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]
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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
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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
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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.
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I “nodi” del nucleare
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• 
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• 
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.
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" 
" 
" 
" 
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
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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
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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
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Costo di risorsa
Gli stanziamenti della ricerca per le fonti rinnovabili sono stati negli ultimi
decenni grandemente penalizzati a favore del nucleare
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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...”
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"  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”.
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"  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
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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!)
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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
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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
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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*
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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
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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/)
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