Risorse energetiche e consumi globali, l’ambiente, considerazioni sull’Italia A. Clerici
Risorse energetiche e consumi globali, l’ambiente, considerazioni sull’Italia A. Clerici
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1 LABORATORIO DELL’ENERGIA Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09 Risorse energetiche e consumi globali, l’ambiente, considerazioni sull’Italia A. Clerici Presidente FAST Presidente Onorario WEC Italia
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Risorse energetiche e consumi globali, l’ambiente, considerazioni sull’Italia A. Clerici Presidente FAST Presidente Onorario WEC Italia. Indice. Premessa Consumi energetici ed elettrici – CO 2 Le risorse energetiche mondiali Produzione di elettricità e suoi costi - PowerPoint PPT Presentation
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Risorse energetiche e consumi globali, l’ambiente, considerazioni sull’Italia
A. Clerici
Presidente FAST
Presidente Onorario WEC Italia
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1) Premessa
2) Consumi energetici ed elettrici – CO2
3) Le risorse energetiche mondiali
4) Produzione di elettricità e suoi costi
5) I consumi italiani e l’efficienza energetica
6) Il nucleare
7) Conclusioni e commenti sull’Italia
Indice
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1) Premessa
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Popolazione mondiale 6,7 miliardi: (300.000 nati/giorno) In 10 anni: popolazione +12%; energia primaria +20%; elettricità +30%
1,6 miliardi di persone senza elettricità
L’energia elettrica prevista per il 2030 è il doppio di quella del 2007 e assorbirà per la sua produzione il 44% delle risorse energetiche (36% nel 2007). Elettricità sempre più importante.
Nel mondo 40% di CO2 è da produzione elettricità: 10 miliardi di ton/anno. L’Europa contribuisce per il 14%.
In Cina nel triennio 2006-2008 sono entrate in servizio ~300 MW/giorno (100 GW/anno pari al doppio del picco di carico Italiano) di nuove centrali delle quali l’80% a carbone; solo la loro produzione di CO2 annuale supera alla grande quella da tutte le centrali dell’Europa dei 27.
Il target CE di riduzione in Europa del 20% di CO2 al 2020, sarà pari a 1-2% dell’incremento nel resto del mondo delle emissioni annue da oggi al 2020.
PROBLEMA ENERGIA / AMBIENTE E’ GLOBALEPROBLEMA ENERGIA / AMBIENTE E’ GLOBALE
TUTTI DEVONO CONTRIBUIRETUTTI DEVONO CONTRIBUIRE
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L’Africa è di gran lunga il continente con la maggiore crescita della popolazione: 1.5 miliardi di persone nel 2030 a paragone con il miliardo di oggi.
Gruppo NazioniPopolazione
2008 milioni
Popolazione 2030
milioni
Nord America 341 410America Latina 576 690Europa Occidentale 480 515Europa Orientale 398 381Africa 975 1.524Medio Oriente e Asia del Sud 1.765 2.354Asia Sud Orientale e Pacifico 417 495Estremo Oriente 1.752 1.925Totale mondiale 6.704 8.294
La crescita della popolazione mondiale
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2) Consumi energetici ed elettrici – CO2
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1980 1990 2000 2010 2020 2030
MTo
e 2008 Altre rinnovabili 0,4%
Idroelettrico 1,8%
Nucleare 6,5%
Biomasse 10 %
Gas 21 %
Carbone 26,3%
Petrolio 34 %
La domanda a livello mondiale aumenterà del 45% tra oggi ed il 2030 – un tasso medio di aumento dell’ 1.6%/anno – dove il carbone incide ben oltre un terzo dell’incremento totale
La richiesta mondiale di energia primaria nelloLa richiesta mondiale di energia primaria nello scenario di riferimento scenario di riferimento
2008: ~12.000 MTEP2008: ~12.000 MTEP
IEA 2009 World Energy Outlook
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Grandi differenze nell’energia primaria pro-capite
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World population 6.7 billionN. America
Australasia
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Middle East
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Latin America
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South Asia
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Elaborazione ENERDATA
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(*) NB - l’Italia ha importato circa il 13% di energia elettrica da aggiungere alla produzione locale
(°) Biomasse 2,3% (delle quali 60% RSU) e Geotermia 1,7%
Italia: ~80% da combustibili fossili
Mondo: ~66% da combustibili fossili
EU 27: ~57% da combustibili fossili
Mondo
(~19000 TWh)
Europa 27
(~3200 TWh)
Italia (*)
(~315 TWh)
Carbone ~ 40% ~ 32% ~ 16%
Gas ~ 17% ~ 21% ~ 53%
Idro ~ 17% ~ 9% ~ 15%
Nucleare ~ 14% ~ 30% -
Prodotti petroliferi ~ 7% ~ 4% ~ 10%
Eolico ~ 1,3% ~ 4% ~ 2%
Fotovoltaico ~ 0,08% ~ 0,1% ~ 0,01%
Altri ~ 4% - ~ 4,2% (°)
Produzione energia elettrica nel 2008 Elaborazione dati da Terna - WEC - Enerdata
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Enormi differenze nell’energia elettrica pro-capite
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MWh per capita
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Latin America
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World
OECDEurope
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Elaborazione ENERDATA
Billion peopleMWh per capita
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Consumi elettrici pro-capite
L’Africa, con il 14% della popolazione mondiale, consuma solo il 3% dell’elettricità totale.
Il Sud Africa ha solo il 5% della popolazione africana totale, ma consuma il 50% del totale di elettricità dell’Africa.
Escludendo i paesi del Nord Africa e del Sud Africa, la principale fonte energetica per il resto della popolazione è il legname (> 85%)!
Fonte: ENERDATA, World Energy Database, elaborazione WEC
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I 5 maggiori produttori nel mondo di COI 5 maggiori produttori nel mondo di CO22 derivante da derivante da fonte energetica nello scenario di riferimento fonte energetica nello scenario di riferimento
2007 2020
Gt rank Gt rank
Cina 6.1 1 10.0 1
USA 5.8 2 5.8 2
EU27 4.0 3 3.9 3
Russia 1.6 4 1.9 5
India 1.3 5 2.2 4
I principali 5 emittori contribuiscono per il 70% delle emissioni a livello mondiale
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Riduzione delle emissioni di CORiduzione delle emissioni di CO22 derivanti da fonte derivanti da fonte energetica in differenti scenarienergetica in differenti scenari
L’efficienza energetica è il principale contributore per ridurre le emissioni
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2005 2010 2015 2020 2025 2030
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Reference Scenario 550 Policy Scenario 450 Policy Scenario
CCS Renewables & biofuels
Nuclear
Energy efficiency
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Scenario
450 Policy
Scenario
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3) Le risorse energetiche mondiali
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Combustibili Fossili
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R/P RATIO
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La Figura riporta in miliardi di tonnellate (GT) per il carbone le “proved recoverable reserves” (lignite inclusa), la produzione e il consumo attuale. A livello globale si può notare che:
● il rapporto riserve/produzione attuale è vicino ai 150 anni,
● Nord America, Europa ed Asia hanno riserve molto simili tra loro e pari ciascuna a circa il 28% delle totali riserve mondiali,
● produzioni e consumi nelle varie aree sono quasi bilanciati con l’esclusione dell’Australia che, con l’esportazione del 50% circa della sua produzione, risulta il più grande esportatore mondiale di carbone,
● l’Asia, (alla quale la Cina contribuisce con oltre il 60%) è di gran lunga il più grande produttore e consumatore di carbone con tassi di crescita impressionanti e che sono stati la causa dell’incremento del prezzo del carbone e dell’incremento dei prezzi di trasporto verso l’Europa.
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Le Figure precedenti riportano per il petrolio e il gas naturale il rapporto riserve/consumi attuali, le riserve, la produzione ed i consumi in miliardi di tonnellate per il petrolio ed in migliaia di miliardi di m3 per il gas.
Sebbene a livello mondiale il rapporto riserve/consumi attuali sia di circa 40 anni per il petrolio e di circa 60 anni per il gas, appare chiaro come il rapporto stesso sia notevolmente diverso per le differenti aree geografiche, data la grande dipendenza mondiale dalle esportazioni del Medio Oriente ed i bassi consumi di Africa e Medio Oriente rispetto alla loro produzione.
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Particolarmente critica appare la situazione del Nord America e dell’Asia. A livello globale la situazione Europea sembra meno critica perché la Siberia (Russia) è considerata Europa; un’analisi dettagliata rivela in realtà una serie di problematiche ben diverse tra Russia, Mare del Nord e Centro-Sud Europa.
A livello globale la differente dislocazione dei giacimenti di petrolio e gas, rispetto alle aree di consumo, è la causa principale dei ben noti problemi socio - economico - politici che affliggono l’umanità.
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Per quanto riguarda le grosse risorse di oil shale (scisti bituminosi), l’80% delle riserve sono negli Stati Uniti. Per il bitume, le principali riserve sono in Canada (60%) ed in altri 20 paesi. Per gli olii extra pesanti, le riserve sono fondamentalmente localizzate in Venezuela (95%).
Le riserve globali di scisti bituminosi, bitume ed oli extra pesanti superano quelle del petrolio. Un ostanziale incremento del loro utilizzo potrà verificarsi solo in concomitanza con una diminuzione delle riserve di petrolio ed il perdurare di suoi alti prezzi; occorre tuttavia notare che con un prezzo stabile del petrolio superiore a circa 50$/barile risulterebbe già conveniente la loro estrazione.
In Canada sono allo studio la realizzazione di centrali nucleari per produrre l’energia termica per l’estrazione delle “tar sands” in Alberta, senza emettere CO2.
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Energia Idroelettrica
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Le grosse centrali costruite nel passato o recentemente completate (3
Gole in Cina) sono e saranno di gran lunga a breve-medio termine il maggior contributore nel campo delle fonti rinnovabili.
La totale potenza idroelettrica installata è di 900 GW (~20% della globale potenza installata di 4.500 GW), con una produzione annua di 3.200 TWh, che rappresenta circa il 17% della totale energia elettrica prodotta a livello mondiale dalle diverse fonti. La totale capacità tecnicamente utilizzabile è pari a circa 16.000 TWh ed è quindi utilizzata a livello globale solo per il 16%; a livello locale l’utilizzo è pari a circa il 70-75% per Europa e Nord America, mentre è del 7%, 22%, 33% e 49% rispettivamente per Africa, Asia, America Latina ed Australia. Il potenziale ancora utilizzabile in Africa, Asia ed America Latina è quindi enorme.
Occorre notare la crescente opposizione ambientale alla realizzazione di possibili grosse centrali idroelettriche e/o le difficoltà politico/finanziarie a sviluppare progetti “capital intensive” (es. Inga nella Repubblica Democratica del Congo) in aree a basso consumo che necessitano poi lunghe linee di trasmissione che attraversano vari paesi per alimentare lontane aree di rilevante consumo.
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Hydropower: Usage / Potential - 900 GW (20% dei globali 4.500 GW)
- 3.200 TWh (17% dei globali)
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Energie rinnovabili diverse dall’idroelettrico
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Relativamente all’energia geotermica, la totale produzione elettrica è ~ 55 TWh (0.3 % del globale ) e gli usi termici ~75 TWh.
La totale potenza elettrica installata a fine 2005 era di 9000 MW, con gli Stati Uniti in testa (25%), seguiti da Filippine, Messico, Italia, Indonesia e Giappone per un totale del 65%.
Il potenziale geotermico mondiale per produzione di energia elettrica è stimato da 35000 a 73000 MW (tra l’1% ed il 2% della totale potenza da ogni tipo di fonte primaria oggi installata nel mondo).
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L’eolico, è la fonte che ha avuto il massimo sviluppo nel recente passato (circa 30% per anno; +27 GW nel 2008 = 28%).
A fine 2008A fine 2008 la totale potenza installata nel mondo era di 120 GW
(~ 250 TWh – 1,3% del totale):
1. US 25 GW (1% di en. el.) 4.Cina 12 GW (1% di en.el.)
2. Germania 24 GW (8% di en.el.) 5.India 9.6 GW (3% di en.el.)
3. Spagna 16.7GW (10% di en.el.) NB. Danimarca 3.1 GW (18% di en.el.)
NB ITALIA circa 3.8 GW (hanno dato ~6.5%TWh ~2% della totale energia elettrica)
Il “potenziale” annuo è 1,5 volte i totali consumi di energia ma:
● variabilità nel tempo dell’effettiva potenza disponibile,
● le principali aree ventose sono scarsamente popolate (es. Patagonia) e problemi / costi di connessione alla rete.
● l’incremento delle opposizioni ambientali (specie in Italia). Gli sviluppi off-shore (con generatori da 5 MW ed oltre) sono la nuova
frontiera; ora solo 15%.
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Relativamente all’energia solare, la totale radiazione annua che raggiunge la superficie dei continenti è di oltre 1.000 volte i consumi totali attuali di energia primaria da parte dell’umanità.
A fine 2008 la totale potenza installata in impianti fotovoltaici nel mondo era pari a circa 14.500 MW in 50 paesi, con ~5.500 MW realizzati nel 2008 (~2.500 in Spagna e ~1.500 in Germania).
I primi paesi erano: Germania (~5.300 MW), Spagna (~3.100 MW), Giappone (~2.100 MW)e Stati Uniti (~1.150 MW). La totale produzione di elettricità è stata di ~15 TWh (0,08% del totale mondiale).
NB Italia circa 400 MW hanno dato 0.4 TWh (~0.01% del totale)
Le possibili ridotte ore di utilizzo, i costi elevati e l’attuale bassa efficienza della trasformazione (meno del 15%) necessitano di forti incentivi per l’applicazione e gli sviluppi.
Per quanto riguarda la produzione solare termica (acqua calda), questa è risultata pari a 75 TWh dai circa 300 milioni di m2 di collettori.
Altre possibili tipologie di impianti per la trasformazione in energia elettrica dell’energia solare sono in fase di sviluppo (il solare termodinamico vedeva 350 MW in servizio a fine 2005 ed ora 3000 MW in fase di realizzazione; di questi circa 2000 in Spagna).
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Per quanto riguarda l’energia marina:
● dalle maree ci sono molti siti tecnicamente utilizzabili, ma non lo sono ancora a livello economico. La totale potenza producibile dai quattro siti più promettenti ammonterebbe a circa 50 TWh all’anno (0,3% dell’attuale globale produzione di elettricità);
● dalle onde esiste una pletora di idee e progetti, ma non esistono tecnologie pronte per uno sviluppo industriale. Apprezzabili contributi al sistema energetico sono previsti per la fine del secolo e fino a circa 2000 TWh/anno;
● per la conversione di energia termica degli oceani (OTEC), che sfrutta la differenza di temperatura tra l’acqua in superficie e quella a circa 1000 metri di profondità, non esiste ancora un vero impianto sperimentale ed i costi sono elevati (da 7000 $/kW ad oltre 15.000). Possibili interessanti sviluppi sono connessi alla produzione di acqua potabile. Alcune ipotesi molto ottimistiche prevedono 10 GW nel 2015 (0,3% della globale potenza installata nel mondo), 20 GW nel 2025 e 100 GW nel 2050.
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Per quanto riguarda l’utilizzo del legno e derivati, occorre notare che ne sono stati utilizzati come combustibile nel 2006 circa 2,5 miliardi di m3, pari a circa 2 miliardi di tonnellate corrispondenti a ~ il 5% dei consumi mondiali di energia.
Oltre il 70% è consumato in Asia e Africa; l’energia dal legno è ancorala fonte dominante per 2 miliardi di persone dei paesi in via di sviluppo.
Paesi come il Brasile, Austria, Canada, Finlandia, Germania, Svezia e Stati Uniti hanno adottato politiche energetiche per incrementare l’utilizzo del legno e derivati nel loro “energy mix”.
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Per le biomasse diverse dal legno e includenti “agro-combustibili” (etanolo, biodiesel, ecc.) ed i “rifiuti urbani”, occorre notare che sono potenzialmente la maggior sorgente di “energia sostenibile”, con un potenziale teorico contributo annuale pari a circa 7 volte gli attuali consumi energetici mondiali. Già tuttora sono il principale contributore di energia tra le nuove rinnovabili.
Il problema di fondo non è la disponibilità delle biomasse, ma il management “sostenibile” di produzione ed uso delle bioenergie senza alterare l’ambiente ed i raccolti per le industrie agroalimentari. Il discorso sarebbe lungo e merita di essere trattato in una nota separata.
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Il nucleare totale
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Nucleare - 370 GW (8,2% dei globali 4.500 GW)
- 2.600 TWh (13,7% dei globali 19.000 TWh)
N. MW N. MWEuropa 196 169.606 17 14.710Nord America 124 114.560 1 1.165Asia 110 81.574 33 29.316Sud America 4 2.701 1 692Africa 2 1.800 0 0TOTALE 436 370.241 52 45.883
Principali paesi con reattori in costruzione:Cina 16 - Russia 9 - India 6 - Corea del Sud 5
Eleborazione da dati IAEA
Reattori in servizio o in costruzione per continente al 01/09/2009
In esercizio In costruzione
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4) Produzione di elettricità e suoi costi
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Costi 2008 in Europa considerando prezzi futuri elevati per i combustibili
(nuovi impianti con tecnologia attuale)
capital (*) €/MWh
fuel (°) €/MWh
O&M + others (°°)
€/MWh
CO2 (°°°) €/MWh
Total €/MWh
Gas CCP 600 - 800 (4500 - 6500) 9.2 - 17.7 60 - 110 3 - 5 9.5 - 19 81.7 - 151
Coal PC 1200 - 1700 (5000 - 7500) 16 - 34 24 - 48 6 - 10 19 - 38 65 - 130
Nuclear 2500 - 3500 (7600 - 8000) 31.2 - 46 5 - 7 7.5 - 14 - 43.7 - 67
Hydro 1000 - 2000 (2000 - 5000) 20 - 100 - 2 - 4 - 22 - 104
Wind 1400 - 1800 (1800 - 2100) 61 - 100 - 4 - 6 - 65 - 106
Solar PV 3700 - 7000 (1000 - 1400) 265 - 700 - 5 - 7 - 270 - 707
Hours of utilization h
(kWh/kW x year)
Capital Inv. C
(€/kW)
kWh cost
(°°) In others, for nuclear included complete back-end fuel cycle + decommissioning.
(*) Considering for a simplified comparison purpose an annual rate equal to 10% of capital(°) Gas 0.310 € - 0.570 €/m3 - Carbone 75 - 150 €/t - Uranio 115 - 230 €/kg
NB: Not included for wind and solar PV the additional costs to the Electrical System (spare capacity + T&D investments)
(°°°) CO2: 25 - 50 €/t
NB: ora a seguito crisi valori ben inferiori per combustibili fossili
Ottobre 2008: prezzo medio in borsa elettricità > 100 €/MWh
In questi giorni: prezzo medio in borsa elettricità ~60 €/MWh
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5) I consumi italiani e l’efficienza energetica
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143Totale
100%--92%7%1%12Altri usi
100%15%7%73%5%-3Agricoltura
100%46%-4%50%-16Terziario
100%22%7%15%56%-26Residenziale
100%32%1%18%38%11%41Industria
100%2%-97%1%-45Trasporti
TOTAEnergia elettrica
Rinnovabili (*)
Prodotti petroliferi
Gas Naturale
SolidiConsumi
[Mtep]
143Totale
100%--92%7%1%12Altri usi
100%15%7%73%5%-3Agricoltura
100%46%-4%50%-16Terziario
100%22%7%15%56%-26Residenziale
100%32%1%18%38%11%41Industria
100%2%-97%1%-45Trasporti
TOTAEnergia elettrica
Rinnovabili (*)
Prodotti petroliferi
Gas Naturale
SolidiConsumi
[Mtep]
Fonte: elaborazione CESI Ricerca su dati MSE e ENEA
31,5%
28,7%
18,2%
11,1%
2 %
8,5%________
100%
(*) Solo biomasse
Consumi finali italiani per settore e per fonte 2007
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Consumi finali italiani per fonte e per settore nel 2007
Fonte Elaborazione CESI Ricerca su dati MSE e ENEA
(*) Solo biomasse
Trasporti Industria Residenziale Terziario Agricoltura Altri usiTOTALE
% [Mtep]
Solidi - 97% - - - 3% 100% 4,5
Gas Naturale 1% 40% 37% 20% 0% 2% 100% 40,5
Prodotti petroliferi
63% 10% 6% 1% 4% 16% 100% 69
Rinnovabili (*) 6% 15% 70% 0% 9% - 100% 2,5
Energia elettrica
3% 47% 21% 27% 2% - 100% 26,5
TOTALE [Mtep] 45 41 26 16 3 12
143
Fonte: elaborazione CESI Ricerca su dati MSE e ENEA(*) Solo biomasse
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produrre gli stessi beni e servizi con meno energiaprodurre gli stessi beni e servizi con meno energia
Minor impatto sull’ambienteMinor impatto sull’ambiente Minori costi per aziende e sistema ItaliaMinori costi per aziende e sistema Italia
consumare meno, privandoci di servizi non essenziali consumare meno, privandoci di servizi non essenziali
(cambio stili di vita)(cambio stili di vita)
ll concetto di efficienza energeticall concetto di efficienza energetica
EFFICIENZA ENERGETICAEFFICIENZA ENERGETICA
RISPARMIO ENERGETICORISPARMIO ENERGETICO
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Note• Sono esclusi i consumi per usi non energetici, bunkeraggi, consumi e perdite nel settore dei combustibili• Rendimento complessivo di conversione in energia elettrica: 39,5%
Ripartizione dei consumi per impiego anno 2007 (riferiti ad energia primaria)
27%
20%
6%9%
18%
18%2%
Trasporti
Riscaldamento/raffrescamento/acqua calda sanitaria nei settoriresidenziale e terziarioIluminazione (incl. illum.pubblica)
Cottura, elettrodomestici, ICT ealtri usi elettrici nei settoriresidenziale e terzario
Azionamenti elettrici (motoritrifase)
Usi termici in industria eagricoltura
Altri usi elettrici in industria eagricoltura
Consumi finali di energia anno 2007: ripartizione per impiego
Fonte ERSE
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Valori di confrontoRisparmi previsti da Piano Nazionale di Efficienza Energetica (al 2016): 14 Mtep (in en. primaria)
Risparmi obiettivo del Consiglio Europeo (-20% al 2020): 40 Mtep (in en. primaria)
Potenziale di risparmio negli impieghi di energia (in energia primaria) [Mtep]inf. sup.
Trasporti 2,0 6,4
Azionamenti elettrici (motori) 1,9 3,4
Iluminazione (incl. illum. pubblica) 2,4 3,2
Riscaldamento/raffrescamento/a.c.s. settore civile 5,6 8,0
Altri usi elettrici e termici settore civile 1,4 4,2
Usi termici in industria e agricoltura 0,8 4,0
Altri usi elettrici in industria e agricoltura 0,2 0,7
TOTALE [Mtep] 14,3 30,0Per la conversione dei consumi di energia elettrica in energia primaria si è supposto un rendimento
complessivo del 45%
Sintesi dei potenziali risparmi dalle azioni di efficienza energetica
Fonte ERSE
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6) Il nucleare
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Il possibile ricorso all’energia nucleare e il suo tasso di penetrazione dipenderà da quattro principali fattori:
1. l’accettazione da parte del pubblico;
2. la risposta ai problemi ambientali;
3. la sua economicità rispetto ad altre alternative, internalizzando nei costi di ogni alternativa sia gli impatti ambientali sia i costi indiretti sul globale sistema elettrico di generazione e trasmissione, sia i costi di mancata sicurezza di approvvigionamento;
4. l’impatto della non proliferazione e della sicurezza endogena ed esogena delle centrali e del ciclo del combustibile.
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Per quanto riguarda il costo di nuove centrali nucleari (il cosiddetto “overnight cost” = OVN, corrispondente alla somma dei valori dei possibili vari contratti per la realizzazione della centrale) dipende:
● dai costi locali;
● dal numero di unità per ogni sito;
● dal numero totale di centrali ordinate.
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Il totale costo di produzione di energia elettrica dal nucleare, includendo gli oneri di capitale, O&M, combustibile e suo ciclo (incluso “cimitero finale”) e decommissioning:
● per ordine di un solo reattore,
40-45 €/MWh e nel solo caso dell’approccio Finlandese
60-70 €/MWh per IRR (Internal Rate of Return) più elevata
● per ordini di più centrali con più unità per sito,
tra 50 e 60 €/MWh.
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Le conclusioni del WEC per future centrali nucleari in Europa danno un costo del kWh, esclusa la quota di capitale:
O&M (~6 - 9 €/MWh) Combustibile prima della produzione di elettricità (4,5 -
9 €/MWh con uranio da 75 a 300 $/kg) “Fuel cycle” (waste management temporaneo +
riprocessamento + deposito finale): 1 - 4 €/MWh; Decommissioning (con costi differiti di almeno 60 anni,
non contribuisce sostanzialmente al costo totale del kWh anche se il costo effettivo di decommissioning ha valori alti fino ed oltre 1.000 $/kW in funzione del tipo e dimensione della centrale): costo previsto è 0,5 -1 €/MWh.
In totale 11,5 - 23 €/MWh
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Reattori nucleari in servizio o in costruzione nel mondo al 01/09/2009
Richiesta Uranio
nel 2009
N. unitàTotale MW(e)
N. unità Totale MW(e) TWh % totale ton
USA 104 100.683 1 1.165 809,00 19.07 18.867Francia 59 63.260 1 1.600 418,03 76.02 10.569Giappone 53 45.957 2 2.191 240,05 24.09 8.388Russia 31 21.743 9 6.894 152,01 16.09 3.537Germania 17 20.470 0 0 140,09 28.03 3.398Corea del Sud 20 17.647 5 5.180 144,03 35.06 3.444Ucraina 15 13.107 2 1.900 84,03 47.04 1.977Canada 18 12.577 0 0 88,06 14.08 1.670Gran Bretagna 19 10.097 0 0 52,05 13.05 2.059Svezia 10 8.996 0 0 61,03 42.00 1.395Cina 11 8.438 16 15.220 65,03 2.02 2.010Spagna 8 7.450 0 0 56,04 18.03 1.383Belgio 7 5.824 0 0 43,04 53.08 1.002Taiwan 6 4.949 2 2.600 39,30 17.10 831India 17 3.782 6 2.910 13,02 2.00 961Repubblica Ceca 6 3.634 0 0 25,00 32.05 610Svizzera 5 3.220 0 0 26,03 39.02 531Finlandia 4 2.696 1 1.600 22,00 29.07 446Bulgaria 2 1.906 2 1.906 14,07 32.09 260
Ungheria 4 1.859 0 0 14,00 37.02 274
Sud Africa 2 1.800 0 0 12,07 5.03 303Brasile 2 1.766 0 0 14,00 3.01 308Slovacchia 4 1.711 2 810 15,05 56.04 251Messico 2 1.300 0 0 9,04 4.00 242Romania 2 1.300 0 0 7,01 17.05 174Lituania 1 1.185 0 0 9,01 72.09 0Argentina 2 935 1 692 6,08 6.02 122Slovenia 1 666 0 0 6,00 41.07 137Olanda 1 482 0 0 3,09 3.08 97Pakistan 2 425 1 300 1,07 1.09 65Armenia 1 376 0 0 2,03 39.04 51Iran 0 0 1 915 0,00 0.00 143TOTALE 436 370.241 52 45.883 2.591,16 65.505
Fonte: IAEA
Nazione
Impianti in esercizio Impianti in costruzione Energia elettrica da nucleare nel 2008
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N. unità
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N. unità
Tot. MW(e)
N.unità
Tot.MW(e)
N. unità
Tot. MW(e)
Argentina 1 740 1 740 Italia 0 0 8 13.000Armenia 0 0 1 1.000 Kazakistan 2 600 2 600Bangladesh 0 0 2 2.000 Lituania 0 0 2 3.400Bielorussia 2 2.000 2 2.000 Messico 0 0 2 2.000Brasile 1 1.245 4 4.000 Pakistan 2 600 2 2.000Bulgaria 2 1.900 0 0 Polonia 0 0 3 5.000Canada (3) 3 3.300 6 6.600 Repubblica Ceca 0 0 2 3.400Cina 33 35.320 80 93.000 Repubblica Slovacca 0 0 1 1.200Corea del Nord 1 950 0 0 Romania 2 1.310 1 655Corea del Sud 7 9.450 0 0 Russia 8 9.360 28 25.880Egitto 1 1.000 1 1.000 Slovenia 0 0 1 1.000Emirati Arabi 3 4.500 11 15.500 Stati Uniti 11 13.820 20 26.000Finlandia 0 0 1 1.000 Sud Africa (5) 3 3.565 20 18.000Francia (4) 1 1.630 1 1.630 Svizzera 0 0 3 4.000Giappone 13 17.915 1 1.300 Tailandia 2 2.000 4 4.000Gran Bretagna 0 0 6 9.600 Turchia 2 2.400 1 1.200India 23 21.500 15 20.000 Ucraina 2 1.900 20 27.000Indonesia 2 2.000 4 4.000 Ungheria 0 0 2 2.000Iran 2 1.900 1 300 Vietnam 2 2.000 8 8.000Israele 0 0 1 1.200Elaborazione da dati WNA
Reattori pianificati ed addizionali in considerazione nel mondo al 01/06/2009
Nazione
Impianti pianificati (1)
Impianti addizionali in
considerazione (2) Nazione
Impianti pianificati (1)
Impianti addizionali in
considerazione (2)
313.205TOTALE 131 142.905 268
(1) Approvati con fondi già definiti o in definizione; in gran parte previsti in servizio entro 8-10 anni(2) Chiara intenzione o proposta senza però impegni definitivi(3) Annullamento a luglio 20009 del piano nucleare di Ontario(4) Non considerando il piano di sostituzione dei reattori esistenti(5) Decisione del dicembre 2008 del Board di Eskom di rimandare il piano data la crisi; a maggio 2009 apertura per 4000 MW in servizio nel 2018 (Fonte Clerici).
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La Cina prevedeva in servizio 40.000 MW nel 2020 e 120.000 nel 2030. In questi giorni, obiettivi aumentati del 50%.
Nuovi scenari a settembre 2009 da IAEA per centrali in servizio al 2030 nel mondo:
● Low scenario 511 GW e 3771 TWh (12,6%)
● High scenario 807 GW e 5930 TWh (15,9%)
Secondo WNA (World Nuclear Association) le proiezioni al 2030 sono tra 552 e 1203 GW, rispetto ai 372 GW attuali.
Sviluppo del nucleare
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Relativamente alle riserve di uranio, lo studio del WEC del 2004 riportava un rapporto riserve/consumi attuali pari a ~ 150 anni.
Per le risorse identificate i primi 10 paesi contribuiscono per oltre il 90% e sono: Australia (25%), Kazakistan (18%), Canada (10%), Stati Uniti (7,6%), Sud Africa (7,6%), Namibia (6,2%), Brasile (6,1%), Niger (5%), Russia (3,8%) ed Uzbekistan (2,5%).
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La percezione del rischio “nucleare” da parte del pubblico è ora meno influenzata dal problema di gravi incidenti e più concentrata sul problema delle scorie.
In sondaggi condotti in Svizzera, Slovacchia e Stati Uniti, la popolazione residente vicino a centrali nucleari è meno ostile di quella che vive lontano dalle centrali stesse.
Il caso più eclatante di cambiamento di opinione rispetto al nucleare è quello della Svezia che nel 1980 (6 anni prima di Cernobyl!) aveva deciso di chiudere tutte le centrali nucleari entro il 2010. Ora oltre l’85% della popolazione non vuole chiudere le centrali ma vuole estenderne la vita e la potenza disponibile.
2 regioni in Svezia si contendevano la localizzazione del “cimitero” finale delle scorie che è stata assegnata a giugno 2009 Forsmark.
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Relativamente alle scorie ad alta radioattività (SNF=Spent Nuclear Fuel), dopo l’iniziale stoccaggio presso le centrali, esistono 3 approcci:
● riprocessamento (Francia, Inghilterra, Russia, Giappone);
● temporaneo stoccaggio in siti provvisori in attesa degli sviluppi tecnologici e della scelta di un sito definitivo;
● stoccaggio in un sito definitivo (Canada, Finlandia, Svezia e Stati Uniti).
P.S.: gli Stati Uniti stanno ora pensando al riprocessamento per ridurre i volumi dei “cimiteri finali”.
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Per il diretto stoccaggio di HLW (high level waste) da SNF occorrono ~2 m3 per tonnellata con la tecnologia svedese di involucri di rame e ~0,5 m3 per tonnellata con il processo francese di vetrificazione.
Per lo stoccaggio con la tecnologia svedese (massimo dei volumi), il totale volume delle scorie HL prodotte per 60 anni da eventuali 13.000 MW nucleare in Italia (tali da dare nel 2030 il 25% - 30% di energia elettrica dal nucleare) sarebbe inferiore a quello di un cubo di 20m di lato.
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7) Conclusioni e commenti sull’Italia
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Non esiste una grave scarsità a livello globale di risorse energetiche fossili; il rapporto risorse / produzione attuale è di 40 anni per il petrolio, 60 per il gas e 150 per il carbone. Negli anni ‘60 - ’70 si diceva che il petrolio avrebbe avuto una vita di 40 anni!
I critici problemi delle fonti fossili sono sia la loro disomogenea localizzazione delle aree di consumo rispetto a quelle di produzione (specie per gas ed olio) e sia il “come bruciarle”, con le relative emissioni e l’impatto sull’ambiente.
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Nei prossimi decenni le fonti fossili avranno ancora un ruolo più che dominante per la produzione dell’energia elettrica.
L’ambiente / le emissioni di CO2 richiedono tuttavia un approccio globale.
E’ positivo e degno di esempio quanto UE ha fatto e sta facendo, ogni goccia è importante… ma la “goccia” dall’Europa sta diventando sempre più piccola nell’Oceano globale e ci sono 2 grossi rischi potenziali:
● perdita di competitività con eccessive penalizzazioni specie per le industrie “energy intensive”;
● rilocazione delle industrie in nazioni dove l’efficienza di produzione dell’energia elettrica è inferiore a quella europea… con il risultato di aumentare le emissioni di CO2 (l’opposto dell’obbiettivo voluto).
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Occorre quindi dare priorità ad un approccio politico per portare intorno al tavolo di Kyoto Cina, India, USA e gli altri maggiori contributori alle emissioni, rispetto ad un approccio con forti penalizzazioni delle industrie e dei consumatori europei.
Discorsi limitati alla sola Europa sono forvianti. Considerando l’enorme problema della sostituzione
delle vecchie centrali di base della EU ed il possibile incremento di carico é impossibile raggiungere l’obiettivo per le emissioni della CO2 ed avere sicurezza degli approvvigionamenti con le sole rinnovabili.
L’efficienza energetica e l’opzione nucleare non possono essere trascurate.
rinnovabili
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Una estesa applicazione del nucleare è l’unica via per controllare nel medio termine le emissioni di CO2, avere bassi costi per l’elettricità (competitività) ed elevata sicurezza degli approvvigionamenti. Il nucleare è un’opzione fondamentale ora per l’ambiente.
Considerando i lunghi cicli di vita delle infrastrutture energetiche e gli sviluppi tecnologici, tutte le risorse energetiche e tutte le tecnologie debbono essere considerate; nessuna deve essere demonizzata o idolatrata ed i costi delle soluzioni disponibili e gli eventuali incentivi devono essere monitorati “dinamicamente”. Ogni tecnologia dovrà trovare la propria nicchia in funzione dei suoi costi reali, includendo le esternalità.
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Fotovoltaico ed eolico sono tecnologie indispensabili in futuro per una “pulita” produzione di energia elettrica, considerando il loro enorme potenziale. Hanno avuto un impressionante incremento percentuale negli ultimi anni, fondamentalmente dovuto a forti sussidi. La domanda che ci si pone è: quando risulteranno competitive valorizzando i loro vantaggi (no CO2 ed altre emissioni) e svantaggi (volatilità, costi addizionali al sistema elettrico)?
E’ importante stimolare specie per il fotovoltaico investimenti in R&D, al fine di incrementare efficienza e ridurre i costi.
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Una eccessiva / esclusiva enfasi sulle rinnovabili, a parte l’incremento del costo di produzione ed una distorsione del mercato con sussidi che durano vari lustri, potrebbe dare un segnale negativo agli investitori per lo sviluppo delle indispensabili centrali convenzionali, con possibili seri impatti sulla capacità di offerta europea di energia elettrica per servire la futura domanda (rischio di rimanere al freddo ed al buio per anni, dati i lunghi cicli di vita e tempi di realizzazione degli impianti energetici).
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Per ottimizzare a livello europeo lo sviluppo e l’utilizzo sia delle risorse convenzionali sia di quelle rinnovabili sia del nucleare, e per massimizzare la sicurezza degli approvvigionamenti è fondamentale avere al più presto una rete di trasmissione europea veramente integrata.
Considerando il “cultural divide” tra la realizzazione di infrastrutture energetiche e pubblica opinione, la scarsa attenzione ai risparmi energetici ed il drammatico allungamento dei tempi di autorizzazione di ogni tipo di impianto, per un’efficace “efficienza energetica” ed in generale per una efficace politica energetica, sono indispensabili sia un approccio “life cycle” sia una corretta informazione e comunicazione.
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L’efficienza energetica (fare le stesse cose con minor energia) ed il risparmio (cambio degli stili di vita) sono strumenti essenziali ed in particolare l’efficienza energetica può essere implementata da subito con le tecnologie esistenti. Essa va vista come un’opportunità ed un investimento
Occorre agire in modo differenziato sia sul parco installato sia sul “nuovo” e concentrarsi su quei settori che danno da subito i maggiori ritorni con le tecnologie esistenti e con il supporto di leggi/incentivi che non creino al sistema industriale ed al paese oneri aggiuntivi.
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L’Italia con una dipendenza energetica dell’86% ed in aumento ha un mix di produzione dell’energia elettrica (no nucleare, poco carbone) costoso e ambientalmente negativo (circa l’80% di elettricità da fonti fossili).
E’ indispensabile rivedere il mix di produzione.
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Affinché il progetto nucleare italiano diventi una realtà occorre affrontare la sfida in un’ottica di sistema paese e non ideologica (non rivincita del referendum,non contrapposizione tra nucleare e rinnovabili); un chiaro disegno deve essere definito e perseguito con un’attiva collaborazione tra istituzioni, investitori (offerta), consumatori (domanda), mondo accademico, industrie e popolazione.
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In ogni caso bisogna eliminare ogni compromesso: se si vogliono realizzare delle centrali nucleari oggi, esse sono e possono essere solo quelle della 3° generazione come quelle che stanno concretizzandosi in vari paesi industrializzati (Stati Uniti, U.K., Francia, Finlandia, Russia, Giappone ecc.) ed in via di industrializzazione (Cina, Bulgaria, Romania, Corea, ecc.).
Parlare di 4° generazione ora (vari progetti allo studio con prototipi sperimentali disponibili forse tra oltre un decennio e con realizzazioni con taglie per funzionamento commerciale verso il 2040) serve solo a rimandare decisioni e realizzazioni.
Occorre però inquadrare la 3° generazione nel percorso parallelo di ricerca e sviluppo per la 4° generazione. Esempio eclatante è la Francia.
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In Italia si può e si deve portare avanti un piano nucleare in un libero mercato e senza sussidi. Gli interventi dello stato debbono essere limitati a:
● garantire i siti e tempestive autorizzazioni;
● coprire rischi da grandi incidenti per la quota eccedente un valore da definirsi in accordo con normative europee;
● gestire “cimiteri finali” delle scorie, realizzati tuttavia con gli accantonamenti degli operatori, che non possono però assumersi liabilities secolari;
● garantire rischi di cambio di legislazione;
● gestire il controllo della sicurezza e della salute.
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Le centrali nucleari hanno circa l’80% di contenuto di ingegneria, opere civili e di componenti/sistemi termo-elettromeccanici, i quali, previa adeguata qualifica a lavorare in garanzia di qualità, potrebbero essere prodotti in Italia con un elevamento tecnologico delle nostre imprese, rendendole anche potenziali fornitrici per il “rinascimento” nucleare in atto all’estero. Un piano nucleare in Italia deve comportare quindi un trasferimento da una spesa all’estero per i combustibili a quella per contenuto industriale italiano con relativa occupazione e sviluppo del sistema industriale.
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I politici devono trovare il coraggio di presentare e discutere dati e fatti e non seguire tendenze ed ideologie “popolari” al solo scopo di avere un effimero consenso a breve termine, foriero di serie future conseguenze e disastri (e di esempi ne abbiamo tanti in Italia!).
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Grazie per l’ascolto
