A carte scoperte sul tavolo dell’energia

(1)

A carte scoperte sul tavolo dell’energia

• Il contesto attuale (dominato dalle fonti fossili)

– Riserve mondiali: per quanti anni avremo petrolio?

– Stiamo veramente modificando il clima?

• Quali alternative abbiamo:

– Le Fonti Rinnovabili ci possono realmente aiutare?

(un occhio di riguardo alla situazione italiana) – Energia nucleare (fissione): ma è sicura?

– Quando avremo energia dalla Fusione nucleare?

(2)

Perchè parlare di Energia?

• EE: un’alogena da 500W consuma 1kWh in 2 ore, un forno o un condizionatore in meno di 1 ora

• Calore: ~1000 l/anno per scaldare casa, ~80kCal per cucinare la pasta (1 cal aumenta di 1 °C 1 gr di acqua: portando da 20 a 100 °C 1 litro…)

...anche se non faccio nulla...devo respirare!

Converto l’energia chimica del cibo. Supponiamo di consumare in una giornata tutto ciò che ho mangiato: 2000kCal~8x10

⁶

J/10

⁵

sec ciascuno di noi è una stufetta di ~80Watt!

Tutto ciò che facciamo necessita di energia!

Per poter fare confronti, posso riportare tutto alla quantità di petrolio che serve per produrre una data energia:

1 Tep = 10

⁷

kCal ~ 4,5x10

³

kWh (ε~40%) (M,G,T)

(3)

Fabbisogno energetico mondiale

Popolazione ~ 6 MLD persone: ~ 11.5 GTep (2004)

Natural Gas 20.0%

Coal 24.0%

Nuclear 6.2%

Hydro 6.2%

Oil 32.8%

Other 0.6%

Biomass and waste

10.1%

Other Renewables: Geothermal, Wind, Solar, Tide.

(Elaborazioni da dati IEA)

www.iea.org Organizzazione Internazionale Energia

Fossili: 76,8%

Rinnovabili: 16,9%

Alternative: 23,2%

(4)

Come viene prodotta?

• Quasi sempre la fonte primaria, dopo alcune trasformazioni,

viene “bruciata”: il calore prodotto viene utilizzato subito in loco

(riscaldamento,trasporti) o convertito in EE (vettore energetico

più diffuso) ed utilizzato in altro luogo. Per la conversione in EE

vengono utilizzate le centrali termoelettriche ^.

(5)

...e che uso ne facciamo?

Altro: Agricoltura, Pesca,Petrolchimco Civile: Residenziale e Terziario

Trasporti

Industria

Consumi equamente divisi tra Civile (riscaldamento), Trasporti

(carburanti) ed Industria (EE)

(6)

Il particolare caso dei trasporti

Trasporti totalmente dipendenti dal petrolio!

(7)

...ma quanto possiamo andare avanti?

La stima delle riserve può variare di anno in anno:

• scoperta di nuovi giacimenti

• rivalutazione di quelli già noti

• evoluzione ed i costi delle tecnologie estrattive

Stimate le riserve, si deve valutare la produzione. La tabella è ottenuta seguendo l’ipotesi B: dividendo le riserve per il consumo attuale ma...

(8)

Modello di Hubbert

Negli anni ’60, Hubbert, geologo statunitense che lavorava nel settore

petrolifero, aveva previsto il picco della produzione di

petrolio negli Stati Uniti per il 1970. A quel tempo, era stato accusato di essere un folle visionario...

In tempi più recenti, un picco è stato previsto ed osservato per la produzione di petrolio nell’Unione Sovietica nel 1990 e un altro per la produzione di petrolio del mare del Nord nel 1999.

(9)

I limiti(1): le riserve

Effetti:

• Alti prezzi dei carburanti

• Recessione economica

• Instabilità politica

Ora nessuno si illude più che le riserve mondiali siano inesauribli

Picco produzione mondiale previsto ~2010-2015

L’abbondanza di energia a basso costo da fonti fossili è stato un “regalo” di durata irrilevante rispetto alle ere del pianeta...

“Despite four years of high oil prices, this

report sees increasing market tightness beyond

Medium-Term Oil Market Report IEA July 2007:

(10)

I limiti(2): la produzione di CO2

combustibile + comburente ^→ energia + prodotti di scarto (fossili, C) (ossigeno,O2) (calore) (CO2)

1 Kg combustibile

~3 Kg CO2!

Gas Metano: CH4 + 2O2 ^→ CO2 + 2H2O [+ 891 kJ] 1+2=3!

(11)

Ma noi “produciamo” CO2?

Produciamo CO2 viaggiando...

Grammi di CO2 equivalenti emessi da diversi mezzi di trasporto espressi per passeggero per km

...ma anche mangiando!

Kg di CO2 equivalente emessa per Kg di cibo prodotto

E non solo....

(12)

...ma la CO2 è un gas serra

•Il riscaldamento del sistema climatico è inequivocabile ed è comprovato dall’aumento della temperatura

dell’atmosfera e degli oceani, dallo scioglimento di neve e ghiacci e dall’aumento del livello medio del mare

•Le concentrazioni di CO2, CH4 e N2O sono aumentate marcatamente a causa delle attività umane e sono oggi di gran lunga superiori ai valori precedenti al 1750

•La CO2 è il più importante gas serra antropogenico: il suo aumento è dovuto principalmente ai combustibili fossili. Gli aumenti di Metano ed Ossido di Azoto sono principalmente dovuti all’agricoltura.

Dal “Summary for Policymakers”, quarto

rapporto IPCC, Parigi, Febbraio 2007:

(13)

Temp Vs Uomo

È molto probabile (90-95%) che l’aumento delle

concentrazioni di gas serra dovuto alle attività

antropiche abbia causato la maggior parte del

riscaldamento globale osservato dalla metà del Ventesimo secolo

1906-2005 data

5-95% solar+volcanoes 5-95% nat+human

Aerosol (radiazione riflessa+nubi), risposte del Sistema, scale temporali, modelli ecc...

rendono gli studi sui Cambiamenti Climatici affetti da significative incertezze

(14)

Previsioni

Previsioni di aumento di T tra 1,1 e 6,4 gradi (nel XX secolo aumento <1 grado) ed innalzamento dei mari tra 19 e 58 cm (~10 cm nel XX secolo)

A1: veloce crescita economica, popolazione mondiale max in 2050 e poi decrescita, veloce

introduzione di nuove tecn.

più efficienti.

A2:continua crescita della popolazione, sviluppo

economico regionale e più lento.

B1:popolazione come in A1 introduzione di tecnologie eficienti e pulite.

Concentrazioni costanti ai livelli del 2000

Incertezze nello sviluppo demografico, socio-economico, ecc…

Incapacità di modellizzare in modo esaustivo il Sistema Climatico

Attenzione a news su fenomeni estremi, scioglimento ghiacci ed innalzamento mari...

(15)

Kyoto

Il Protocollo di Kyoto è un accordo internazionale sull'ambiente. È stato negoziato nella città giapponese nel dicembre 1982 da oltre 160 paesi. È entrato in vigore il 16 febbraio 2005, dopo la ratifica da parte della Russia.

L'accordo prevede, per i paesi industrializzati, una riduzione delle emissioni inquinanti del 5,2% rispetto a quelle del 1990 (considerato come anno base), nell'arco temporale 2008-2012.

Obiettivo utopico perché entro 20 anni i Paesi in via di sviluppo

del sudest asiatico, nel loro impressionante ritmo di sviluppo, (con una centrale a carbone nuova alla settimana, le emissioni della

Cina sono oramai superiori ad USA) consumeranno così tante fonti

fossili da far aumentare la concentrazione di CO2 del 15-20 %

(16)

Energia-Ambiente

• Nonostante la discussione scientifica sia tutt’altro che chiusa, il Nobel 2007 per la pace ha in pratica chiuso l’argomento.

• Il vincolo Energia-Ambiente è oramai sancito anche economicamente: la Co2 emessa

nell’ambiente, oltre i limiti stabiliti dal

protocollo di Kyoto, sui trading markets ha un

valore di 20-30 Euro/Ton da sommarsi ai costi

di produzione dell’energia (~50 Euro/MWh)

(17)

“Costi” in vite umane...

Decessi immediati causati da incidenti rapportati all’energia prodotta/anno nel periodo 1969-2000

1975

(18)

I limiti(3): danni da inquinamento

• Attenzione: nella tabella precedente non sono considerate le latent fatalities di Chernobyl (stimate in qualche migliaio/zero), non sono

considerati i morti causati da inquinamento aria, stimati solo nella PPadana 8000/anno (oltre 300000 solo in Cina), da PM10 o Ozono (stimati da OMS oltre 8000 in 13 città italiane) danni ambientali (petroliere)...

• I danni da inquinamento sono storicamente i primi e forse più gravi e

“costosi” danni causati dalle fonti fossili ma solo ora si inizia a valutarne la gravità ed a farne studi epidemiologici che con grande difficoltà cercano di evidenziarne gli effetti e valutarne i costi (200 miliardi $ solo in Cina)

• External costs associated with severe accidents are rather insignificant when compared to the external costs of air pollution. (“Accident Risks in the Energy Sector: Comparison of Damage Indicators and External Costs”, S. Hirschberg and P. Burgherr, Paul Scherrer Institut

• Nel mondo muiono per cause collegate al fumo di sigaretta ~ 5x10⁶ persone/anno (solo in Italia ~ 50000/anno)

(19)

Fonti Alternative

• Energie rinnovabili: virtualmente inesauribili

– Idroelettrica – Geotermica – Solare

– Biomasse – Eolica

• Fissione

• Fusione

• Risparmio/efficienza...

Consumo Mondiale (CM) ≈ 11 GTep/anno Radiazione solare ≈ 9000 CM!!

(sole: luce, acqua, vento e piante) Calore geotermico ≈ 2 CM

Tutto risolto??

...con le emissioni di CO2 stiamo modificando il clima, si avvicina la

dimuzione della produzione di petrolio e comiciamo a renderci conto dei danni causati da inquinamento...abbiamo fonti inesauribili, che non

producano CO2 e non inquininino?

(20)

Idrogeno?....

• Idrogeno non compare nella lista precedente perchè NON è una fonte di energia ma un vettore energetico (nello spazio e nel tempo a differenza di EE).

– Non esistono “miniere o pozzi” di Idrogeno

– Si deve produrre (elettrolisi, steam reforming, gassificazione) con processi che utilizzano energia e che hanno un’efficienza ~70%

– Si deve trasportare (vettore energetico) e

riconvertire in una forma utilizzabile (pila ε ~ 50%)

• Può forse servire per risolvere problemi di

inquinamento locali (Milano!...non del tutto...)

(21)

Rinnovabili nel mondo

• Come mostrato all’inizio, le fonti rinnovabili coprono ora il 16,9%

del fabbisogno mondiale di energia primaria, così suddivise:

Hydro 36.4%

Biomass and waste 59.6%

Solar, Tide 0.7%

Wind 1.1%

Geothermal 2.3%

(Elaborazioni da dati IEA)

Consideriamo che in diverse zone del pianeta la legna è ancora la principale fonte di

riscaldamento

(22)

Idroelettrico

Tecnologia matura ed

economicamente competitiva, richiede elevati investimenti.

In Italia i siti idonei per la realizzazione di grandi

impianti sono pressoché esauriti.

L’energia idroelettrica rappresenta l’83% dell’EE prodotta da fonti rinnovabili in Italia.

Si trasforma l’energia di caduta dell’acqua, mgh, direttamente in EE

( 1kWh=3.6x10

⁶

J = mgh(ε=100%) = 10

³

Kg x 9,8m/sec

²

x 367m )

(23)

Biomasse

“ Materia organica di origine animale o vegetale, esclusa la materia organica di origine fossile”

Si indica così una famiglia di sostanze tra loro molto diverse che necessitano per la loro conversione di tecnologie

differenti e che danno prodotti finali molto diversi:

•Biodisel/Bioetanolo

•Elettricità

•Calore

•Biogas

Anidride carbonica (6CO₂) + Luce + Acqua (6H₂0) =

= Zuccheri (C₆H₁₂O₆, Energia) + Ossigeno (6O₂)

Ciclo chiuso della CO2 nella fotosintesi:

•Nel 2003 le BM ~4,5% del fabb. Naz. di EE: potrebbero arrivare al ~7%

•Se i 20000 Km² italiani non coltivati per accordi comunitari fossero dedicati a coltivazioni per Biodisel si soddisferebbe il 5% del fabb. naz. dei trasporti

•Attenzione alla competizione con le coltivazioni per alimentazione

Ricerca&Sviluppo! per biocarburanti di seconda generazione

(24)

Geotermia

Produzione EE e riscaldamento

I pozzi geotermici possono raggiungere profondità di migliaia di metri (a 5000 m, T~170 °C)

Nel 2003 in Italia l’energia prodotta ammontava a ~5,3 TWh, con un tasso di sviluppo del 3,1 %, ponendo l’Italia al terzo posto al mondo.

Volendone estendere lo sfruttamento, si deve sviluppare la tecnologia per rendere economicamente accessibili pozzi geotermici attorno ai 10000 metri di profondità Ricerca&Sviluppo!

Nonostante l’elevato costo di impianto, il costo del MWh risulta interessante

collocandosi ~ 80 €/MWh grazie all’elevato

fattore di utilizzo (~7000 ore/anno)

(25)

Eolico

L’evoluzione degli aerogeneratori ha portato negli ultimi 30 anni, ad una riduzione del costo della potenza installato dell’ordine del 75%.

Questo processo ha reso l’Energia Eolica forse la più competitiva tra le nuove fonti rinnovabili e ne ha favorito il forte sviluppo.

Alcuni produttori hanno sviluppato unità da 5 MW che presentano rotori con diametri dell’ordine dei 120 m con torri d’altezza superiore ai 100 m.

4 593 2

, 0

2

3

D

V

P = ⋅ ρ ⋅ π ⋅ ⋅

(26)

Vento in EU

© European Wind Energy Atlas, Risø, 1989

Paese GW TWh/a

Germania

18,5 26 (4%)

Danimarca

3,1 6,6 (17%)

Italia

1,6 1.8 (0,6%)

Italia

3 6 ( 2%)

Vista la dipendenza di P dal cubo della velocità, il costo e la quantità di energia producibile

dipendono enormemente dal vento: in situazioni favorevoli (in Irlanda ci sono siti con 3500 ore di funzionamento equivalente/annuo) il costo può risultare inferiore a 35 €/MWh.

In Italia le condizioni non sono certo così

favorevoli: costi stimati tra 70 e 110 €/MWh.

Prevedere sistemi che compensino le variazioni!...

La convenienza per EE dal vento, si pone tra il colore

(27)

Solare

• Solare termico:

può essere impiegato per produrre acqua o aria calda a bassa

temperatura (< 100°C). La tecnologia è sostanzialmente matura e potenzialmente competitiva. Il suo contributo ai fabbisogni energetici è in prospettiva piuttosto limitato.

Da vedersi inserito in una politica di risparmio energetico con interventi nel campo dell’edilizia.

• Solare termodinamico

^: le numerose soluzioni proposte, tutte basate su sistemi a concentrazione, mirano a generare calore ad alta temperatura da utilizzare per la produzione di energia elettrica. Tecnologia con notevoli

potenzialità. Impianti in costruzione in Spagna, ed Archimede in Sicilia. Necessità

irraggiamento diretto.

• Solare FV...

Le tecnologie di utilizzo dell’energia solare si possono sinteticamente suddividere in 3 famiglie:

Ricerca&Sviluppo!

(28)

Solare FV...come funziona?

Conversione diretta di luce in EE!

ε

_max

^(Si)=29%

(29)

Solare FV

L’elevato investimento ed i fattori di utilizzo modesti (1500 h/anno) portano a costi molto elevati l’energia prodotta.

Le celle solari al silicio si basano su una tecnologia consolidata ed

intrinsecamente costosa sulla quale gli effetti di scala potranno

incidere poco.

(30)

Solare FV

Nel 2005 è stato emanato un decreto per sostenere con tariffe incentivanti la costruzione di impianti ( pagando l’energia FV ~10 volte il costo “normale”).

Questo comporterà una spesa di oltre un miliardo di Euro l’anno per 20 anni producendo solo ~0,5% fabb.naz.

Nel 2004 in Italia risultavano installati 30,7 MW di potenza FV con una produzione stimata in 31 GWh. (~0,01% fabb.naz.)

Se il FV rimarrà legato all’attuale tecnologia, credo sia difficile che possa diventare una fonte

competitiva, salvo per nicchie di mercato.

Sarebbe probabilmente più opportuno investire sullo sviluppo di nuove tecnologie fotovoltaiche, i cui

risultati non sarebbero certi, ma in caso di successo molto più utili della ripetizione di azioni dimostrative che non aggiungono nulla alle attuali conoscenze.

Ricerca&Sviluppo!

Tecnologia ad impatto zero!...

(31)

Confronto fonti per produzione EE tra Italia ed Europa (15) anno 2004

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

carbone petrolio gas rinnovabili nucleare

%

Europa Italia

Produzione annua di EE [TWh] IEA 2004

Rinnovabili [Idr,Wind,FV] Fossili Nucleare Danimarca 8.5(21%) [-,76,0.02]% 30.2 -

Germania 61.1(10%) [46,42,0.9]% 379.7 167.1(27%)

Italia 60.1(20%) [83,3,0.05]% 227.8 -

(32)

– La struttura energetica di una nazione

dovrebbe basarsi su un mix ragionevolmente ampio di fonti con costi e rischi di

approvvigionamento tra loro non correlati.

(vedi gas russo o prezzo del petrolio...)

– Le fonti rinnovabili devono quindi trovare una collocazione in questo quadro fornendo un

contributo interessante ma che non deve essere sovrastimato.

Il contributo delle Rinnovabili

(33)

Fissione: la reazione a catena

•

Nella fissione, un nucleo pesante (ad es., uranio) si scinde in Nella fissione, un nucleo pesante (ad es., uranio) si scinde in due nuclei pi

due nuclei più ù leggeri, emettendo 2 o tre neutroni leggeri, emettendo 2 o tre neutroni

•

Poiché Poich é la massa dei prodotti di reazione la massa dei prodotti di reazione è è inferiore a quella inferiore a quella del nucleo iniziale e del neutrone incidente, si ha produzione del nucleo iniziale e del neutrone incidente, si ha produzione di energia,

di energia, sotto forma di calore, e neutroni che possono e neutroni che possono

E=Δmc

²

“fissionare “ fissionare” ” altri nuclei di altri nuclei di uranio:

uranio: “ “ reazione a reazione a catena

catena” ”

I neutroni sono i propagatori del fuoco nucleare

I neutroni sono i propagatori del fuoco nucleare...come lo sono le fiamme......come lo sono le fiamme...

(34)

Il controllo della reazione

Per realizzare questo equilibrio, generalmente, si varia la Per realizzare questo equilibrio, generalmente, si varia la

quantit

quantità à di materiale assorbitore di neutroni presente nel di materiale assorbitore di neutroni presente nel reattore, ad esempio muovendo le

reattore, ad esempio muovendo le barre di controllo

barre di controllo

Funzionamento

normale Meno assorbimento

Più potenza Spento

(35)

Fissione: la centrale

Visto che

Visto che la fissione produce calore

la fissione produce calore, le centrali nucleari non

, le centrali nucleari non differiscono molto da quelle convenzionali:

differiscono molto da quelle convenzionali: al posto della caldaia al posto della caldaia c’è c ’è il il “nocciolo “ nocciolo” ” contenente elementi contenente elementi di combustibile di combustibile , , barre di controllo,

barre di controllo, refrigerante refrigerante , , ecc. ecc.

E=mc² m=1kg c=3x10⁸m/sec E~10¹⁷J

Stessa E da ~2x10

⁶

Ton carbone!

(36)

Nucleare: la storia Æ presente

• Nel 1955 inizio del nucleare civile a seguito del

discorso “Atoms for Peace” fatto all’ONU nel 1953 dal presidente Eisenhower: inizialmente conoscenze,

infrastrutture, fabbriche di enorme rilevanza dal

militare al civile, con partenza a gradino ma con scelte tecniche obbligate. Queste scelte ora pongono limiti vincolanti (proliferazione, scorie).

Forse non è stato un vantaggio...

• Attualmente ci sono 437 reattori nel mondo che producono ~16% di EE. L’economicità, la sicurezza degli approvvigionamenti ed il rispetto ambientale,

hanno risvegliato l’interesse per questa tecnologia: 30

impianti in costruzione (Finlandia…), 74 in progetto e

licenze di funzionamento estese.

(37)

Fissione: la proliferazione

Viene “bruciato” il nucleo fissile U235

Vengono utilizzate solo

~24t U/anno uranio arricchito al

~ 3,5- 4% in U²³⁵ L’uranio naturale è un miscuglio di due isotopi:

U²³⁵ 0,7%, U²³⁸ 99,3%

~ 170 t U/anno per un reattore da 1000 MWe

Uranio impoverito di scarso valore commerciale.

Mancato utilizzo di risorse energetiche.

U

²³⁵

U

²³⁸

Rischio di proliferazione

se alti arricchimenti

(38)

Fissione: le scorie

La soluzione oggi più impiegata è il confinamento in formazioni geologiche stabili tipo miniere di sale, calcare, etc

Ciclo aperto: il combustibile utilizzato viene confinato

Ciclo chiuso: vengono prima estratti gli elementi riutilizzabili e poi vetrificati solo i prodotti di fissione.

I FBR “bruciano” anche le scorie a vita lunga (oppure trasmutazione in ADS)

Un reattore da 1000 MWe produce

~4m

³

di scorie vetrificate/anno.

Una centrale a carbone di pari

potenza produce ~7x10

⁶

Ton di CO2

e 150000 Ton di ceneri con Hg e

metalli tossici

(39)

Fissione: la sicurezza

Un reattore non può originare un

Un reattore non può originare un ’ ’ esplosione nucleare! esplosione nucleare!

Nel normale funzionamento la possibilit

Nel normale funzionamento la possibilità à di danni per la salute di danni per la salute è è praticamente nulla poich

praticamente nulla poichè è la dose prodotta è la dose prodotta è pochi % del fondo pochi % del fondo naturale in cui siamo comunque immersi. (APAT)

naturale in cui siamo comunque immersi. (APAT)

Le centrali nucleari non differiscono molto da quelle convenzion

Le centrali nucleari non differiscono molto da quelle convenzionali, però hanno ali, però hanno materiale radioattivo

materiale radioattivo che non deve entrare in contatto con l’che non deve entrare in contatto con l’ambiente.ambiente.

Barriere

Barriere Multiple Multiple

: :

la fuoriuscita la fuoriuscita di di prodotti prodotti radioattivi radioattivi è è impedita: impedita :

••IncamiciaturaIncamiciatura

••CircuitoCircuito e recipientee recipiente in pressionein pressione del refrigerantedel refrigerante

••Edificio(i) Edificio(i) didi contenimentocontenimento

I I reattori reattori in costruzione in costruzione o gi o gi à à approvati approvati sono sono quelli quelli di di “Generation “ Generation III o III+

III o III+” ”, , con uso con uso esteso esteso di di sistemi sistemi “passivi “ passivi ”, ” , in in grado grado di di funzionare

funzionare anche anche senza senza alimentazione, come ad alimentazione , come ad es. lo SCRAM: es . lo SCRAM:

per questi per questi il rischio di incidente con grave rilascio di materiale

radioattivo nell’ambiente è valutato ~10-7 incidenti-reattore/anno

(40)

Riserve Uranio

Al costo di 1000

Al costo di 1000 $$ al chilo (al chilo (aumentoaumento costocosto finale ~50%) finale ~50%) si potrebbero si potrebbero recuperare 20x10

recuperare 20x10⁹⁹ ton dal mare!ton dal mare! (Ovunque nel terreno ci sono 4/5 mg di U (Ovunque nel terreno ci sono 4/5 mg di U per chilo; nel mare 3 o 4 milligrammi di uranio per tonnellata d

per chilo; nel mare 3 o 4 milligrammi di uranio per tonnellata d’’acqua )acqua )

La disponibilit

La disponibilit à à di uranio di uranio è è praticamente illimitata+FBR... praticamente illimitata+FBR...

L’uranio è un elemento non abbondante in natura, ma presente quasi ovunque anche se con concentrazioni diverse.

Le riserve di uranio certe Le riserve di uranio certe estraibili al costo di circa

estraibili al costo di circa 100 dollari al chilo sono 4 milioni di tonnellate 100 dollari al chilo sono 4 milioni di tonnellate (circa 70 anni di autonomia).

(circa 70 anni di autonomia).Si tratta di miniere con 50Si tratta di miniere con 50--500 mg U per chilo.500 mg U per chilo.

Costo U

Costo U ~5% costo~5% costo finalefinale Al costo di 260

Al costo di 260 $ al $ al chilochilo (aumento(aumento costocosto finale ~8%)finale ~8%)

ne sono disponibili circa ne sono disponibili circa

altre 20x10

altre 20x10⁶⁶ ton (350 anni)ton (350 anni)

(41)

Il costo del Nucleare

Costi in €/MWh

Nucleare Carbone CC Legno Eolico

Capital cost 13,8 7,6 5,3 13 40,1

O & M 7,2 7,4 3,5 8,2 10,0

Fuel 2,7 17,9 22,4 25,6 ^-

Emiss. Tr. - 16,2 7,0 ^- ^-

Totale 23(32)* 49,1 38,2 46,8 50,1

Nel Dicembre 2003 è stata ordinato dalla Finlandia un reattore da 1600 MW, costo ~3 miliardi di Euro, inizio lavori 2005 e prima EE in rete nel 2009.

Le argomentazioni avanzate per la scelta della centrale nucleare sono state:

l’adempimento degli impegni di Kyoto, la riduzione della dipendenza dall’import di elettricità ed i bassi e stabili costi di produzione.

(L’abbandono del nucleare in Europa aumenterebbe le emissioni di CO2 del 23% rispetto al 1990)

*(Stima EDF con ciclo chiuso delle scorie e smantellamento)

(42)

Energia nucleare: il futuro

• Ora bisogna definire requisiti e valutare

oggettivamente e quantitativamente i sistemi

proposti: reattori innovativi (Generation IV, FBR, ADS) e reattori evolutivi III+ (IRIS,MARS)

• Tra i requisiti, oltre a quelli ovvi di sicurezza ed economicità:

• Minimizzazione dei rifiuti

• Utilizzo ottimale delle risorse

• La non proliferazione

Ricerca&Sviluppo

(43)

Fusione

LA FUSIONE ALIMENTA IL SOLE E LE ALTRE STELLE.

Ogni secondo nel sole circa 700 milioni tonnellate di idrogeno si

trasformano in elio. Queste reazioni producono 4x10

²⁶

watt (!) di cui

meno di un miliardesimo cade sulla terra....e come già visto tale

piccola frazione di energia ≈ 9000 volte il fabbisogno mondiale!

...non la possiamo produrre noi!?

(l’Idrogeno l’abbiamo...)

Serve una Temperatura ~100 milioni di gradi! Enormi

problemi di confinamento!

(44)

Fusione

• E' POSSIBILE RIPRODURRE E CONTROLLARE I PROCESSI DI FUSIONE SULLA TERRA?

• La grande difficoltà della fusione consiste nel superare la forte repulsione elettrica ( legge di Coulomb)

Si utilizzano D e T per

schermare le cariche positive

(45)

Fusione: la via verso il reattore

Conf. magnetico: Tokamac Conf. Inerziale:

Pressioni di miliardi di atmosfere 1 mg di DT ≈ 85 kg di tritolo

A detta degli stessi ricercatori: la fusione può dare un

contributo nella seconda metà del secolo.

(46)

Produrre

Produrre gli stessi prodotti gli stessi prodotti ed avere gli stessi ed avere gli stessi servizi con meno

servizi con meno energia! energia!

•minor impatto sull’ambiente

•minori costi

Realizzabile con tecnologie già esistenti in settori quali la produzione ed il consumo di EE, edilizia, trasporti...

– COGENERAZIONE/TRIGENERAZIONE – CLIMATIZZAZIONE

– COIBENTAZIONE E/O ALTRI INTERVENTI EDILI – MOTORI ELETTRICI/INVERTERS

– ILLUMINAZIONE – ELETTRODOMESTICI

Efficienza Energetica

(47)

Principali consumi EE italiani

Motori: ~ 20 milioni, consumo ~ 145 TWh/anno (~45-50%)

(Meno del 2% delle ordinazioni in Italia per motori ad alta efficienza)

Se entro il 2010 si sostituissero tutti i motori installati fino a 90 kW con motori ad alta efficienza, si otterrebbe

un risparmio pari a 7,2 TWh/anno

Inverters:

Quando un motore alimenta macchine fluidodinamiche

(pompe/ventilatori) si varia usualmente la portata con valvole e serrande. E’ come guidare l’auto con acceleratore al massimo e ridurre la velocità agendo sui freni.

Inverter inserito a monte del motore ne varia la velocità ed i consumi in funzione del carico

Potenziale risparmio è oltre 12 TWh/a

Illuminazione:

consumi totali Italia ~ 36 TWh (~ 12-15%)

Utilizzando sorgenti luminose ed alimentatori di ultima generazione abbinati ad appropriati sistemi di regolazione/controllo, risparmi fino al 40-45% (15 TWh/a) Elettrodomestici: ~12-15% importanza utilizzo sistemi di classe A

Stand by, carica batterie, etc.: ~4% staccare o spegnere quando non si utilizzano

[Fonte CRF e Rapporto AEEG del 20/07/06 con rielaborazioni Assoutility]

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Efficienza Energetica: una nuova fonte di Energia!

• Con corretta informazione ed opportuni e

mirati investimenti ed incentivi, sono possibili significativi ed immediati risparmi!

• Es: motori efficienti, inverter ed illuminazione

“intelligente” possono risparmiare ~35TWh/a

• Oltre il 10% del fabbisogno nazionale!...

~EE importata dalla Francia prodotta da 7

reattori nucleari o svariate centrali a carbone

(oltre 30 milioni tonnellate di CO2 eliminate!)

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Risparmi energetici: noi!

•Diminuire di 1C la temperatura in casa in inverno: risparmio ~7% di combustibile che per una casa europea media equivale a ~200 Kg di CO2 (100 Euro/anno)

•Condivisione auto: se la casa dista 10 Km dal posto di lavoro (5000 km/anno) e condivido il viaggio, risparmio ~1Ton di CO2 (…e parecchi Euro…)

•Risparmia energia per scaldare l’acqua: preferire la doccia al bagno e no rubinetto se non serve. Risparmio medio: 50 mc/anno di metano -130kg/anno CO2

•Mangiare frutti di stagione coltivati in zona: si evita il riscaldamento delle serre, il trasporto ed il congelamento. Difficile da valutare…fa anche bene!

•Ridurre consumi per illuminazione: spegnere le luci quando non servono, usare lampadine a alta efficienza si risparmiano anche -150Kwh/anno -150Kg CO2

•Televisore, videoregistratore, computer, carica cellulari: quando non si usano, spegnerli! Estrarre la spina dei carica batteria -140 kWh/anno -140kg/anno CO2

www.eni.it/efficienza-

energetica/24-consigli.html

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Conclusioni

• La produzione mondiale è dominata dalle fonti fossili: di carbone ne abbiamo per un paio di secoli ma tra pochi anni (2010-2015) l’offerta di petrolio potrebbe non soddisfare più la domanda....

• Sembra che lo sfruttamento indiscrimanto delle fonti fossili stia influenzando il clima del pianeta e l’inquinamento origini gravi

danni e malattie per l’ambiente e per l’uomo.

• Le fonti rinnovabili, come un adeguato risparmio, ci possono aiutare, ma attualmente non possono sostenere da sole le richieste della nostra società altamente energivora...

• L’energia nucleare (fissione) può essere una fonte “inesauribile”

e dare un grosso contributo....mentre per la fusione dobbiamo

attendere almeno 50 anni.

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Considerazioni su 1 KWh...

• Con 1 KWh accendo una lampadina alogena qualche ora, un forno un paio d’ore ed un condizionatore anche meno....

• Per l’equivalenza tra energia e lavoro, è anche il lavoro necessario per portare 1 Ton a ~360 metri di quota…o salire a piedi in cima al Monte Bianco!

A carte scoperte sul tavolo dell’energia