L`energia ed il futuro delle fonti rinnovabili
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L`energia ed il futuro delle fonti rinnovabili
L’energia ed il futuro delle fonti rinnovabili Francesco Gonella Dipartimento di Chimica Fisica Università Ca’ Foscari Venezia [email protected] 1 FONTI ENERGETICHE ! fonti “tradizionali” (fonti fossili) • • • carbone petrolio gas naturale ! fonti rinnovabili • • • • • • biomassa idroelettricità eolica solare geotermia idrogeno ! nucleare “! efficienza” 2 FONTI FOSSILI energia “concentrata” ! il tempo per “immagazzinare” l’energia è molto più lungo del tempo di utilizzo " economica " facile da trasportare Principali impieghi delle fonti primarie per settore (%) " ma si esaurisce petrolio carbone gas " e inquina naturale trasporti 52 - - produzione di elettricità 6 63 35 industria 8 25 18 altri settori 12 3 36 usi non energetici 14 1 6 ! sostituire le fonti fossili impone di ripensare a tutta la rete energetica 3 FONTI RINNOVABILI Biomassa ! vegetazione ! legname ! derivati ! sterco secco Copre circa il10% della domanda mondiale Nei PVS, 35%-90% vantaggi problemi Biocarburanti problemi # disponibilità di aree immense # disponibilità di acqua # impatto sull’economia locale (“spiazzamento alimentare”) emissioni di gas serra minori # sistemi di raccolta e trasporto # tecnologie di trasformazione # disponibilità dei campi coltivati # disponibilità di acqua # impatto sulla biodiversità # impatto sulla fertilità dei suoli 4 FONTI RINNOVABILI Idroelettricità 18% del totale di produzione elettrica mondiale vantaggi problemi # riduzione di inquinanti # vantaggi tecnici gestionali # disponibilità della fonte in vaste regioni # bassi costi di produzione # elevati investimenti iniziali # impatto ambientale (erosione e sedimentazione, spostamento di popolazioni) ! Non più che raddoppiabile ! Microgenerazione (piccoli impianti) 5 FONTI RINNOVABILI Energia eolica vantaggi # # costi in via di riduzione riduzione di inquinanti problemi # disponibilità di aree # intermittenza fonte # efficienza ! di nicchia (realtà locali) ! microgeneratori 6 FONTI RINNOVABILI Solare ! termico ! fotovoltaico Capacità di generazione elettrica da fonte solare paese MW Germania 2500 Giappone 1700 Stati Uniti 620 India 120 Cina 100 Australia 70 Italia 58 7 SOLARE collettori parabolici lineari 8 SOLARE collettori a torre 9 fotovoltaico vantaggi problemi # # # disponibile in tutte in tutte le aree del mondo riduzione di inquinanti alto potenziale di sviluppo tecnologico (! ricerca) # # # utilizzo di siti condizioni climatiche, buio notturno costi # tecnologie non ancora esplorate ! sviluppabile 10 FONTI RINNOVABILI Idrogeno (N.B.: non è propriamente una fonte, quanto un “vettore energetico”) vantaggi problemi # prodotto da una pluralità di fonti # impatti ambientali nulli o molto ridotti # potenzialmente utilizzabile su larga scala # sviluppo delle tecnologie occorrenti a sua produzione, estrazione, trasporto, accumulo ed utilizzo 11 NUCLEARE (FISSIONE) [1] International Atomic Energy Agency, “International Status and Prospects of Nuclear Power”, 2008; [2] Massachusetts Institute of Technology, “The Future of Nuclear Power: an Interdisciplinary MIT Study”, MIT Press, 2003; [3] International Energy Agency, World Energy Outlook 2006; [4] L. Maugeri, “Con Tutta l’Energia Possibile”, Sperling & Kupfer 2008. 12 I “nodi” del nucleare $ $ $ $ $ $ • • • • • costo, ovvero la reale convenienza economica del nucleare; sicurezza degli impianti; smaltimento dei rifiuti nucleari; controllo sulla non-proliferazione parallela di armamenti nucleari; efficacia del nucleare nell’abbattimento delle emissioni di gas-serra; disponibilità effettiva di combustibile nucleare (soprattutto uranio). gestione continuata del combustibile nucleare; mantenimento della fiducia pubblica nell'energia nucleare; disponibilità di forza lavoro in possesso delle necessarie competenze; gestione e accettazione del trasporto di combustibile nucleare; accertamento sull'accettabilità delle infrastrutture delle nazioni. 13 " " " " 439 reattori nucleari operativi al mondo (disseminati in 30 nazioni); 14 % di contributo alla fornitura mondiale di elettricità; 6,5 % di contributo all'energia totale utilizzata nel mondo; 33 reattori in costruzione, dei quali: 21 in Estremo Oriente o nell'Est europeo; 8 in Africa; 2 in Europa occidentale; 1 in Nord America. REGIONE 2007 2010 2020 2030 scenario “low” scenario “high” scenario “low” scenario “high” scenario “low” scenario “high” 113.2 113.5 114.5 121.4 127.8 131.3 174.6 4.1 4.1 4.1 6.9 7.9 9.6 20.4 Europa Occidentale 122.6 119.7 121.3 92.1 129.5 73.9 150.1 Europa Orientale 47.8 48.2 48.3 72.1 94.7 81.2 119.4 Africa 1.8 1.8 1.8 3.1 4.5 4.5 14.3 Medio Oriente e Sud Asia 4.2 7.6 10.1 12.5 24.3 15.9 41.5 Sudest Asiatico e Pacifico 0 0 0 0 1.2 1.2 7.4 Estremo Oriente 78.5 81.3 83.1 129.2 151.8 155.7 219.9 TOTALE MONDIALE 372.2 376.3 383.1 437.4 541.6 473.2 747.5 Nord America America Latina scenari limite IAEA per la capacità di generazione di energia elettrica da nucleare (in GW) ! La scelta nucleare non è una “scelta condivisa” ! A livello globale non è destinata a pesare significativamente 14 Il costo del nucleare • a impianto funzionante oggi; • a impianto funzionante con tecnologie in sviluppo ma non disponibili oggi; • in presenza o meno di politiche di incentivo; • inclusi costi reali di allestimento; • inclusi costi di dismissione o smantellamento; • tenendo conto dei vari scenari sull’andamento futuro del mercato dei rispettivi combustibili e/o materiali e/o tecnologie. messa in opera spesa di costruzione centrale nucleare raffreddata ad acqua da 1000 MW ! 1,5 miliardi di ! (calcolo parametrizzato su un tempo convenzionale (engineering-based) di 5 anni) tempo di costruzione (in Occidente, reattori dell’ultimo quinquennio) ! 9 anni tempo reale di messa in opera, compresa burocrazia e allacciamenti a rete ! 16,6 anni ! Nessun finanziatore privato investe nel nucleare 15 dismissione " reattori finora spenti nel mondo ! 117 " reattori completamente smantellati con siti messi a disposizione per uso pubblico ! 10 " reattori parzialmente smantellati e isolati per immagazzinamento a lungo termine ! 18 Costo di smantellamento di una centrale nucleare raffreddata ad acqua ! 400 milioni di ! Costo di smantellamento di una centrale nucleare a gas ! 2 miliardi di ! stoccaggio rifiuti nucleari spesa (USA) per l’individuazione del sito geologico a Yucca Mountain (Nevada) ! 5,4 miliardi di ! spesa prevista (dip. dell’Ambiente USA) per la sua messa in opera ! 70 miliardi di ! costo del combustibile Il 40% delle richieste di uranio vengono soddisfatte (dati 2008) da fornitori secondari -uranio immagazzinato o materiale ex-militare- e da materiali riciclati In 5 anni aumentato di circa 10 volte 16 Costo di risorsa Gli stanziamenti della ricerca per le fonti rinnovabili sono stati negli ultimi decenni grandemente penalizzati a favore del nucleare 17 La sicurezza del nucleare " sicurezza tecnica degli impianti " sicurezza degli impianti a seguito di negligenze o errori umani; " sicurezza rispetto ad attacchi terroristici; " sicurezza nella gestione dei rifiuti radioattivi; " sicurezza rispetto a commercio di materiale per armamenti nucleari. Riguardo alla frequenza di accadimento di un incidente con conseguenze per la popolazione, le stime concordano nel quantificarla come virtualmente nulla, ma solo nel caso che tutto venga messo in opera, manutenuto e gestito in modo ottimale In Francia, soltanto nel mese di luglio 2008, si sono verificati 4 incidenti a impianti nucleari (Tricastin 2 volte, Romans-sur-Isère, Rhône Valley) “...una catena di malfunzionamenti e di negligenze umane...” 18 " sicurezza tecnica degli impianti " sicurezza degli impianti a seguito di negligenze o errori umani; " sicurezza rispetto ad attacchi terroristici; " sicurezza nella gestione dei rifiuti radioattivi; " sicurezza rispetto a commercio di materiale per armamenti nucleari. il gruppo di lavoro del MIT afferma che “Il livello a cui gli impianti nucleari debbano essere messi in grado di resistere a possibili attacchi terroristici deve ancora essere attestato”. “La minaccia di una proliferazione di armi nucleari legata alla produzione e al commercio illegale di uranio arricchito o di plutonio è altissima”. Secondo il MIT la ricerca progettuale dovrebbe prendere in considerazione solo quella tecnologia che non produca -durante il normale funzionamento- materiale utilizzabile per armamenti. “Il ciclo chiuso correntemente utilizzato in Europa Occidentale e Giappone, detto PUREX/MOX, non soddisfa a questo criterio”. 19 " costi iniziali altissimi; " rischi finanziari troppo alti per attirare investitori; " tempi lunghissimi di attuazione; " costi enormi per la dismissione e lo smaltimento delle scorie; " sicurezza; " “drenaggio” non sostenibile di fondi dedicabili allo sviluppo di fonti alternative o a programmi di risparmio energetico; Nella sezione conclusiva del suo documento, il gruppo di lavoro del MIT afferma che “Non abbiamo trovato, e sulla base delle nostre conoscenze attuali non crediamo sia realistico aspettarci, che vi siano nuovi reattori e nuove tecnologie sul ciclo del combustibile in grado di risolvere contemporaneamente i problemi dei costi, della sicurezza, dei rifiuti e della proliferazione di armamenti”. La possibilità che il nucleare rappresenti per il nostro Paese un vantaggio economico nel breve-medio termine è inesistente 20 Efficienza energetica convenienza economica %! convenienza ambientale Rocky Mountain Institute (Snowmass, Colorado) * Isolamenti in schiuma poliuretanica * Pannelli solari * Ventilazione forzata * Finestre a doppi vetri con Kripton la casa consuma circa come una lampadina da 100 W … ma produce circa 5 volte tanta energia … … ed è costata meno di una casa con impianto di riscaldamento tradizionale (1984!) 21 Gruppo di lavoro sulle fonti rinnovabili del G8 Raccomandazioni per i paesi membri G8 • aumentare ricerca e sviluppo • cooperare nella ricerca e sviluppo con i PVS • incoraggiare grandi industrie utilizzo sistemi energetici rinnovabili • utilizzare la loro influenza nella programmazione energetica • assicurare adeguato livello di esperti nelle agenzie e negli uffici nazionali • integrare considerazioni ambientali nei programmi di investimento • attrattività di capitali privati tramite facilitazioni fiscali • rimozione degli aiuti alle fonti tradizionali 22 UE: “Verso una strategia europea di sicurezza dell’approvvigionamento energetico” Fonti rinnovabili richiedono 1. politiche di incentivazione strumenti fiscali per orientare la domanda, l’utilizzo razionale e la diversificazione energetica 2. priorità allo sviluppo delle fonti rinnovabili ricerca investimenti 3. trasformazione del sistema energetico operatori di mercato ! economia infrastrutture tecniche ! tecnologia ! politica infrastrutture istituzionali 23 QUALCHE CONCLUSIONE “Occorre finanziare i filoni di ricerca che puntino soprattutto a superare i limiti principali delle fonti rinnovabili, anche quando i loro risultati non appaiano a portata di mano” (L.M.). La tipologia di energia dalle FR impone cambio profondo di sistemi, reti, abitudini Non è realistico né possibile abbandonare le fonti fossili nel medio-breve termine $ $ spostare utilizzo petrolio sui soli trasporti introdurre divieti di circolazione e consumo* 24 QUALCHE CONCLUSIONE Sono necessari interventi normativi urgenti, massicci e capillari per migliorare l’efficienza di utilizzo dell’energia, che costituisce a tutt’oggi la fonte alternativa più potente e meno costosa E’ necessario investire nella ricerca riguardo alla gestione integrata delle reti energetiche e delle infrastrutture, e nello sviluppo delle tecnologie per lo sfruttamento delle fonti rinnovabili E’ necessario uno sforzo di coordinamento a livello -normativo- internazionale 25 principali fonti ENEA (www.enea.it) Ministero dello Sviluppo Economico (www.sviluppoeconomico.gov.it/) Ministero per la P.A. e l’Innovazione (www.innovazione.gov.it/) European Union database (europa.eu/pol/env/index_it.htm) http://cordis.europa.eu/indicators/publications.htm G8 panels reports (www.fco.gov.uk/) International Energy Agency (www.iea.org/) Joint Research Centre (www.jrc.cec.eu.int/) Worldwatch Institute (www.worldwatch.org/) Intergovernmental Panel on Climate Change (www.ipcc.ch/) California Institute of Technology (pr.caltech.edu/periodicals/EandS/) Time Magazine (www.time.com/time/) Scientific American (scientificamerican.com/) The Economist (www.economist.com/) 26