1	VISIONI ENERGETICHE
2	NOI E L’ENERGIA – DEFINIZIONI – UNITÀ DI MISURA Energia è una parola d’origine greca che significa “forza in azione” Il nostro corpo è pure un generatore d’energia in quanto è capace di produrre un lavoro generando una forza ed ottenendo uno spostamento Energia = Potenza x Tempo L’energia si presenta sotto forme diverse e può essere solo trasformata, ma non immagazzinata Energia primaria = Petrolio – Carbone – Gas – Uranio Energia rinnovabile = Idro – Sole – Vento – Biomassa – Geotermia – Energia del mare Risorse energetiche = Insieme delle fonti d’energia con le quali le diverse Nazioni del Mondo cercano di coprire il loro fabbisogno energetico Rendimento = Efficacia di un sistema di conversione (rappresenta il rapporto, espresso in %, fra l’energia primaria e/o rinnovabile utilizzata e l’energia utile realmente a disposizione) TEC = Tonnellata equivalente carbone TEP = Tonnellata equivalente petrolio Watt = Unità di misura della potenza corrispondente a l’energia di un Joule per secondo = 1 Watt = 3’600 Joule) Watt/h = Unità di misura dell’energia corrispondente al funzionamento di una sorgente della potenza di 1 Watt per un’ora di tempo
3	UNA SOCIETÀ A BASSA INTENSITÀ D’ENERGIA Non esiste una soluzione miracolo per rispondere all’evoluzione dei bisogni energetici mondiali, in continua ascesa. Dobbiamo essere NOI i guardiani per uno SVILUPPO SOSTENIBILE del nostro pianeta! Dobbiamo riuscire a realizzare una società a bassa intensità d’energia, cioè capace d’ottenere gli stessi servizi e beni, ma con un consumo minore d’energia, soprattutto di quella fossile.
4	UNA SOCIETÀ CAPACE DI FUTURO Quando gli scenari energetici mondiali vengono elaborati solo all’interno dei CENTRI DI RICERCA o nelle stanze dei DIPARTIMENTI PREPOSTI, senza che l’opinione pubblica possa partecipare, allora non c’è possibilità, concreta, di migliorare il rapporto tra energia, ambiente ed umanità. Per orientare l’evoluzione delle nostre, future, necessità energetiche, bisogna modificare le abitudini comportamentali dei CITTADINI UTENTI e dei PRODUTTORI! È indispensabile, pertanto, accelerare un dialogo, tollerante e costruttivo, fra i diversi attori, così da poter interagire nell’ottica di una visione energetica più razionale, tralasciando sterili polemiche fra mercanti di paura, onde anticipare una situazione di crisi, chiaramente già annunciata.
5	UNA SOCIETÀ DISORIENTATA Fino ad ieri abbiamo, sempre, sentito solo parlare d’impatto (alto e/o basso) delle piogge acide, d’inquinamento atmosferico, di metalli pesanti, ecc.; dopo Kyoto (1992) si parla, quasi esclusivamente, di CO2 ed effetto serra. Mi pare che per quanto riguarda la comunicazione del rischio, le contrapposizioni estremiste stanno ovunque. L’energia è un tema del quale il cittadino NON SI FIDA perché vede che ogni parte “tira l’acqua al suo mulino”, che le cifre sono sempre parziali e che ognuno dice solo una frazione di verità.
6	E IL PETROLIO NON C’È PIÙ … Secondo i calcoli di alcuni ISTITUTI SCIENTIFICI, il 2004 è l’anno del picco della produzione mondiale di petrolio. D’ora in avanti la disponibilità di greggio si ridurrà gradualmente. Anche se le riserve non si esaurissero a breve-medio termine, dobbiamo, in tutti i casi, aspettarci tempi duri: l’età della pietra non è finita perché sono venute a mancare le pietre e così l’era del petrolio non finirà perché abbiamo svuotato i pozzi! Come dobbiamo comportarci?
7	ATTUALI RISERVE DI PETROLIO
8	CONSUMO DI PETROLIO PRO CAPITE
9	SENZA RISPARMIO ENERGETICO L’ILLUMINAZIONE SULLA TERRA È A RISCHIO Dopo gli ultimi grandi BLACK-OUT in America, in Inghilterra ed in Italia, la Terra riflette sulle conseguenze logistiche ed economiche subite. 6 miliardi di $ USA in America 1 miliardo di EUR in Inghilterra 4 miliardi di EUR in Italia Queste sono le cifre andate in fumo per la mancanza di una buona gestione integrata e di limite d’interconnessione della rete elettrica tra Regioni e Paesi.
10	ITALIA – 28 SETTEMBRE 2003 – ORE 03.15 AM
11	CAPACITÀ DI PRODUZIONE E TRASPORTO ADEGUATO Fatto certo è che nei prossimi 3-4 anni cambieranno i modelli di consumo energetico, e questo grazie alla promozione dei biocarburanti, delle energie rinnovabili ed alla realizzazione di un mercato europeo, integrato, per la distribuzione del gas e dell’elettricità. Se, però, le Direttive Nazionali e/o Regionali, invieranno dei segnali erronei e contraddittori sugli investimenti e/o prevarrà la burocrazia, affidandosi sempre più sull’importazione d’energia, piuttosto che sulle proprie infrastrutture, ne risulterà, inevitabilmente, una concentrazione della produzione in qualche parte, facendo sì che i transiti peseranno ed influenzeranno, sempre di più, sulla sicurezza delle reti. È utile ricordare che L’ELETTRICITÀ È UN PRODOTTO CHIAVE PER L’INDUSTRIA EUROPEA e per la sua competitività: nei fatti, questo settore genera una cifra d’affari annuale di circa 200 miliardi di EUR. Una prima tappa d’apertura dei mercati ha avuto luogo a partire dal 1996; attualmente sono in corso le ultime grandi manovre prima della LIBERALIZZAZIONE, totale, prevista per la fine del 2005 (vedi la più recente dichiarazione del CEO di ATEL sulla necessità di mantenere in esercizio, fino al 2030, tutte le attuali centrali nucleari Svizzere e di costruirne, addirittura, una nuova). Non è questa l’occasione per trattare nel dettaglio questo tema, ma, personalmente, per quanto riguarda la Svizzera ed il Canton Ticino, in particolare, riscontro solo una miope visione della realtà: purtroppo i monopolisti dell’elettricità sono rimasti arroccati nelle loro torri feudali. Senza il ruolo, primario, di un GESTORE DI RETE NAZIONALE, le varie reti Europee di distribuzione, saranno difficili da gestire nei momenti, particolari, di congestionamento dei carichi; in quest’ottica è, pertanto, assolutamente necessario sviluppare le interconnessioni di rete e decentralizzare la produzione con la costruzione, anche, di piccole e medie centrali di produzione a ciclo integrato (cogenerazione).
12	PRODUZIONE EUROPEA D’ENERGIA ELETTRICA UTILE Il consumatore, finale, d’energia ne acquista con lo scopo di disporre dei medi energetici che stima aver bisogno e che costituiscono l’ENERGIA UTILE. Per quantificare e, così, poter soddisfare i propri bisogni energetici (energia utile), bisogna tener conto delle perdite di trasformazione dell’ENERGIA PRIMARIA, nonché delle PERDITE DI DISTRIBUZIONE. Il RENDIMENTO ENERGETICO varia a dipendenza della quantità di perdite del sistema che possono incidere fino al 40 % a dipendenza dei cicli di conversione e del tipo d’energia primaria e/o rinnovabile utilizzato. In Svizzera, si stima che queste perdite si trasformano per i 3/4 in calore e per 1/4 in lavoro meccanico (illuminazione e processi chimici non sono fattori rilevanti e restano nel limite del 1-2 %).
13	PRODUZIONE EUROPEA D’ENERGIA ELETTRICA UTILE
14	RETI TRANS-EUROPEE DELL’ENERGIA ELETTRICA La rete elettrica, in generale, è la “macchina”, più mostruosa, che l’uomo abbia mai costruito. Questa miriade di Km d’elettrodotti ad altissima, alta e media tensione, alimentati da migliaia di centrali di produzione d’ogni genere e tipo, sono paragonabili ad una RETE VIARIA senza alcun segnale, semaforo o linea spartitraffico. In pratica, si è in presenza di un “mostro”, poco intelligente, che bisogna saper rendere più interattivo, con l’obiettivo di poter gestire un mercato, globale e variabile, che, allo stesso tempo, deve essere competitivo e capace di fare fronte, con prontezza, ad, eventuali, problemi, legati alla sicurezza d’approvvigionamento, il tutto nell’ottica di una INTERCONNESSIONE, globale, delle reti e delle centrali di produzione e di un CONSUMO IN TEMPO REALE. L’energia elettrica prodotta non si può immagazzinare in riserve a cui attingere in situazioni d’emergenza, ma deve essere trasportata e consumata immediatamente; questo è il vero e unico punto debole del sistema che produce e distribuisce questa versatile forma d’energia secondaria che ha il pregio di poter essere facilmente trasformata, per esempio, in calore, in lavoro meccanico, in luce, ecc.
15	RETI TRANS-EUROPEE DELL’ENERGIA ELETTRICA
16	RETI TRANS-EUROPEE DEL GAS METANO Con l’evoluzione industriale del dopoguerra, il fabbisogno di gas naturale è progredito in modo impressionante. L’Europa, con il passare degli anni, sta diventando una grande importatrice di questa energia primaria (40 % nel 2000, 60-70 % previsti nel 2020). Anche per questo mercato, la liberalizzazione ha provocato una volatilità dei prezzi, fino ad oggi non conosciuta, sulla quale incide, fino al 60 %, anche il percorso dei GASDOTTI, monopoli importantissimi ed infrastrutture geo-politicamente influenti. I maggiori Fornitori dell’Europa sono l’Algeria ed i Paesi dell’ex Unione Sovietica; in questo contesto stanno emergendo anche i Paesi del Mare del NORD. Produrre elettricità con un vettore, come il gas metano, che non si possiede in quantità sufficiente è una scommessa molto rischiosa, soprattutto per quelle Nazioni che hanno rinunciato all’opzione nucleare (vedi, ad esempio, l’Italia).
17	COMMERCIO SVIZZERO DELL’ENERGIA ELETTRICA
18	QUADRO ENERGETICO GLOBALE Dal 2000 al 2030 il consumo mondiale d’energia primaria passerà da 9 a 15 GTEP. Nello stesso periodo il consumo d’energia finale passerà da 6 a 10 GTEP. Se si considererà la quota relativa all’elettricità, sul consumo finale, l’incremento, in 30 anni, risulterà ancora più marcato. L’International Energy Outlook 2002 prevede che, dal 2000 al 2030, il consumo, globale, d’elettricità, potrebbe raddoppiare. Nel 2000 l’elettricità rappresentava il 18 % di tutta l’energia finale a livello mondiale.
19	TREND GLOBALI E FUTURO ENERGETICO MONDIALE Nel Mondo si consuma energia in ragione di oltre 9 GTEP all’anno. Naturalmente e fortunatamente, queste non si utilizzano, tutte, sottoforma di petrolio, nero e denso, come la parola stessa ce lo ricorda: dell’unità TEP si fa un uso convenzionale per poter comparare i consumi, effettivi, d’energia derivante dal petrolio, dal carbone, dal gas naturale, dalle fonti idroelettriche e da quelle d’origine nucleare. Oltre i 2/3 di tutta l’energia (circa 6 GTEP/anno) è consumata dai soli 1,5 miliardi d’abitanti dell’emisfero NORD del Globo (in media 3,4 TEP/anno per persona); il restante 1/3 (circa 3 GTEP/anno) è consumato dagli altri 4,5 miliardi d’abitanti del SUD del Mondo (con una media pari a circa 0,7 TEP/anno per persona). Con un delicato processo di sensibilizzazione personale messo in atto: Modificando i nostri usi e costumi, nonché modalità di trasporto Perfezionando i processi di produzione delle merci Riutilizzando l’energia contenuta nei rifiuti (energia grigia) Modificando i sistemi di riscaldamento degli edifici Facendo ricorso alle fonti energetiche rinnovabili (sole, vento, ecc.) in alternativa a quelle fossili (carbone, petrolio, ecc.) e/o all’energia nucleare dobbiamo essere capaci di realizzare una società a “BASSA INTENSITÀ D’ENERGIA”, capace d’ottenere gli stessi beni e servizi con un consumo molto minore d’energia fossile, in poche parole, una società “CAPACE DI FUTURO”. Questa strada auspicata deve, per forza, essere adottata, anche perché la combustione dei prodotti fossili produce gas che modificano la composizione chimica dell’atmosfera, con conseguenti ed inaccettabili crisi climatiche dovute all’effetto serra.
20	CONSUMO MONDIALE D’ENERGIA (1970 – 2020) Secondo le previsioni più autorevoli del World Energy Council (Agenzia Internazionale dell’Energia), nei prossimi decenni il consumo d’energia continuerà ad essere basato, innanzitutto, sul fossile (> 80 %). La combustione di vettori energetici di tipo fossile (carbone, petrolio, gas naturale e biomassa) comporta, inevitabilmente, anche l’emissione di gas nocivi per l’uomo e l’ambiente, come CO2, NO2 e SO2, pertanto: L’uso intelligente e razionale dell’energia, in generale, e dell’energia fossile, in particolare, ha assoluta priorità indipendentemente dal fatto che le più nere previsioni e/o gli attuali timori sull’effetto serra siano, o meno, fondati Le risorse di carbone, petrolio e gas naturale non dovrebbero essere, necessariamente, bruciate in quanto, materie prime importanti anche per altri settori economici La progettazione e la costruzione di macchine, elettrodomestici ed automobili sempre più efficienti, con un mirato e ridotto consumo energetico, deve, assolutamente, essere incentivata e messa al centro d’obiettivi politici ed industriali mirati. A tutt’oggi, la fame d’energia è immensa ed il 75 % dell’umanità non dispone, ancora, di un sufficiente approvvigionamento energetico, di conseguenza il consumo, globale, d’energia aumenterà sicuramente!
21	RIPARTIZIONE DELLE FONTI ENERGETICHE E DEL RELATIVO CONSUMO IN TEP
22	LA STORIA CHE RITORNA: AL CARBONE IL BOLLINO BLU? Considerare energia rinnovabile la miscela ACQUA-CARBONE è soltanto una questione di scarso rigore scientifico! In Italia, il Decreto Legge Marzano, approvato con riserva dal Consiglio dei Ministri, afferma, tra l’altro, che la miscela di carbone ed acqua è una fonte rinnovabile d’energia. Forse che la storia si rinnovi e ci stiamo riavviando verso un oscuro futuro a carbone? Per quanto riguarda il mix dei combustibili utilizzati per la produzione d’energia elettrica, il carbone, nel 2002, è aumentato in proporzione del 6 % rispetto al 2001 e la tendenza è, tutt’ora, al rialzo, soprattutto anche per il fatto che, in certi Paesi, come l’Italia, si sta attuando una politica atta a “sbiancare” il carbone a suon di Decreti Legge. Anche se non si vuole mettere in dubbio e/o ignorare gli enormi progressi fatti nel campo della combustione del carbone, così come le sue riserve disponibili, molto importanti, la scelta di fregiare il carbone del BOLLINO BLU, simbolo delle fonti energetiche rinnovabili, pare indirizzata ad affossare, ancora una volta, le vere energie pulite!
23	RISCALDARE A LEGNA: UN GRANDE PASSO VERSO LA SOSTENIBILITÀ Il RISCALDAMENTO è il responsabile di circa 1/4 della domanda energetica totale del nostro Pianeta: utilizzare fonti d’energia rinnovabili in questo settore può, pertanto, rappresentare un grande passo avanti verso la sostenibilità energetica e spesso è cosa anche conveniente dal punto di vista economico. Indubbio è, comunque, il fatto che, negli ultimi 20 anni, le caldaie a legna hanno subito una notevole evoluzione tecnologica, passando dai vecchi sistemi a caricamento manuale alle moderne e sofisticate caldaie d’oggi, dotate di vari dispositivi automatici di controllo e capaci di soddisfare, da sole, il fabbisogno energetico di una singola unità abitativa, con rendimenti termici che possono raggiungere anche il 90 %. Le caldaie moderne bruciano, infatti, combustibili d’alta qualità, come i pellets, il cippato e/o gli scarti di lavorazione del legno, il tutto con emissioni inquinanti paragonabili a quelle dei sistemi, convenzionali, a gas e/o gasolio. La combustione viene controllata ed ottimizzata in modo continuo e progressivo in funzione della domanda energetica, della qualità del combustibile stesso e della composizione dei gas di scarico emessi, così da abbattere anche i costi variabili d’esercizio, di molto inferiori a quelli dovuti ad un altro tipo di combustibile convenzionale come potrebbe essere il gasolio e/o il metano.
24	CONFRONTO TRA EMISSIONI INQUINANTI PER TIPO DI COMBUSTIONE (Espresse in mg/MJ)
25	ENERGIE RINNOVABILI A 11 anni dalla grande conferenza di Rio sulle problematiche che assillano la Terra, la stessa ci appare più popolata, più inquinata, con più rifiuti e con una minor ricchezza d’ecosistemi e specie viventi; un Mondo, perciò, più debole e meno in salute; un Mondo ben lontano dall’aver avviato percorsi, concreti, di sostenibilità dei modelli di sviluppo, economici e/o sociali, preconizzati ed auspicati. Gli ultimi 50 anni hanno testimoniato una drammatica impennata dei nefasti disastri naturali, progressivamente favoriti anche dalla negligenza umana. Ricorrere all’utilizzo di FONTI ENERGETICHE PULITE E RINNOVABILI non deve essere, in quest’ottica, solo un palliativo ad opera di pochi, bensì un impegno da parte di tutti noi, con lo scopo di salvare il nostro bel Pianeta dal collasso energetico annunciato.
26	FORME D’ENERGIA RINNOVABILI Le principali forme d’energia rinnovabili sono: L’energia solare L’energia idroelettrica L’energia eolica L’energia geotermica L’energia da biomassa L’energia delle onde e delle maree L’energia delle correnti marine Tutti questi tipi d’energia sono RINNOVABILI poiché considerate INESAURIBILI in quanto legate al ciclo solare: di seguito tratteremo le forme più importanti.
27	CICLO SOLARE Il flusso delle energie rinnovabili sulla Terra è, essenzialmente, pari al flusso d’energia dovuto alla radiazione solare totale, cioè 19’000 GTEP, prendendo in considerazione l’intera superficie terrestre. La domanda, annuale, d’energia nel Mondo è, attualmente, di circa 9 GTEP, cioè solo una piccolissima frazione dell’energia irradiata dal Sole sulle terre emerse. A conti fatti, il potenziale, sfruttabile, delle fonti rinnovabili, derivanti dal ciclo solare, è enorme: Radiazione solare diretta (1 % delle terre emerse) = 14’000 GTEP/anno Energia da biomassa = 4’600 GTEP/anno Energia eolica = 2’200 GTEP/anno Energia idroelettrica = 1’700 GTEP/anno Diverse forme d’energia non menzionate = 800 GTEP Il problema sta nella possibilità e/o capacità, o meno, di convertire, in modo redditizio ed efficiente queste fonti d’energia, in forme d’energia direttamente utilizzabili dall’uomo!
28	SOLE E VENTO: ENERGIA FOTOVOLTAICA ED ENERGIA EOLICA A livello internazionale, vedi mondiale, le fonti d’energia rinnovabili si stanno sviluppando rapidamente: i settori più dinamici sono l’eolico (+ 35 % all’anno) ed il fotovoltaico (+ 39 % all’anno). I Paesi maggiormente interessati sono, per l’eolico, la Germania, gli USA e la Spagna, mentre per il fotovoltaico, il Giappone, la Germania e gli USA; questo a sottolineare l’importanza delle Politiche Governative ad incentivo, attuate dagli stessi. Il settore eolico si sta sviluppando più intensamente e più velocemente, rispetto alle altre energie pulite, perché presenta i minori costi ed investimenti necessari; al contrario, il fotovoltaico è la tecnologia più cara. Nei prossimi decenni, l’eolico si appresta a coprire il ruolo ed il successo che, all’inizio del secolo scorso, ha avuto il settore idroelettrico: nel 2020 si prevedono, in effetti, potenze installate dell’ordine di 180-470 GW; il fotovoltaico, invece, subirà l’effetto dell’economia di scala, abbattendo, principalmente, i costi d’installazione, a tutt’oggi proibitivi per grandi impianti.
29	ENERGIA EOLICA I generatori eolici o aerogeneratori, convertono, direttamente, l’energia cinetica del vento in energia meccanica che può essere, a sua volta, trasformata in energia elettrica. Dalla mappa dei venti, utili per il settore eolico, il Continente Europeo è quello maggiormente interessato a questa tecnologia del futuro, anche per produzioni importanti. Un progetto, attuale, in Danimarca, prevede l’installazione, off-shore, di un parco eolico di circa 600 MW di potenza, valore pari al 60 % della potenza della centrale nucleare di Gösgen (CH). Il costo della produzione per KW/h è calcolato in circa 7-8 Cts, con ammortamento dell’investimento in 30 anni; il tutto senza nessuna “reliquia” di resti inquinanti per le generazioni future.
30	ENERGIA FOTOVOLTAICA Il fotovoltaico è una tecnologia che consente di trasformare, direttamente, la luce solare in energia elettrica, sfruttando il cosiddetto “effetto fotovoltaico”. L’effetto fotovoltaico si basa sulla proprietà che hanno alcuni materiali semiconduttori, opportunamente trattati, fra cui il silicio, di generare energia elettrica quando vengono colpiti dalla luce naturale, il tutto senza l’uso d’alcun combustibile e/o senza l’emissione di scarti e/o sostanze inquinanti.
31	GEOTERMIA Il calore della Terra, proveniente, essenzialmente, dalla radioattività naturale delle rocce e, seppur in piccola parte, dagli scambi termici con le zone del Pianeta stesso, è chiamato geotermia. Essendo, però, questo calore troppo diffuso per essere estratto direttamente, in modo economico, è necessario avere a disposizione un fluido (acqua) per trasportarlo in superficie, così da poterlo utilizzare in modo diretto (tramite uno scambiatore di calore) e/o in modo indiretto (trasformandolo in elettricità, utilizzando la forza del vapore per far girare una turbina accoppiata ad un generatore preposto).
32	BIOMASSA “Biomassa” è un termine, generale, che riunisce una grande quantità di materiali, di natura estremamente eterogenea, ma tutti di matrice organica. La biomassa rappresenta la forma più sofisticata d’accumulo d’energia solare ed, in sostanza, consiste in tutti quei materiali, di natura organica, che possono essere utilizzati, direttamente e/o indirettamente, come combustibili. L’utilizzazione delle biomasse a fini energetici non contribuisce all’effetto serra in quanto la quantità d’anidride carbonica (CO2) rilasciata durante la decomposizione organica, è equivalente a quella assorbita durante lo sviluppo della fonte stessa.
33	IDROGENO ED ENERGIE RINNOVABILI: SIMBIOSI PERFETTA Il tema della transizione verso un’eco-economia più sostenibile ha dato il via, nel corso degli ultimi 30 anni, ad un animato dibattito che ha coinvolto l’umanità intera. In quest’ottica, non si può che esaltare l’idrogeno (H2), visto come vettore energetico che promette “grandi rivoluzioni” anche per le applicazioni più versatili. Idrogeno significa GENERATORE D’ACQUA: dalla sua combinazione, per combustione, con l’ossigeno (O2), si ottiene, in effetti, solo vapore acqueo. L’idrogeno, come combustibile, viene già utilizzato da parecchi anni, essendo stato scoperto già nel 1766 dall’avvocato-chimico inglese Cavandisch. L’idrogeno, però, in quanto tale, è un elemento non presente in natura; pertanto va prodotto mediante relativo processo chimico e/o elettrolitico, il tutto con un dispendio d’energia primaria, pari a circa 3 volte quella utile resa. Con quale fonte energetica produrre H2 (rinnovabile, fossile e/o nucleare) e se la valenza economica dell’equazione sia, o meno, redditizia, sono i temi caldi del momento che vedono contrapposti Europa e Stati Uniti. Cosa sicura sono le visioni futuribili (15-20 anni) con impatto ambientale nullo, soprattutto nel campo automobilistico e dei trasporti pubblici, dell’impiego dell’idrogeno, quale ausilio propulsivo, in veicoli a celle di combustibile H2.
34	RINGRAZIAMENTI