energia - L`Innovazione Responsabile

Sostenibilità ambientale, nuovi stili di vita,
nuove opportunità, nuova crescita economica
con
Pino Tripaldi, Vincenzo Balzani, Antonio Galdo
Se pensi che
istruzione e cultura
siano costose,
prova l’ignoranza.
Derek Bok,
Harvard University, USA
Sostenibilità ambientale, nuovi stili di vita,
nuove opportunità, nuova crescita economica
RISORSE
energia
cibo
acqua
aria
ambiente
terreno
…
Se vuoi capire bene
un problema importante,
prima di tutto devi
guardarlo da lontano
Italo Calvino
Questo è il nostro pianeta
la Terra
Foto scattata
dalla sonda
Cassini--Juygens
Cassini
nel 2004,
quando si
trovava
presso gli anelli
di Saturno.
Earthrise
“We came all this way to explore the moon,
and the most important thing is that
we discovered the Earth”
L’astronave Terra
“passeggeri”: 7 miliardi
che diventeranno
8 miliardi nel 2025
l’ aumento è di
75 milioni all’ anno
ogni minuto nascono
32 indiani e 24 cinesi
vivere = usare energia
cibo
casa
trasporti
industrie
comunicazioni
…
Energia
Senza energia non si può fare nulla
Energia “nascosta”
Per “fare” una mucca di
5 quintali sono
necessari 6 barili (circa
1000 litri) di petrolio
National Geographic
Per “fare” 1 kg di carne
di vitello si consumano
“a monte”
7 litri di petrolio
Per far crescere pomodori di serra si consuma una quantità di
energia fino a 50 volte
maggiore del loro contenuto
energetico
Energia “nascosta”
Per fabbricare un PC
occorrono 1700 Kg di
materiali vari, di cui 240 Kg
di petrolio (energia)
Esso consuma 3/4
dell’’energia del suo ciclo
di vita prima ancora di
essere acceso
Nature Mater. 2004, 3, 287
Consumo di energia nella storia della storia delluomo
Oggi (2011) il mondo consuma
ogni secondo
220 ton di carbone
1000 barili di petrolio
96000 metri cubi di gas
60
Consumo di energia
50
Nel 1910 al mondo si consumavano
ogni secondo
32 ton di carbone
40
?
combustibili fossili,
rivoluzione industriale
30
20
10
lavoro manuale,
animali,fuoco,vento
0
-3000
Egypt
Greece
-2000
-1000
years
Rome
0
Beginning of
Christian era
1000
2000
Discovery of
America
3000
4000
energia
scienza e
tecnologia
Miniera di carbone
Pozzi di petrolio
Estrazione di gas in mare
Una grande città: Seul
Uno svincolo autostradale in Giappone
Un’isola artificiale
Industria chimica
Agricoltura industrializzata
Allevamento intensivo di bestiame
Inquinamento atmosferico a San Paolo
Discarica ad Abidjan (Costa d’Avorio)
2010
Scomparsa dei ghiacciai
Est coast USA
at night
Antropocene
(Paul Crutzen premio Nobel per la Chimica 1995)
Epoca storica iniziata
con l’uso dei combustibili
fossili, caratterizzata da
profonde “impronte”
lasciate dall’uomo sulla Terra.
Eaarth: Making a Life on a Tough New Planet
Bill McKibben
L’astronave Terra
Nell’era dell’antropocene
non siamo più
passeggeri passivi
dominiamo la
Natura
siamo nella cabina di
comando
La responsabilità è nostra:
dobbiamo custodire il pianeta
Il Mondo in cui viviamo
-
siamo su una astronave
dobbiamo vivere tutti assieme
fatta eccezione per l'energia solare, non possiamo sperare
di ricevere aiuti dall'esterno
le risorse dell'astronave sono limitate
siamo nella cabina di comando e abbiamo scienza e tecnologia
Consumo di energia nella storia della storia delluomo
Oggi (2011) il mondo consuma
ogni secondo
220 ton di carbone
1000 barili di petrolio
96000 metri cubi di gas
60
Consumo di energia
50
Nel 1910 al mondo si consumavano
ogni secondo
32 ton di carbone
40
?
combustibili fossili,
rivoluzione industriale
30
20
10
lavoro manuale,
animali,fuoco,vento
0
-3000
Egypt
Greece
-2000
-1000
years
Rome
0
Beginning of
Christian era
1000
2000
Discovery of
America
3000
4000
I combustibili fossili sono in via
di esaurimento
totale
Produzione petrolifera in Norvegia
(suddivisione in base ai tipi)
I combustibili fossili sono in via
di esaurimento
catastrofe
ecologica
oceano: 1.524 m
roccia sottostante:
3960 m
petrolio
Fino a che punto “conviene”?
Piattaforma Deepwater Horizon, BP, 2010
Effetto serra
Inquinamento
Mappa delle polveri sottili
danni al clima
danni alla salute
25%
consumi
70%
riserve
Baghdad, Ministero del Petrolio, Aprile 2003
Si raschia il terreno
contenente sabbie
bituminose poi si
lavorano queste sabbie per
ottenere petrolio.
Grande consumo di acqua e
distruzione del territorio
Petrolio non-convenzionale
Si iniettano nel terreno acqua e
sostanze chimiche sotto
pressione e a volte si usano
anche cariche di dinamite.
Inquinamento delle falde
acquifere, emissione di
metano nell’atmosfera, possibile
induzione di terremoti.
Gas non-convenzionale
Camion per il trasporto delle sabbie bituminose
trasporto delle sabbie bituminose
(notare sullo sfondo il disastro ambientale)
Il disastro
ambientale
causato dallo
sfruttamento dei
giacimenti di
petrolio
non-convenzionale
2001
2011
700 km2
http://earthobservatory.nasa.gov/Features/WorldOfChange/athabasca.php
Nature, February 21, 2013
Risorse minerarie
Nel 2011: 70 miliardi di tonnellate
(27 kg per persona al giorno!)
Gli elementi del mondo in cui viviamo
Fino al 1990, tutto ciò che c’era in una abitazione era
costituito da meno di 20 elementi.
Oggi in un telefonino ci sono più di 60 elementi diversi.
Gli elementi del mondo in cui viviamo
Elementi critici
Li: batterie
Pt, Ir, Rh,
Co, ecc:
catalizzatori;
celle a
combustibile
Terre rare
La: batterie
Dy: motori ibridi
Nd: magneti permanenti
Eu, In, Te: celle fotovoltaiche
Il 50% delle riserve e il 98% della produzione
di Terre rare sono in Cina
Strategie per contrastare la
scarsità di alcuni materiali
Fare con meno
Riusare
Riciclare
Sostituire
ieri
oggi
In un mondo con risorse limitate,
i consumi non possono crescere all’infinito
Disuguaglianza nell’uso delle
risorse energetiche
Un americano consuma energia come
due europei
una decina di cinesi
una quindicina di indiani
una trentina di africani
Gli Stati Uniti, con meno del 5% della popolazione
mondiale, consumano circa il 25% dell’’energia
Abitanti
in milioni
Automobili
ogni mille abitanti
USA
300
840
Cina
1300
40
India
1100
20
nano
Il governatore della California fa il
pieno nel suo Hummer SUV
Auto più piccole
da Cina, India, Italia, ,,,
“fusione”” FIAT-Chrysler
La Chrysler vende la FIAT 500 in USA
La FIAT vende il SUV Freemont in Italia (!)
L'impronta ecologica
"la superficie di Terra capace di fornire le risorse
necessarie al consumo quotidiano di una persona e di
smaltirne i rifiuti”
biocapacità: 1,8 ettari per persona
media mondiale consumi: 2,2 ettari per persona
Cittadino
americano (USA)
tedesco
italiano
cinese
indiano
eritreo
Ettari per persona
9,5
4,8
3,8
1,5
0,8
0,3
Insostenibilità sociale
Timothy D. Cook, C.E,O. della Apple, ha
uno stipendio di 360 milioni di dollari all’anno,
un milione di dollari al giorno, 12 dollari al secondo.
46 milioni di americani (15% della popolazione)
vivono con buoni pasto (food stamps) forniti dallo
Stato
New York Times, 16 aprile 2012
Insostenibilità sociale
-Tronchetti Provera (Pirelli) nel 2011 ha guadagnato
22,7 milioni di euro (61 mila euro al giorno)
pari allo stipendio di circa 1000 dei suoi dipendenti.
- Geronzi (Generali)
17,8 milioni di €
-Guarguaglini (Finmeccanica) 11,3
-Montezemolo (FIAT)
5,6
-Scaroni (ENI)
4,8
-Conti (ENEL)
4,3
- Stipendio di un operaio
0,02
La Repubblica, 4 maggio 2012
insostenibilità sociale
Nella Comunità
Europea gli
agricoltori ricevono un sussidio
di 3 € al giorno
per ogni mucca
che allevano.
“C'era un uomo ricco,
che vestiva di porpora
...ho
avuto
fame
e di bisso e tutti i
e non
mi
giorni
banchettava
avete dato
lautamente.
Un
di
damendicante,
mangiare,
nome Lazzaro, giaceva
ho
avuto
sete
alla sua porta, coperto
e piaghe,
non mibramoso di
di
avete di
dato
sfamarsi
quello che
cadeva
dalla mensa
da bere,
… del
ricco."
Matteo
25,19-21
31-45
Luca 16,
…, ero straniero
e non mi avete accolto, …
Mappa basata sulla
ricchezza
Matteo 25, 31-45
Survivors rescued by tunny nets close to the costs of southern Italy
Antico proverbio
La sola differenza
fra un ottimista ed
un pessimista
è che il secondo è meglio
informato
Energia nucleare
Non è economicamente conveniente
Produce scorie radioattive
Le centrali sono difficili da smantellare
Ha un alto grado di pericolosità
Favorisce la proliferazione di armi nucleari
Complica le relazioni fra gli Stati
Aumenta la disuguaglianza fra le nazioni
Consumo di energia nella storia della storia delluomo
Oggi (2011) il mondo consuma
ogni secondo circa
60
50
Consumo di energia
I combustibili
fossili si stanno
esaurendo.
220 ton di carbone
1000 barili di petrolio
96000 metri cubi di gas
Nel 1910 al mondo si consumavano
ogni secondo
32 ton di carbone
40
L’uso dei combustibili
fossili causa danni alla
salute e all’ambiente.
combustibili fossili,
rivoluzione industriale
30
E’ necessario
sviluppare forme
di energia
alternative
20
10
lavoro manuale,
animali,fuoco,vento
0
-3000
Egypt
Greece
-2000
-1000
years
Rome
0
Beginning of
Christian era
1000
2000
Discovery of
America
3000
4000
Requisiti richiesti alla fonte energetica
necessaria per custodire il pianeta
- abbondante
- inesauribile
- ben distribuita
- non pericolosa per l’uomo
l uomo e per il pianeta
(né oggi, né in futuro)
-capace di:
favorire lo sviluppo economico
colmare le disuguaglianze
favorire la pace
Energia solare e altre rinnovabili
Energia solare diretta
Calore
Energia elettrica
Energia chimica
Energie solare indiretta
Idroelettrica
Eolica
Biomasse
Gradienti di temperatura (oceani)
Energia geotermica
Energia dalle maree
Eolico
GW
250
In Cina, alla fine del
2012, l’eolico ha superato
il nucleare
200
150
100
2012 : energia generata pari
a 90 reattori nucleari
50
0
1996
1998
2000
2002
2004
Anni
2006
2008
2010
nuclear
wind
Nel 2020 la Cina raggiungerà i 200.000 MW
di potenza eolica
Previsione della
energia elettrica
producibile con l’eolico
Energia elettrica
consumata nel 2010
L’astronave Terra
- La Terra riceve dal Sole in 1 ora una quantità di energia
pari a quella che l’umanità consuma in 1 anno!
- Il Sole brillerà per 4,5 miliardi di anni!
- L’energia solare è ben distribuita su tutta la Terra.
Mosca 0.8
Londra 1.0
Roma 1.5
L’energia solare è diffusa su tutti i luoghi della Terra
Requisiti richiesti alla fonte energetica
necessaria per custodire il pianeta
- abbondante
- inesauribile
- ben distribuita
- non pericolosa per l’uomo
l uomo e per il pianeta
(né oggi, né in futuro)
-capace di:
favorire lo sviluppo economico
colmare le disuguaglianze
favorire la pace
Fino ad oggi lo sviluppo della civiltà si è basato
sul fuoco generato prima dalla legna e poi dai
combustibili fossili.
Nel futuro, lo sviluppo delle civiltà sarà
alimentato da un nuovo fuoco, la luce del sole
Il fuoco vecchio si otteneva scavando
Il nuovo fuoco scende dall’alto
Il fuoco vecchio era scarso
Il nuovo fuoco è abbondante
Il fuoco vecchio era locale
Il nuovo fuoco è dappertutto
Il fuoco vecchio finiva
Il nuovo fuoco non finisce mai
La transizione dai combustibili fossili alla
energia solare creerà un’economia più forte
e un ambiente più sano
Conversione dell’’energia solare
Combustibili
(biomasse,
fotosintesi artificiale)
Elettricità
(pannelli fotovoltaici,
metodi a concentrazione)
Calore
(pannelli termici)
Acqua calda solare
3 m2 per
famiglia
- Potenza installata nel mondo: 220 GW (65% in Cina)
- Collettori installati: in Austria: 512 m2/1000 abitanti
in Italia:
34 m2/1000 abitanti
-Aumento annuale: circa 500.000 m2 in Germania,
circa 125.000 m2 in Italia
GW
Fotovoltaico
70
60
2012 nel mondo: energia generata
pari a 15 reattori nucleari
50
40
30
20
In Italia, la potenza fotovoltaica installata nel
2011 genera una quantità di energia equivalente a
quella di una centrale nucleare da 1600 MW.
10
0
1996
1998
2000
2002
2004
Anni
2006
2008
2010
Grid Connected
$3811MM
60%
51%
pompa elettrica solare
Nei paesi del Terzo
Mondo, dove manca
un’infrastruttura per
la produzione e
distribuzione
dell’elettricità, i
pannelli fotovoltaici
possono costituire
una soluzione, rapida
ed efficace per
fornire energia
elettrica a due
miliardi di persone.
Energie rinnovabili
cubi grigi: potenzialmente disponibile
Consumo
di energia
totale mondiale
cubi bianchi: tecnicamente utilizzabile
elettricità
Il processo fotovoltaico ha un’efficienza del 15-20%,
cento volte più alta dell’efficienza della fotosintesi naturale
calore
combustibili
energie rinnovabili
sole, vento, acqua,
terra, mare
energia per usi finali
elettricità, calore,
combustibili
dispositivi, congegni, apparati
(celle FV, turbine eoliche, pompe, batterie, ecc.)
metalli e altri materiali
che si trovano sulla Terra
Tavola Periodica degli Elementi
Elementi critici
Li: batterie
Pt, Ir, Rh,
Co, ecc:
catalizzatori;
celle a
combustibile
Terre rare
La: batterie
Dy: motori ibridi
Nd: magneti permanenti
Eu, In, Te: celle fotovoltaiche
Il 50% delle riserve e il 98% della produzione
di Terre rare sono in Cina
Monumento alle Terre Rare nel campo eolico
di Damao, Cina
“La casa delle terre rare ti dà il benvenuto”
Strategia energetica europea
(“pacchetto” 20-20-20)
200
180
risparmio e efficenza
Mtep
160
140
120
100
80
fonti convenzionali
(combusibili fossili)
60
40
energie rinnovabili
20
0
2006
2010
2020
2020
rinnov abili
c onv enzionale
2030
2030
eff ic ienz a
Road Map European Climate Foundation:
nel 2050, 80% dell’energia da fonti rinnovabili
Attualmente viviamo nella cosiddetta
“civiltà” dell’usa e getta
La nostra economia è basata sul continuo
aumento dei consumi, ma un pianeta “finito”
non può sostenere un’espansione senza limiti
The MIT press
sostenibilità
ecologica
Insostenibilità
ecologica
risparmio
spreco didi
materiali e di
risorse
Il nostro modello di sviluppo
non è sostenibile:
modello
di
sviluppo
(risorse limitate, eccessivo
accumulosostenibile
di rifiuti, problemi
consumismo
efficienza
ecologici e sociali)
energie
combustibili
rinnovabili
fossili
La civiltà
dell’usa,
ripara,eriusa
La “civiltà”
dell’usa
gettae ricicla
Tre verità scomode
1. Dobbiamo vivere tutti assieme sull’astronave
Terra. Dobbiamo custodirla bene
2. Le risorse disponibili nell’astronave sono limitate;
qundi dobbiamo usarle con molta cura e dobbiamo
riusarle e riciclarle per quanto è possibile.
3. Le risorse debbono essere distribuite in modo più
equo fra tutti i passeggeri.
Bugie rassicuranti
-Non è necessario risparmiare energia
- Non preoccupatevi troppo dell’inquinamento,
la tecnologia risolverà tutti i problemi
- L’effetto serra ed i cambiamenti climatici se
li sono inventati gli scienziati
- Il nucleare è la soluzione ideale per il
problema energetico.
-Per fare star meglio i poveri bisogna che
prima i ricchi diventino ancora più ricchi
………………………….
Agisci sempre
come se le tue azioni
facessero la differenza.
La fanno.
William James
Il politico e lo statista
Il politico guarda
alla sua nazione e alle
prossime elezioni,
lo statista guarda invece
a tutta la Terra e anche alle
prossime generazioni.
Concern for
man himself
and his fate
must always
constitute
the chief
objective of
all scientific
endeavors.
Never forget
this in the
midst of your
diagrams and
equations.
A. Einstein
Se conoscessi
tutti i misteri
e tutta la
scienza,
e possedessi
la pienezza
della
fede così da
trasportare le
montagne, ma
non avessi la
carità, non
sono nulla.
San Paolo
Ottobre 2012
Governo Monti, ministro Passera
Già concessi:
-97 permessi di ricerca in
terra e 21 in mare
-Presentate istanze per
altri 75 permessi di ricerca
in terra e 40 in mare.
-Sono interessate 50
società petrolifere
18 ottobre 2009
senza
fotovoltaico
6 ottobre 2011
con
fotovoltaico
Volume scambiato off-ipex (MWh)
Prezzo orario di fornitura (€/MWh)
Volume scambiato on-ipex (MWh)
Prezzo medio giornaliero (€/MWh)