,80 253,92 2,12 1,3136 484,75 2507,78 2,2710 Francia 63,00 0,91 252,39 2,10 4,0062 573,20 9098,35 2,69 11 Iran 75,10 1,09 212,54 1,77 2,8301 226,10 3010,65 1,0612 UK 62,20 0,90 209,08 1,74 3,3614 381,25 6129,37 1,79 13 Italia 60,50 0,88 172,05 1,43 2,8438 298,21 4929,06 1,4014 Messico 110,60 1,60 169,15 1,41 1,5293 269,97 2440,97 1,2715 Spagna 47,10 0,68 149,73 1,25 3,1790 300,43 6378,58 1,4116 Indonesia 235,50 3,42 139,97 1,17 0,5944 166,37 706,45 0,7817 Sud Africa 49,90 0,72 120,91 1,01 2,4230 268,13 5373,33 1,2618 Turchia 73,60 1,07 110,88 0,92 1,5065 210,18 2855,73 0,9919 Ucraina 45,90 0,67 118,02 0,98 2,5712 187,91 4093,90 0,8820 Tailandia 68,10 0,99 107,94 0,90 1,5850 156,41 2296,84 0,7321 Polonia 38,20 0,55 95,75 0,80 2,5066 157,42 4120,86 0,7422 Egitto 80,40 1,17 81,05 0,68 1,0080 143,47 1784,39 0,6723 Argentina 40,50 0,59 77,10 0,64 1,9038 128,47 3172,03 0,6024 Pakistan 184,80 2,68 67,61 0,56 0,3659 90,44 489,40 0,4225 Vietnam 88,90 1,29 43,96 0,37 0,4945 100,17 1126,77 0,4726 Algeria 36,00 0,52 41,13 0,34 1,1426 45,17 1254,75 0,2127 Colombia 45,50 0,66 32,21 0,27 0,7079 56,90 1250,49 0,2728 Filippine 94,00 1,36 27,63 0,23 0,2939 67,74 720,67 0,32 29 Bangladesh 164,40 2,39 23,63 0,20 0,1437 NA NA NA30 Nigeria 158,30 2,30 13,00 0,11 0,0821 NA NA NA31 Sudan 43,20 0,63 5,00 0,04 0,1157 NA NA NA32 Kenia 40,00 0,58 5,00 0,04 0,1250 NA NA NA33 Etiopia 85,00 1,23 3,00 0,02 0,0353 NA NA NA34 Myanmar 53,40 0,77 2,00 0,02 0,0375 NA NA NA 35 Tanzania 45,00 0,65 2,00 0,02 0,0444 NA NA NA36 R. D. Congo 67,80 2,00 0,02 0,0295 NA NA NAOCSE 1237,70 17,90 5568,29 46,39 4,4989 10904,83 8810,56 51,14Mondo (2010) 6892,00 100,00 12002,35 100,00 1,7415 21325,11 3094,18 100,00

NAZIONE POPOLAZIONE ENERGIA PRIMARIA CONSUMO ENERGIA ELETTRICA (2010) CONSUMATA PRO CAPITE

Milioni di abitanti % Mtep/anno % tep/ab. TWh kWh/ab. %

1 Cina 1338,10 19,42 2432,20 20,26 1,8177 4206,54 3143,67 19,732 India 1188,80 17,25 524,23 4,37 0,4410 922,25 775,78 4,323 Stati Uniti 309,60 4,49 2285,65 19,04 7,3826 4325,94 13972,67 20,294 Indonesia 235,50 3,42 139,97 1,17 0,5944 166,37 706,45 0,785 Brasile 193,30 2,80 253,92 2,12 1,3136 484,75 2507,78 2,276 Pakistan 184,80 2,68 67,61 0,56 0,3659 90,44 489,40 0,427 Bangladesh 164,40 2,39 23,63 0,20 0,1437 NA NA NA8 Nigeria 158,30 2,30 13,00 0,11 0,0821 NA NA NA9 Russia 141,90 2,06 690,94 5,76 4,8692 1036,78 7306,42 4,8610 Giappone 127,40 1,85 500,87 4,17 3,9315 1145,27 8989,52 5,3711 Messico 110,60 1,60 169,15 1,41 1,5293 269,97 2440,97 1,2712 Filippine 94,00 1,36 27,63 0,23 0,2939 67,74 720,67 0,3213 Vietnam 88,90 1,29 43,96 0,37 0,4945 100,17 1126,77 0,4714 Etiopia 85,00 1,23 3,00 0,02 0,0353 NA NA NA15 Germania 81,60 1,18 319,46 2,66 3,9150 621,00 7610,29 2,9116 Egitto 80,40 1,17 81,05 0,68 1,0080 143,47 1784,39 0,6717 Iran 75,10 1,09 212,54 1,77 2,8301 226,10 3010,65 1,0618 Turchia 73,60 1,07 110,88 0,92 1,5065 210,18 2855,73 0,9919 Tailandia 68,10 0,99 107,94 0,90 1,5850 156,41 2296,84 0,7320 R. D. Congo 67,80 2,00 0,02 0,0295 NA NA NA21 Francia 63,00 0,91 252,39 2,10 4,0062 573,20 9098,35 2,6922 UK 62,20 0,90 209,08 1,74 3,3614 381,25 6129,37 1,7923 Italia 60,50 0,88 172,05 1,43 2,8438 298,21 4929,06 1,4024 Myanmar 53,40 0,77 2,00 0,02 0,0375 NA NA NA25 Sud Africa 49,90 0,72 120,91 1,01 2,4230 268,13 5373,33 1,2626 Sud Corea 48,90 0,71 254,97 2,12 5,2141 497,22 10168,17 2,3327 Spagna 47,10 0,68 149,73 1,25 3,1790 300,43 6378,58 1,4128 Colombia 45,50 0,66 32,21 0,27 0,7079 56,90 1250,49 0,2729 Ucraina 45,90 0,67 118,02 0,98 2,5712 187,91 4093,90 0,8830 Tanzania 45,00 0,65 2,00 0,02 0,0444 NA NA NA31 Sudan 43,20 0,63 5,00 0,04 0,1157 NA NA NA32 Argentina 40,50 0,59 77,10 0,64 1,9038 128,47 3172,03 0,6033 Kenia 40,00 0,58 5,00 0,04 0,1250 NA NA NA34 Polonia 38,20 0,55 95,75 0,80 2,5066 157,42 4120,86 0,7435 Algeria 36,00 0,52 41,13 0,34 1,1426 45,17 1254,75 0,2136 Canada 34,10 0,49 316,70 2,64 9,2872 629,91 18472,57 2,95OCSE 1237,70 17,90 5568,29 46,39 4,4989 10904,83 8810,56 51,14Mondo (2010) 6892,00 100,00 12002,35 100,00 1,7415 21325,11 3094,18 100,00

Cina – India - USA - ItaliaPAESE POPOLAZIONE CONSUMO CONSUMO

PRO-CAPITE

106 ab. % Mtep % tep/ab

Cina 1310 21.0 1178 12.1 0.9 anno 2003 1317 19.7 2002 17.7 1.5 anno 2008 1346 19.2 2432 20.3 1.8 anno 2010

India 1035 16.6 345 3.5 0.3 1140 17.1 433 3.8 0.4 1183 16.9 524 4.4 0.44

USA 288 4.6 2298 23.6 8.0 304 4.6 2299 20.4 7.6

310 4.4 2286 19.0 7.4

Italia 58 0.9 182 1.9 3.1 58.1 0.9 177 1.6 3.0 60.6 0.9 172 1.4 2.8

Paesi del G8 (2010)

NAZIONE POPOLAZIONE PIL ENERGIA PRIMARIA ENERGIA ELETTRICA

Milioni di abitanti % 109 USD % Mtep % tep/ab TWh kWh/ab

Stati Uniti 309,60 4,49 14658,00 23,30 2285,65 19,04 7,38 4325,94 13972,67Russia 141,90 2,06 1465,00 2,33 690,94 5,76 4,87 1036,78 7306,42Giappone 127,40 1,85 5459,00 8,68 500,87 4,17 3,93 1145,27 8989,52Germania 81,60 1,18 3116,00 4,95 319,46 2,66 3,91 621,00 7610,29Francia 63,00 0,91 2583,00 4,11 252,39 2,10 4,01 573,20 9098,35UK 62,20 0,90 2247,00 3,57 209,08 1,74 3,36 381,25 6129,37Italia 60,50 0,88 2055,00 3,27 172,05 1,43 2,84 298,21 4929,06Canada 34,10 0,49 1574,00 2,50 316,70 2,64 9,29 629,91 18472,57

G8 880,30 12,77 33357,00 53,02 4747,14 39,55 5,39 9011,55 10236,91

Mondo 6892,00 100,00 62909,00 100,00 12002,35 100,00 1,74 21325,11 3094,18

Paesi del G8 (2010)NAZIONE CONSUMO PIL INTENSITA'

PRO-CAPITE PRO-CAPITE ENERGETICA

tep/ab €/ab €/tep

Stati Uniti 7,38 34699,12 4700,12Russia 4,87 7566,59 1553,97Giappone 3,93 31404,25 7987,87Germania 3,91 27986,72 7148,67Francia 4,01 30048,90 7500,63UK 3,36 26476,31 7876,62Italia 2,84 24894,37 8753,91Canada 9,29 33829,46 3642,57

G8 5,39 27605,10 5119,03Mondo 1,74 6689,79 3841,41

Italia 2010

23° Paese per numero di abitanti (60.5 milioni)13° Paese per consumo totale di energia (172.05 Mtep/anno) 10° Paese per consumo di energia pro-capite (2,84 tep/ab.anno) 9° Paese per consumo elettrico pro-capite (4930 kWh/ab.anno)

Italia 2011: consumo di energia per fonti (più dell’85% importata)

Mtep %

Petrolio 71.1 42.2Gas 64.2 38.1Carbone 15.4 9.1 Energia idroelettrica 10.1 6.0Altre rinnovabili (1) 7.7 4.6

-------- --------Totale 168.5 (2) 100.0

(1) Biomasse, geotermia, solare termico, solare fotovoltaico, eolico.(2) Questo consumo, pari a 1.37% del totale mondiale (12274.6 Mtep), è diminuito del 2.7% rispetto al 2010 a causa della crisi economica.

Italia 2010: energia elettrica Con quali impianti si produce l’energia elettrica ?

TWh %

centrali termoelettriche1 221.0 66.9centrali idroelettriche 53.8 16.3centrali geotermoelettriche 5.0 1.5centrali solari/eoliche 10.9 3.3saldo import-export 44.2 13.4assorbimento pompaggi -4.5 -1.4

------- -------totale energia richiesta 330.4 100.0

L’energia nucleare è assente (apparentemente),ma quella importata è prevalentemente nucleare.

1 Alimentate da combustibili fossili: petrolio, gas naturale, carbone

Quali strategie per l’Italia?- risparmiare energia in molti modi diversi: • recuperare energie non utilizzate (cogenerazione, rifiuti, mini-idro) • razionalizzare i consumi in tutti i settori • sostituire gli impianti obsoleti con impianti ad alto rendimento • razionalizzare l’organizzazione dei sistemi d’impiego dell’energia; scaglionare i consumi (tariffe) • gestire correttamente gli impianti di produzione ( medio)- diversificare le fonti energetiche: • più carbone (con le moderne tecnologie di abbattimento degli inquinanti) • meno petrolio • uso oculato del gas • valutare l’eventuale ripresa di un piano nucleare • sviluppo delle fonti rinnovabili • seguire l’evoluzione delle tecnologie per l’uso di fonti oggi non competitive (scisti bituminosi, ecc.) - incentivare la ricerca: vi sono ancora molti spazi per l’innovazione- promuovere cultura energetica a tutti i livelli

La “cascata energetica”Impianti combinati e cogenerazione

Principio di funzionamento:utilizzare i cascami energetici di un impianto (impianto topping) per alimentarne un altro (impianto bottoming)

Vantaggio: si evita di bruciare nuovo combustibile per alimentare l’impianto bottoming (risparmio energetico)

Modalità di realizzazione:- impianto combinato gas-vapore elevato, emissioni basse- impianto cogenerativo

Confronto emissioni

402.3

317.3

170.3

13.8 8.3 5.40

50

100

150

200

250

300

350

400

450

PM tot PM10 PM2.5

Con

cent

razi

oni [

mg/

m3 a

l 15%

O2]

VAPORECICLO COMBINATO

Emissioni e concentrazioni

Macchi, 2004Klippel, 2004Wood, 2004

L’inquinamento

L’inquinamento zero non esiste: l’utilizzo di ogni fonte produce un impatto sull’ambiente, pur tenendo conto della grandi differenze tra una fonte e l’altra.

Si deve considerare che l’impatto non riguarda solo la prima fase (generazione della forma di energia richiesta partendo dalla fonte), ma anche il successivo impiego della forma energetica resa disponibile.

Inquinamento e tecnologia

Premesso che:

- senza tecnologia non potrebbero vivere 7 miliardi di persone, che diventeranno presto 10 miliardi

- non sempre un ambiente “poco inquinato artificialmente” è favorevole alla vita dell’uomo

Che cosa ha fatto la tecnologia per migliorare l’efficienza e ridurre le emissioni?

Evoluzione tecnologica ed emissioni

I mezzi di comunicazione diffondono molte notizie allarmistiche sullo stato dell’ambiente nelle nostre città.

Vediamo alcuni dati. Esaminiamo l’evoluzione dei prodotti inquinanti artificiali più comuni, per vedere se abbiamo ottenuto miglioramenti:

CO2 anidride carbonica (inquinante indiretto)CO ossido di carbonioNOx ossidi di azotoSOx ossidi di zolfoPM polveri (PTS, PM 10, PM 2.5). Vediamo alcuni dati.

Motori a combustione interna Limiti da rispettare secondo le Norme europee

per veicoli passeggeri diesel (g/km)

ANNO CO NOx HC+NOx PM

EURO 1 1993 2,72 - 0,97 0,140

EURO 2 1997 1,00 0,70 - 0,080

EURO 3 2000 0,64 0,50 0,56 0,050

EURO 4 2005 0,50 0,25 0,30 0,025

EURO 5 (immatricolazioni 2011) e EURO 6 (immatricolazioni 2015): Limiti ulteriormente restrittivi.

Centrali termoelettriche italiane

Stime generali (media di tutte le centrali):

SOx (ossidi di zolfo): diminuiti del 75% tra il 1980 e il 2000;NOx (ossidi di azoto): diminuiti del 50% tra il 1980 e il 2000;PM (particolato): diminuito del 60% tra il 1990 e il 2000.

Smaltimento dei rifiuti- Emissioni delle discariche: infiltrazioni nelle falde idriche; metano, ammoniaca, CO2 e molti altri gas

- Emissioni degli inceneritori:Macroinquinanti (mg/Nm3)

media giornaliera Valore Valore Media 4 mesiprescritta (Bologna) Brescia Bologna Padova 3 *

Polveri 5 <0.5 2.79 1.69NOx 150 80 37.05 64.17SOx 25 10 3.79 0.90SOV (sost.vol.) 10 - 2.20 -

Microinquinanti (diossine + furani) (ng/Nm3)

valore garantito (BO) Brescia Bologna Padova 3 * 0,1000 0.0100 0,0005 0.00003

* Per Padova 3 (terza linea) risultati non giornalieri, ma su campagne sperimentali

Strategie per lo smaltimento dei rifiuti

Bisogna:- ridurre la produzione di rifiuti con adatte politiche; ma ci vuole tempo;- nel frattempo: smaltire i rifiuti prodotti.

Come smaltire?

Una giusta politica è la combinazione di:- raccolta differenziata- riciclo (non troppo spinto)- produzione di energia.

Combattere gli inceneritori tecnologicamente avanzati significaincentivare le discariche, che sono più dannose per l’ambiente.

Basso livello d’inquinamento

Alto livello d’inquinamento

“Distribuzione dell’inquinamento atmosferico da NOx”

(Corriere della Sera, ottobre 2004)

Fonte: TEMIS

Pianura padana - Visione da satellite

Condizioni dell’atmosfera nella Pianura PadanaUn’area “sfortunata” sotto il profilo ambientale:- elevata densità di popolazione e di attività economiche- chiusa tra le Alpi e gli Appennini- scarsa ventilazione- sede di fenomeni di inversione termica

Perciò le sostanze inquinanti nell’aria fanno fatica a disperdersi;però si sono registrati notevoli miglioramenti (dovuti alla tecnologia) nella seconda metà del XX secolo: cioè non siamo in grave e crescente emergenza, come ci fa credere la stampa

Esempio - il particolato a Padova: gli attuali limiti imposti dalla UE sono irraggiungibili; perciò non è molto significativo ilnumero di sforamenti, ma l’andamento progressivo nel tempo.

Polveri sottili a Padova- La concentrazione media di polveri sottili (e anche degli altri inquinanti) è diminuita negli ultimi 20-25 anni del XX secolo, a causa dei miglioramenti tecnologici sui motori, le caldaie, le centrali, le industrie.

- I valori giornalieri dipendono fortemente dalle condizioni atmosferiche (vento, pioggia), pochissimo dagli interventi limitativi sul traffico.

- Si può migliorare ancora, ma siamo giunti a valori difficilmente diminuibili (infatti non c’è più diminuzione da qualche anno): comunque servono interventi strutturali, non di emergenza.

- E’ illusorio pensare di soddisfare le limitazioni previste dalla UE: 50 mg/m3 per 330 giorni all’anno sono una vera utopia. Ormai siamo abbastanza vicini al minimo raggiungibile.

A proposito di cambiamenti climaticiIl clima sulla terra è sempre stato in evoluzione. Ultimo millennio:- periodo caldo medievale fino a metà del XIV secolo;- piccola era glaciale dal XIV all’inizio del XIX secolo: • in alcune zone i ghiacciai alpini inglobarono fattorie e villaggi; • i fiumi del nord Europa gelavano spesso [pittori fiamminghi]); • Groenlandia ed Islanda erano intrappolate dai ghiacci; alcune possibili cause (ma vi sono molte incertezze): • ridotta attività solare; • eruzioni vulcaniche (le ceneri bloccano parte delle radiazioni solari)- da metà XIX secolo ad oggi: temperatura in aumento. • L’attività solare non è mai stata così intensa come negli ultimi 60 anni; • il contributo dell’uomo è aumentato.

Cambiamenti climatici (continua)

Citazione da una relazione della Royal Society all’Ammiragliato britannico, 20 novembre 1817 :

“… Un considerevole cambiamento di clima, inspiegabile al presente, deve essere avvenuto nella Regione Circumpolare, nella quale la severità del freddo ha, per i secoli passati, chiuso i mari alle alte latitudini in una impenetrabile barriera di ghiaccio. Questa è stata, negli ultimi due anni, in gran parte abbattuta; duemila leghe quadrate di ghiaccio sono interamente scomparse…”

Stava iniziando l’aumento delle temperature dopo la piccola era glaciale

Cambiamenti climatici (continua) elaborazione da alcuni articoli di Richard S. Lindzen,

professore di Scienza dell’Atmosfera del MIT

La temperatura nell’ultimo secolo:aumento di circa 0.6°C, con queste oscillazioni:- in crescita dal 1919 al 1940 (nonostante le guerre e le crisi economiche);- in diminuzione dal 1940 ai primi anni ’70 (nonostante boom economico);- in crescita dagli anni ’70 agli anni ’90;- in moderata crescita dal 1988 ad oggi.La concentrazione di CO2 è cresciuta da 280 ppmv nel XIX secolo a 387 ppmv oggi. Parte della crescita è dovuta all’uomo.

Quale influenza ha la concentrazione di CO2 sulla temperatura?L’influenza di CO2 non è chiara: i modelli di previsione applicatiagli ultimi 60-70 anni, darebbero un incremento di temperaturacirca 4 volte quello reale. Perciò i modelli non sono affidabilie c’è molta incertezza.

Cambiamenti climatici: l’informazioneGli allarmi, prima nel senso della “glaciazione”, poi nel senso contrario, hanno preceduto l’elaborazione dei modelli:punto di partenza non scientifico, motivazioni iniziali poco nobili.Gli scienziati controcorrente sono dileggiati, ignorati e privati dei finanziamenti per la ricerca.Adeguarsi al Protocollo di Kyoto , centrato sulla CO2, comporta sforzi e spese enormi; sono veramente utili? Forse gli investimenti sarebbero più fruttuosi se si fronteggiassero l’inquinamento atmosferico e la scarsità delle risorse energetiche senza la fissazione di voler influire sulla temperatura della terra.Forse è più sensato cercare di adattarsi al cambiamento.Gli sforzi dell’Europa produrranno risultati trascurabili se la Cina e l’India continueranno ad incrementare i loro consumi come ora (con rendimenti bassi e scarsa attenzione per l’uomo e l’ambiente).

I miti

- Emissioni zero(non esistono solo emissioni in esercizio: bisogna considerare tutta la filiera energetica)

- Sicurezza assoluta- Rischio zero

Propagandare questi concetti è scorretto, quindi eticamente riprovevole

Il concetto di rischio

- Rischio: probabilità del verificarsi di un evento indesiderato in seguitoalla esposizione, sotto determinate condizioni, ad un pericolo.

- L’accettabilità del rischio dipende da:٠ probabilità che l’evento si verifichi٠ conseguenze dell’evento qualora si verifichi

- Valutazione delle probabilità e delle conseguenze: spetta alle personecompetenti.

- Decisione circa l’accettazione dei rischi: spetta ai politici, con adeguataassistenza dei tecnici, ed è spesso normata da leggi e

regolamenti;è importante cercare anche la condivisione della popolazione.

- Applicazione delle norme: spetta alle persone competenti.

Incertezza, rischio, creatività- Ogni fenomeno, naturale o antropico, è incerto.

- Se tutto fosse certo, sarebbe di fatto prevedibile e predeterminato: non vi sarebbe libertà di iniziativa, libero arbitrio; ogni attivitàsarebbe un’azione burocratica, priva di intelligenza.

- Le norme sulla sicurezza non devono uccidere la fantasia ela creatività: devono essere applicate con criterio, in base adadeguata valutazione del rischio, senza lasciarsi travolgere daesse.

- Decidere di non accettare rischi significa non fare nulla; sarebbecome pretendere di fermare l’evoluzione della conoscenza.

- In molti casi il principio di precauzione è una scusa per nonassumersi la responsabilità di decidere.

- Anche chi applica le norme deve essere competente e assumersi le sue responsabilità.

Decidere

- Decidere significa scegliere tra alternative diverse (con un obiettivo): ٠ optare per fare una cosa o per non farla ٠ scegliere tra due o più alternative.

- Deve sempre esserci chi decide, a tutti i livelli. Un ambiente nel quale difetta il potere decisionale è fallimentare.- La responsabilità decisionale è funzione della posizione della persona

nel suo ambiente lavorativo (organigramma, responsabilità del manager).

- Bisogna però cercare la condivisione prima di decidere (autorevolezza,non autoritarismo); ciò è più facile se si è prima instaurato unclima di fiducia, perché allora si è credibili.

- Qui nasce il problema della comunicazione.

Comunicazione e trasparenza

- Una decisione eticamente corretta richiede di fornire preventivamente adeguata informazione, con trasparenza.- Bisogna far capire che decidere significa scegliere tra alternative

diverse in vista di un obiettivo.- Chi si oppone ad una scelta non deve dire semplicemente “NO” , ma

deve esprimere un’alternativa valida per raggiungere l’obiettivo.- Perciò la comunicazione è un fatto importantissimo.- Al termine del processo di informazione, però, la decisione è necessaria.

La comunicazione in campo tecnico-scientifico

deve essere:- documentata sulla base di fonti obiettive e non a senso unico;- curata da persone che sappiano gestire i numeri e le unità di

misura, altrimenti è facile dire sciocchezze;- non influenzata da

٠ ideologie ٠ pregiudizi ٠ interessi politici, di categoria, personali ٠ interessi economici: fare audience, vendere giornali, ecc.;

Se si esprime un proprio parere, bisogna dichiararlo, non farlo passare per una verità acquisita (qualche esempio di trasmissioni televisive).In campo energetico-ambientale una comunicazione scorretta può essere molto insidiosa, perché puntare sull’ambiente e sulla salute pubblica assicura attenzione, influenza molto la gente e provoca facilmente allarme.

Esempi di comunicazione scorretta

- Le fonti rinnovabili possono soddisfare integralmente il nostrofabbisogno energetico, quindi sono un’alternativa alle fontitradizionali.

- L’inquinamento nella Pianura Padana è in crescita, perché sforiamospesso i limiti imposti dalla UE.

- Le auto elettriche sono ad emissioni zero.- Adeguati provvedimenti della UE possono limitare l’incremento di temperatura della terra a non oltre 2°C entro il secolo. Scorretto, perché non abbiamo modelli affidabili che ci consentano di dirlo; e inoltre i provvedimenti della UE sono inutili se altri grandi Paesi (Cina, India) si comportano diversamente.

Esempi di decisioni scorrette o velleitarie

- Firma di protocolli che si sa di non poter rispettare: 20-20-20e altri relativi al 2030 e al 2050.

- Adozione, in un mondo globalizzato, di provvedimenti che nontengono conto di ciò che accade in altre aree geografiche(UE Cina, India).

- Imposizione di norme che non è possibile rispettare(polveri sottili nella Pianura Padana).

- Adozione di provvedimenti inutili (targhe alterne, domeniche a piedi)anziché prendere decisioni volte al lungo termine.

- Adozione di incentivi così elevati da indurre iniziative assurde(ad esempio copertura di superfici agricole con impianti solari).

Educazione energetica

- Educazione energetica significa: ٠ indurre comportamenti virtuosi nella popolazione:

sobrietà, equilibrio, frugalità, cura dei beni personali e pubblici; bisogna iniziare dai bambini piccoli e dare loro l’esempio;

٠ sviluppare sistemi e tecnologie sostenibili; ٠ informare correttamente sulle conseguenze delle strategie

energetiche e creare condivisione e rispetto per chi deve prendere decisioni anche impopolari (però se lo deve meritare prendendo decisioni giuste)

٠ non illudere la gente su effetti “prodigiosi” di alcune tecnologie

N.B. – Spesso, dietro affermazioni apparentemente virtuose, vi sonointeressi (di gruppi politici, di movimenti di opinione, di persone)

La comunicazioneIn definitiva:- l’informazione circolante su energia ed ambiente spesso non è corretta;- c’è sempre il desiderio di enfatizzare, estremizzare le notizie;- si tende a cavalcare la paura con notizie negative o tragiche:

- lo spauracchio del PM10 (si punta sull’emotività)- la mucca pazza (crollo delle vendite, danni economici)- l’influenza aviaria (idem)

- si fa leva sulla morbosità della gente (le interviste ai vicini di casa in caso di tragedie);

- si tende a dimostrare ciò che si vuole: 3-4 interviste per la strada.

Occorre fare attenzione alle trasmissioni televisive su argomenti tecnico-politici: spesso tendono a condurre l’ascoltatore verso una “verità”.

I valori della nostra civiltà sono stati sostituiti dalla tirannia dell’opinione pubblica (pilotata)

Compito- degli SCIENZIATI: intensificare la ricerca di soluzioni innovative;- dei TECNICI: sviluppare tecnologie innovative e informare

correttamente la popolazione e i politici;- dei POLITICI: prendere le decisioni conseguenti;- dei GIORNALISTI: diffondere informazioni corrette;- di TUTTI I CITTADINI: imparare abitudini di comportamento

corretto senza lasciarsi suggestionare da informazioni noncorrette.

ad esempio:- non sprecare acqua; non illuminare o riscaldare locali vuoti;- non scaldare ambienti oltre i 20°C (si risparmia il 7% per grado);- non usare l’auto per poche centinaia di metri;- non usare i cellulari in modo scriteriato (magari lamentandosi per la presenza delle antenne);- non ostacolare le iniziative innovative con scuse tipo NIMBY;- e molte altre cose.

Etica professionale nel campo dell’informazione

I concetti precedenti attengono all’etica professionale.

Un comportamento etico deve prima di tutto caratterizzare la nostra vita di ogni giorno.

L’etica professionale è il trasferimento del comportamento etico nel lavoro. Nel nostro caso: il lavoro nella comunicazione scientifica.

L’etica personale e professionale deve essere il nostro stile di vita.

Effetti dell’informazione allarmistica e dell’integralismo ambientale

Blocco delle iniziative innovative e migliorativeRisultati:- si continua con lo status quo, cioè col solito vecchio petrolio;- perciò si danneggia l’ambiente con l’intenzione di preservarlo;- si rinviano le soluzioni, aggravando i problemi;- si danneggia l’economia;- si dissipa il proprio tempo in discussioni estenuanti e inutili:

tutti discutono e polemizzano, nessuno decideServono invece provvedimenti strutturali, che però hannoeffetti a lunga scadenza: ma ci si limita a tamponare l’emergenza

PERCHE’ ?

Certamente per incapacità o incompetenzadi chi dovrebbe decidere

ma forse anche

perché i risultati si vedrebbero in legislature successive?

(a pensar male ….)