160623.2A l`uomo e l`energia

24/06/2016
L’UOMO
E LE FONTI
DI ENERGIA
Un#esempio#di#disinformazione
Trivella:/strumento)utilizzato)
per)perforare)il)suolo)
in)profondità
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1
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Oggetto/della/presentazione
! Questa)presentazione)si)propone)di)analizzare)le)fonti)
primarie)di)energia)fossili)e)rinnovabili e)i)loro)contributi)
attuali)nel)bilancio)energetico)globale
! In)secondo)luogo,)la)presentazione)intende)analizzare)le)
fonti)di)energia)che)il)genere)umano)ha)usato)nel)corso)
dei)millenni,)ed)usa)attualmente,)per)soddisfare)i)propri)
fabbisogni)energetici
! Infine)saranno)esaminate)le)prospettive)future)di)tutte)le)
fonti)energetiche
3
L’energia/motore/della/vita
L’energia)è)il)motore)della)vita)sulla)terra
Nessun)essere)vivente)può)esistere)senza)energia
È)noto)che)l’essere)umano)consuma)energia)
anche)quando)è)a)riposo)(metabolismo)basale)
In)media,)un)adulto)a)riposo)consuma)circa)20E25)
Kilocalorie)al)giorno)per)kg)di)peso)corporeo.
Per)un)uomo)di)75)kg)ciò)corrisponde)a)circa)
1500E1800)Kilocalorie)giornaliere
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2
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Attività/umane
e/fonti/di/energia
Ogni)attività)umana)richiede)la)disponibilità)di)energia
"
"
"
"
"
"
"
Viaggiare)e)trasportare)merci
Costruire)ponti,)strade,)palazzi,
Produrre)beni)di)consumo)(automobili,)elettrodomestici,)
Comunicare
Coltivare)la)terra
Condizionare)e)illuminare)gli)ambienti
Conservare)e)cucinare)i)prodotti)alimentari
Sono)esempi)di)attività)che)necessitano)di)energia) per)
poter)essere)svolte
5
Classificazione#delle#fonti#di#energia
Si)definiscono)Fonti)Primarie)di)energia)le)fonti)direttamente)
disponibili) in)natura,)ossia)non)derivanti)da)altre)fonti)di)energia
Le)fonti)primarie)sono)consumate)direttamente)o)sono)
trasformate)in)prodotti)derivati)(es.)benzina)dal)petrolio))oppure)in)
altre)forme)di)energia)(es.)elettricità)dal)metano)nelle) centrali)
termoelettriche)
Il)consumo)annuale) di)fonti)primarie)(consumo)primario))misura)la)
disponibilità) di)energia)di)una)Nazione
Le)fonti)primarie)si)possono)classificare)in
"
Combustibili) fossili
"
Fonti)rinnovabili
Analizziamo)in)dettaglio) le)2)categorie
6
3
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Combustibili#fossili
Sono i seguenti
Petrolio
Carbone
Gas naturale (metano)
In aggiunta, una nuova fonte ha acquisito
importanza crescente negli ultimi anni:
Rocce e sabbie bituminose (shale oil, shale gas )
Le risorse stimate di shale oil e gas sarebbero
immense ma la tecnologia di sfruttamento
(fracking) comporta pesanti impatti ambientali
7
Fonti#rinnovabili
Sono)fonti)di)energia) derivanti)da)processi)naturali)
che)non)comportano)il)consumo)di)combustibili)fossili
Sono)inesauribili,)ossia)non)si)esauriranno) in)tempi)
comparabili)con)quelli)di)esistenza)del)genere)
umano
Il)loro)utilizzo)non)contribuisce)alla)crescita)della)CO2
nell’atmosfera
Sono)anche)denominate) FER)(Fonti)di)Energia)
Rinnovabili)
8
4
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Principali#Fonti#Rinnovabili
Solare)termica)(a)bassa)temperatura)
Solare)termodinamica)(ad) alta)temperatura)
Solare)fotovoltaica
Eolica
Idroelettrica
Geotermica
Biomasse)(legna,)rifiuti/residui)agricoli,)boschivi,)
“pellets”)ecc))e)loro)derivati)(biocombustibili)
Biogas)(di) discarica,)dai)processi)di)depurazione) e)di)
fermentazione)anaerobica) di)materiale)organico) animale)
e)vegetale)
Altre/fonti/(maree,/moto/ondoso/ecc)/per/ora/sono/poco/rilevanti
9
Origine#delle#FER
Eolica
Solare termica
Solare termodinamica
Solare fotovoltaica
Idroelettrica
Biomasse
Provengono tutte dall’energia irradiata dal sole e
assorbita dalla Terra
Geotermia è di provenienza endogena terrestre
Biogas poiché deriva da processi di fermentazione
anaerobica di materie organiche, indirettamente
viene dall’energia solare
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Fonti#Rinnovabili#considerate#obsolete
Energia/ umana
Energia/ animale
Energia/ idraulica/come/fonte/di/energia/ meccanica
Energia/ eolica/per/ i/trasporti/marittimi/e/come/fonte/
di/energia/ meccanica
Tali fonti hanno avuto grande importanza nel passato,
ma ora il loro ruolo è modesto, anche se in alcuni casi
sono tuttora in uso
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E#l’idrogeno?
L’IDROGENO NON È
una fonte primaria rinnovabile
Non esiste un processo naturale che lo generi in
quantità significative
E NON È NEANCHE
una fonte primaria fossile
Non esistono giacimenti di idrogeno
MA ALLORA COS’È?
È un “Vettore Energetico”
Può essere usato per stoccare/trasportare
energia prodotta anche da fonti rinnovabili
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Impianti#per#lo#sfruttamento#delle#FER
Nelle/prossime/trasparenze
vedremo/lo/schema/di/principio
di/alcuni/impianti/per/lo/sfruttamento
delle/energie/rinnovabili
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EOLICO
14
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Una#pala#del#generatore
Lunghezza///////////30/m/circa
Peso/////////////////////5500/kg
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SOLARE TERMICO
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SOLARE FOTOVOLTAICO
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IDROELETTRICO
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GEOTERMIA
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BIOMASSE
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BIOGAS
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Le/fonti/di/energia
nella/storia/del/Genere/Umano
Quali/fonti/di/energia/usavano/i/nostri/antenati?
Per/rispondere/a/questa/domanda/prenderemo/in/
considerazione/i/diversi/settori/che/costituiscono/
la/civiltà/umana
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Viaggiare#e#trasportare#merci
"
Per)via)di)terra
I)nostri)antenati)usavano)2)fonti)di)energia:
!
!
"
Le)gambe,) ossia)energia) umana,
Buoi,) muli,) asini,) cavalli,) ecc.)ossia)energia) animale
Per)mare
Si)usavano)2)fonti)di)energia:
! I)rematori,)ossia)ancora)energia)umana,
! Le)vele,)ossia)energia)eolica
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Costruire#ponti,#strade,#edifici#ecc
Per)le)attività)costruttive)si)usavano:
! Gli)schiavi,)i)prigionieri)di)guerra,) le)frange) più)
modeste)della)popolazione,)ossia)energia) umana
! Animali)vari)per)movimentare)in)cantiere)carichi)
pesanti,)ossia)energia) animale
24
12
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Produrre#beni#durevoli#e#di#consumo
La)produzione)di)beni)durevoli)e)di)consumo)avveniva)
ovviamente)su)base)artigianale
Tessuti,)attrezzi)da)lavoro,)utensili,)vasellame,)oggetti)di)
arredamento)ecc.)venivano)prodotti)da)operai)e)artigiani,)ossia)
con)energia)umana
Per)macinare)cereali)e)olive)si)usavano:
! mulini)azionati)dall’acqua)o)dal)vento,)ossia)energia)
idraulica)(ruote)idrauliche))o)eolica
! macine)azionate)da)schiavi)o)animali, ossia energia)umana)
o)animale
I)mulini)ad)acqua)e)a)vento)erano)usati)in)generale)per)produrre)
energia)meccanica.)Nel)Medioevo)tali)macchine)arrivavano)a)
potenze)di)1E2)kW
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Macina#a#clessidra#per#i#cereali
Ostia/Antica/– locale/delle/macine
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Coltivare#la#terra
Tutte)le)attività)relative)al)ciclo)di)produzione)dei)prodotti)
agricoli)venivano)svolte)dai)contadini)con)l’ausilio) degli)animali
Sfortunatamente) per)i)nostri)antenati,)non)esistevano)ancora)
motozappe,)trattori,)mietitrebbia
Quindi)le)energie)usate)erano,)ancora)una)volta
! Energia)umana
! Energia)animale
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L’energia#termica
Tutte)le)fonti)di)energia) finora)elencate)possono)essere)
genericamente) definite)“meccaniche”
Tuttavia)i)nostri)antenati)avevano)bisogno)anche)di)
calore,)ossia)energia) termica,)ad)esempio)per:
"Fondere) e)lavorare) i)metalli
"Riscaldare)e)illuminare)gli)ambienti
"Cuocere) terrecotte,)ceramiche,)mattoni)ecc
"Lavorare) il)vetro
"Cucinare
"Altre)applicazioni)
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Fonti#di#energia#termica#(1/2)
Con) quali)fonti)di)energia) i)nostri)antenati)producevano)
calore)e)luce?
La)risposta)è)semplice
!Legna
!Carbone) di)legna
!Scarti)agricoli
!Residui)boschivi
!Deiezioni)essiccate)di)erbivori)(sterco)
!Oli,)cere,)grassi)animali)e)vegetali)per) l’illuminazione
Tutti)questi)materiali)oggi)sono)denominati) “Biomasse”
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Fonti#di#energia#termica#(2/2)
Il)carbone) di)legna)era) prodotto)a)partire)dalla)legna)
(carbonaie)) quindi) non)era) un)combustibile)alternativo
Lo)sterco)di)erbivori)fu)estensivamente)usato)in)molte)
regioni) del)mondo:
! Sterco)di)bisonti)negli)USA)(“legna)di)bufalo”))nell’800
! Sterco)di)lama)in)Sudamerica
! Sterco)di)yak)in)Tibet
! Sterco)di)mucche,)buoi)ecc.)in)Asia)e)in)India,)dove)viene)
usato)ancora)oggi
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Riassumendo
I/nostri/antenati,/per/ soddisfare/il/fabbisogno/di/
energia,/ usavano/le/fonti/seguenti:
!Energia) umana
Energie/
!Energia) animale
!Energia) eolica
meccaniche
!Energia) idraulica
!Legna) e)biomasse
Energia/
termica
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Una#caratteristica#comune
Tali)fonti)di)energia,) sebbene) molto)diverse)tra)loro,)
hanno) tutte)una)caratteristica)che)le)accomuna
Sono)tutte)energie…
Rinnovabili
Quindi)il)modello)di)civiltà)dei)nostri)antenati)era)
basato)interamente)su)energie) rinnovabili
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16
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Combustibili#fossili:#il#carbone
Il)carbone) è)noto)fin)dall’antichità
!I)cinesi)lo)usavano)2000)anni) fa)per) produrre) ferro
! nel)Nord)Europa) era) in)uso)già)dal)XIII)secolo
Il)suo)uso)massiccio)iniziò)verso)la)fine)del)XVI)secolo)
in)Inghilterra,)dove)la)deforestazione)aveva)provocato)
una)grave) carenza)di)legname
Il)trattamento)termico)del)carbone) (carbon)coke))lo)
rese)adatto)all’utilizzo)negli)altiforni,)mentre) il)gas)di)
risulta)veniva)usato)per) l’illuminazione)(gas)
illuminante)
Nel)XIX)secolo)divenne)il)combustibile)di)base)per) le)
macchine)a)vapore
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Combustibili#fossili:#il#petrolio
Anche)il)petrolio)era) noto)fin)dall’antichità,)ma)era)
usato)per)scopi)diversi)dalla)combustione,)ad)
esempio
! Cure) mediche)(!)
! Impermeabilizzazione)di)scafi,)ecc
Il)primo)pozzo)petrolifero)entrò)in)produzione) il)27)
agosto)1859)negli) USA)a)Titusville (Pennsylvania)
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Combustibili#fossili:#il#metano
Il)metano,)come)il)petrolio)e)il)carbone) è)noto)fin)
dall’antichità.)Un)manoscritto)del)347)a.C.)dello)storico)
cinese)Chang) Qu)parla) di)uno)“strano)gas”)che)può)
essere)usato)per) illuminare
Nell’era) moderna,)fu)riscoperto)da)Alessandro)Volta)
che)lo)definì)“aria) infiammabile)di)palude”
Il)suo)utilizzo)come)gas)illuminante)iniziò)negli)USA)
verso)la)fine)del)XIX)secolo
In)Europa)si)diffuse)più)tardi,)nel)secondo)dopoguerra
35
Consumi mondiali di energia
Quanta&energia&si&consuma&nel&
mondo&in&un&anno?
Come&si&ripartisce&il&consumo&tra&le&
varie&fonti&primarie,&fossili&e&
rinnovabili?
36
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L’unita#di#misura#Tep
Per confrontare tra di loro le differenti fonti di
energia è stata ideata una nuova unità di misura
Tep (Tonnellata equivalente di petrolio)
Una Tep equivale all’energia contenuta in una
tonnellata di petrolio, ossia 10 milioni di Kcalorie
Una Tep corrisponde a (circolare MISE 18/12/2014)
1,5 tonnellate di carbone (antracite)
4 tonnellate di lignite
1200 m3 di metano (a 20°C e 1 atmosfera)
37
Consumi mondiali di energia
Nel 2014 i consumi mondiali di fonti primarie di
energia sono stati pari a (fonte: sito della BP)
12,9 miliardi di Tep
Nel 2005 i consumi furono pari a
10,9 miliardi di Tep
Quindi in 10 anni i consumi sono cresciuti del 18%
Il grafico della pagina seguente mostra l’andamento
dei consumi negli ultimi 10 anni
38
19
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Consumi mondiali di energia negli ultimi 10 anni
MTep
Fonte:)sito)della)BP
39
Ripartizione percentuale dei consumi tra fonti
primarie nel mondo per l’anno 2014 (fonte: sito BP)
40
20
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Fossili vs rinnovabili nel mondo
Nel 2014 i contributi delle varie fonti di
energia nel mondo sono stati i seguenti
combustibili fossili
86,3%
nucleare
4,44%
idroelettrico
6,8%
altre rinnovabili
2,45%
Fonte: BP statistical review of World energy, June 2015
41
Una#fonte#alternativa#di#dati#statistici
La/International/Energy/Agency/(IEA),/organismo/affiliato/
all’OECD,/fornisce/dati/un/po’/diversi/(Mtep,/riferiti/al/2013)
Consumi/mondiali
13541
Ripartiti)come)segue:
!Combustibili)fossili
11088
!Nucleare
646
!Idroelettrico
326
!Altre)rinnovabili
1543
Le)differenze)sono)dovute)essenzialmente)a)diverse)modalità)
di)calcolo)dell’equivalenza)energetica)delle)varie)fonti
42
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Riassumendo
! Nel)2013) nel)mondo)sono)state)consumate)circa))
13E13,5) miliardi)di)Tep
! Per)la)BP l’85% circa)è)stato)coperto)dai)combustibili)
fossili.)
! Per)l’IEA il)contributo)dei)combustibili)fossili)è)stato)
pari)all’82% circa
! Per)entrambe) le)organizzazioni)il)resto)è)stato)
coperto)da:)nucleare,)idroelettrico)e)altre)rinnovabili
43
E#L’ITALIA?
44
22
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Consumi energetici e ripartizione per fonti
Nel 2014 in Italia, secondo quanto comunicato ufficialmente
dal MISE, sono state consumate 166 MTEP (consumi primari)
ripartite tra le varie fonti primarie come segue
60
57,3
50,7
50
MTEP
34,7
40
30
20
10
13,7
9,6
0
0
45
Direttiva CE n. 28/2009 sulla promozione delle FER
3/obiettivi/da/raggiungere/entro/il/2020/nell’UE
1. Ridurre le emissioni di CO 2 del 20% rispetto ai livelli del 1990
2. Incrementare del 20% l’efficienza negli usi finali dell’energia
rispetto ai livelli attuali
3. Arrivare a una quota di consumi finali lordi di energia da fonti
rinnovabili pari al 20% sul totale dei consumi energetici della UE
Su tale punto all’ITALIA è stato assegnato un obiettivo del 17%
46
23
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L’Italia#e#la#direttiva#28/2009
Il)Gestore)dei)Servizi)Energetici)(GSE),)azienda)controllata)dal)MEF e)avente)
come)missione)la)promozione)dello)sviluppo)sostenibile,)pubblica)ogni)anno)i)
dati)relativi)ai)consumi)finali)di)energia)coperti)dalle)rinnovabili)in)ITALIA
Tale)quota)è)stata)del)17,1%)nel)2014)e)del)17,3%)nel)2015
L’obiettivo)stabilito)è)stato)conseguito)con)6)anni)di)anticipo!
47
L’Italia#e#il#fotovoltaico
Nel)2015,)secondo)la)IEA,)l’Italia) ha)conseguito)3)record:
! QUINTA)AL)MONDO)per)Potenza)Fotovoltaica)installata,)18,9'GW
! SECONDA)AL)MONDO)per)PF installata)pro)capite)(PF/abitanti)
! PRIMA'AL'MONDO'per)la)quota)di)fotovoltaico)sul)totale)della)
produzione)elettrica)complessiva,)8%'
Quindi)è)inesatto)dire)che)il)nostro)paese)è)poco)impegnato)
nella)promozione)delle)rinnovabili
48
24
24/06/2016
Obiettivo#100%#di#rinnovabili
! Attualmente)nel)mondo)l’85%)circa)delle)fonti)
primarie)di)energia)è)costituito)dai)combustibili)
fossili
! Per)conseguire)l’obiettivo,)peraltro)obbligatorio,)del)
100%)di)rinnovabili)sarà)necessario)un)grandissimo)
sforzo)di)ricerca)e)sviluppo)(R&D))a)livello)mondiale
! Ma)non)basterà!)Dovremo)anche)cambiare)alla)
radice)il)nostro)stile)di)vita
49
Energie#di#transizione
! La)nostra)civiltà)ha)bisogno)delle)fonti)fossili)per)coprire)la)
quota)parte)di)energia)attualmente) non)coperta)dalle)
rinnovabili
! Le)fonti)fossili)sono)le)“ Energie)di)Transizione “ che)
occorrono)all’Uomo) per)sostenere)il)duro)lavoro)di)R&D)e)
per)sviluppare)un)nuovo)modello)di)società)meno)
energivora)ed)ecosostenibile
! È)evidente)che)ancora)per)molti)decenni,)la)nostra)civiltà)
non)potrà)fare)a)meno)delle)fonti)fossili
! È)altresì)evidente)che)la)pretesa)di)eliminarle) totalmente)
ora)per)passare)immediatamente) al)“tutto)rinnovabile”)è)
del)tutto)illusoria) e)priva)di)qualunque) fondamento)
razionale
50
25
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Le#fonti#rinnovabili#e#l’elettricità
L’utilizzo)delle)nuove)fonti)rinnovabili)per)produrre)
elettricità)presenta)alcuni)problemi)di)non)facile)
soluzione
Non/programmabilità
Impossibilità/di/accumulo
Stabilità/della/rete/elettrica
51
I#problemi
Il)principio)di)base)delle) reti)elettriche)è)che)produzione)e)
consumo)devono)essere)uguali) in)ogni)istante,)pena)
l’instabilità) della)rete
Ma)la)produzione)di)eolico)e)fotovoltaico)non)si)può)
programmare
Inoltre)l’energia)elettrica)non)si)può)accumulare)nella)rete
Quindi)è)necessario)avere)una)riserva)di)potenza)per)
sopperire)all’improvvisa)mancanza)di)potenza)da)fonte)
rinnovabile
Una)possibile)soluzione)a)questi)problemi) è)lo)sviluppo)
delle)“smart)grid”
52
26
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Ma#cosa#è#una#“smart#grid”?
È/una/rete/“intelligente”/per/trasportare/l’elettricità/in/grado/di
! gestire)flussi)di)energia)bidirezionali
! determinare)in)anticipo)le)richieste)di)consumo
! adattare)con)flessibilità)in)tempo)reale)la)produzione)di)
energia)elettrica)al)consumo
! Gestire)i)picchi)di)richiesta,)evitando)interruzioni)di)
elettricità)e)al)limite)riducendo)il)carico)dove)è)necessario
Le/caratteristiche/sopra/elencate/danno/un’idea/di/quanto/sia/
complessa/la/progettazione,/la/realizzazione/e/la/gestione/di/
una/smart grid
53
Esempio#di#una#smart#grid
54
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Tecnologia#“VehicleTtoTgrid”
! Sono)allo)studio)sistemi)per)usare)le)auto)elettriche)come)sistemi)di)
accumulo)per)livellare)i)picchi)integrandole)nella)rete)
! L’idea)è)di)collegare)la)stazione)di)ricarica)alla)grid)in)modo)che)la)
batteria)possa)ricaricarsi)quando)vi)è)un)eccesso)di)produzione)di)
energia)da)fonti)non)programmabili)e)viceversa)coprire)i)picchi)di)
domanda)di)energia)elettrica
! Al)riguardo,)Nissan)ha))dichiarato)lo)scorso)marzo)che)installerà)100)
stazioni)di)ricarica)“intelligenti”)nella)sua)nuova)sede)di)Parigi
! Secondo)Navigant)Research,)società)che)fornisce)servizi)di)
consulenza)nel)campo)delle)clean)technologies,)entro)il)2022)
saranno)in)circolazione)250000)veicoli)elettrici)“intelligenti”
! Questo)è)solo)un)esempio)di)ciò)che)ci)dobbiamo)aspettare)nel)
prossimo)futuro:)un)modo)intelligente)di)gestire)l’energia)
integrando)mobilità,)produzione,)accumulo)e)consumo
55
Conclusioni
56
28
24/06/2016
Le/fonti/primarie/di/energia/fossile
! L’Homo)Sapiens)sfrutta)il)carbone)da)circa)4E5)secoli
! Il)petrolio)solamente)da)un)secolo)e)mezzo
! Ancor)meno)il)metano
Quanto/dureranno/ ancora?
È difficile rispondere, la consistenza effettiva delle riserve è un
dato strategico e quindi riservato
Inoltre è difficile ipotizzare un trend di lungo periodo per i
consumi
Tanto premesso, tutte le fonti concordano sul fatto che i
combustibili fossili dureranno ancora qualche centinaio di anni
Certamente non dureranno 10.000 anni!
E)dopo?
57
Il/futuro/del/Genere/Umano
Dopo,/il/Genere/ Umano/potrà:
1. Fare)a)meno)dell’energia)
Impossibile
2. Estinguersi)
Sconsigliabile
3. Se)ha)usato)in)modo)intelligente)le)Energie)di)Transizione,)
cioè)i)combustibili)fossili,)coprire)il)100%)dei)fabbisogni)
con)fonti)rinnovabili)Consigliata,)ma)per)ora)siamo)al)15%
Dobbiamo)ancora)fare)molta)strada)ma)non)abbiamo)
alternative,)perché
“Non abbiamo avuto in eredità la terra dai
nostri padri, ma in prestito dai nostri figli”
58
29
24/06/2016
GRAZIE/PER/LA/VOSTRA/ATTENZIONE
(E/PER/LA/PAZIENZA)
59
30