Noi e l'energia: ne sappiamo abbastanza ? Siamo sicure/i di avere tutte le informazioni necessarie ? Ma forse non avremo mai certezze assolute

1. NOI E L’ENERGIA
Ne sappiamo abbastanza ?
sergio benassai

2. Cos’è l’energia ?
E’ la capacità di compiere un lavoro.

3. Ogni trasformazione richiede energia.
Richiede energia il vivere: ogni giorno consumiamo cibo
che serve a fornirci le energie necessarie
Richiede energia il muoversi, a piedi, in bicicletta, in
automobile, in aereo
Richiede energia lo svolgere qualunque attività, dallo
spaccare pietre allo scrivere
Richiede energia trasformare le materie prime in
oggetti
Richiede energia la produzione di calore per riscaldare i
cibi, l’acqua, gli ambienti.

4. L’energia si misura in joule (J)
Un joule è il lavoro richiesto per
esercitare una forza di un
newton per una distanza di un
metro.

5. Qualche esempio
Un J è l’energia necessaria per:
- sollevare una massa di circa 100 g per un metro,
opponendosi alla forza di gravità terrestre
- poter vedere per 0,05 sec la TV
- a percorrere con una automobile media circa
mezzo millimetro

6. E cosa serve per produrre un J ?
Per rendere le cose più comprensibili parliamo di
MJ (1 milione di joule), cioè di quello che serve
per guardare la TV per 14 ore o per percorrere in
auto 500 metri (o anche per compiere per un
giorno un lavoro manuale mediamente faticoso).

7. Per produrre un 1 MJ servono:
- 60 g di zucchero (per avere l’energia
biologica necessaria per lavorare)
- 0,026 litri di benzina (per alimentare il
motore di una automobile)
- 5 minuti di sole su un metro quadro (usando
pannelli fotovoltaici con rendimento energetico
del 10%)
- 3 mg di U arricchito al 3,5% (in una
centrale elettronucleare)

8. Come valutare (per poi scegliere fra) le diverse fonti energetiche ?
Sono molti gli aspetti che devono essere presi in considerazione:
- il rendimento energetico
- il rapporto fra energia prodotta e energia consumata per
rendere disponibile la fonte energetica
- la disponibilità delle materie prime
- l’inquinamento prodotto
- i costi
- l’accettabilità sociale

9. Il rendimento energetico (1)
l rendimento energetico indica la percentuale di energia
consumata che viene effettivamente utilizzata per lo
scopo voluto
Qualche esempio:
1) una centrale termoelettrica può avere un rendimento
del 60%
2) un pannello fotovoltaico può avere un rendimento del
15%

10. Il rendimento energetico (2)
3) Una automobile alimentata a gasolio ha
un rendimento del 33%, vale a dire che
utilizza il 33% dell’energia teoricamente
disponibile nel gasolio
4) Una automobile elettrica alimentata a
idrogeno (con l’idrogeno ottenuto utilizzando
l’energia elettrica fornita da una centrale termoelettrica
alimentata a gasolio) ha un rendimento del 19% , vale a dire che
utilizza il 19% dell’energia teoricamente disponibile nel gasolio,
perché bisogna:
- produrre energia elettrica nella centrale termoelettrica:
rendimento 60%
- produrre idrogeno con energia elettrica: rendimento 95%
- liquefare idrogeno: rendimento 80%
- trasformare (nel veicolo) l’idrogeno in energia elettrica:
rendimento 45%

11. Il rapporto fra energia prodotta e energia consumata per
rendere disponibile la fonte energetica (1)
Con riferimento ad esempi precedenti, bisogna tener conto
che sia lo zucchero che la benzina (o il gasolio), sia i
pannelli fotovoltaici che le centrali elettronucleari, per
poter sviluppare e mettere a disposizione l’energia che
contengono, devono, a loro volta essere prodotti,
trasportati, manipolati, ecc., tutte attività che, a loro
volta, richiedono energia.

12. Il rapporto fra energia prodotta e energia consumata
per rendere disponibile la fonte energetica (2)
Le barbabietole (o la canna) da zucchero vanno
seminate, coltivate, raccolte, raffinate e quindi lo
zucchero deve essere imballato e trasportato fino alla
nostra tavola (o al bar).
La benzina deve essere raffinata dal petrolio che a sua
volta deve essere estratto e trasportato alla raffineria; e
la benzina deve quindi essere trasportata fino ai
distributori

13. Il rapporto fra energia prodotta e energia consumata
per rendere disponibile la fonte energetica (3)
L’energia solare deve essere “raccolta” da impianti che
devono essere costruiti, a partire dalla estrazione e
raffinazione delle materie prime che li costituiscono, e
quindi assemblati, trasportati, montati nel luogo
richiesto
Le centrali elettronucleari richiedono l’estrazione,
raffinazione, arricchimento dell’uranio e quindi la
costruzione delle centrali, prevedendo anche il loro
smantellamento e lo smaltimento dei rifiuti radioattivi.

14. Il rapporto fra energia prodotta e energia consumata
per rendere disponibile la fonte energetica (4)
E l’energia (ad esempio elettrica)
infine deve essere resa disponibile
dove e quando serve e quindi deve
essere trasportata (altro consumo di
energia) e stoccata.
E tutto ciò richiede consumo di energia.

15. Il rapporto fra energia prodotta e energia consumata
per rendere disponibile la fonte energetica (5)
Per questo si fa riferimento al cosiddetto EROEI (Energy
Return On Energy Investment), che è il rapporto fra
l’energia che un impianto produrrà durante la sua vita
attiva e l'energia che è necessaria per costruire,
mantenere, e poi smantellare l'impianto (energia
prodotta divisa per energia consumata).

16. Il rapporto fra energia prodotta e energia consumata
per rendere disponibile la fonte energetica (6)
Tecnologia EROEI
Idroelettrico 30 - 300
Petrolio 5 - 15
Nucleare 5 - 100
Solare fotovoltaico 2 - 10
Carbone 2 - 30
Gas naturale 1 - 25

17. Il rapporto fra energia prodotta e energia consumata
per rendere disponibile la fonte energetica (7)
Un altro modo di valutare il rapporto fra energia
prodotta e energia consumata è il cosiddetto EPBT o
EPT (Energy Payback Time) che indica il tempo
necessario per produrre l’energia utilizzata per costruire,
smantellare e smaltire l’impianto.
La relazione fra EROEI e EPBT è:
Durata dell’impianto
EPBT =
EROEI

18. Il rapporto fra energia prodotta e energia consumata
per rendere disponibile la fonte energetica (8)
Naturalmente questi numeri dipendono da tanti fattori:
- durata stimata dell’impianto
- avanzamento tecnologico
- disponibilità “materia prima” (ad esempio: il petrolio,
prima degli anni ’70, aveva un EROEI di 50 – 100)

19. La disponibilità delle materie prime (1)
Comunemente si dice che il mondo ha ancora riserve di:
- 40 anni per il petrolio
-. 70 anni per il gas naturale
. 150 anni per il carbone
Ma, naturalmente, questi numeri sono basati su certe
ipotesi.
Ad esempio, l’utilizzo degli scisti bituminosi, già allo
studio, potrebbe aumentare notevolmente la riserva
disponibile per il petrolio.

20. La disponibilità delle materie prime (2)
Meno nota è invece la disponibilità di altre materie prime, che
pure sono essenziali per alcune fonti energetiche (in particolare
per quelle rinnovabili).
Il Department of Energy degli USA si è in particolare concentrato
sui seguenti elementi chimici:
cerio, cobalto, disprosio, europio, gallio,
indio, ittrio, lantanio, litio, neodimio,
praseodimio, samario, terbio e tellurio
che sono utilizzati nelle batterie per i veicoli elettrici, nelle turbine
per le pale eoliche, nelle celle solari.

21. La disponibilità delle materie prime (3)
Nei prossimi 15 anni la situazione si farà critica per
quanto riguarderà la disponibilità di disprosio, europio,
ittrio, neodimio e terbio.
La criticità non dipende solo dalla effettiva consistenza
delle riserve mondiali di tali elementi, ma anche dalla
decisione dei paesi produttori (in particolare la Cina) di
rendere tali riserve disponibili a livello mondiale.

22. L’inquinamento prodotto (1)
Definire cosa sia l’inquinamento non
è una cosa semplice.
C’è l’inquinamento da:
- materie pericolose per la salute e per l’ambiente
- rumore
- calore (le acque di scarico delle centrali termoelettriche)
E c’è la modifica dell’habitat naturale, del paesaggio, la
costruzione delle infrastrutture necessarie (reti elettriche,
viabilità, ecc.)

23. L’inquinamento prodotto (2)
Anche limitandoci alla sola emissione di materie
pericolose per la salute e per l’ambiente, nel valutare
l’inquinamento prodotto dalle diverse fonti energetiche,
è importante far riferimento all’intero ciclo e quindi non
valutare solo l’inquinamento prodotto durante la
produzione di energia, ma anche quello prodotto per
“costruire” gli impianti (compresa la estrazione e
lavorazione delle materie prime) e per il loro
smantellamento/smaltimento

24. L’inquinamento prodotto (3)
Emissione CO2 (g/kWh)
Tecnologia CO2
Centrale a carbone 1000
Centrale a petrolio 700
Centrale a gas naturale 400
Centrale nucleare 10
Pannello fotovoltaico 20

25. L’inquinamento prodotto (4)
Emissione Cd (μg/kWh)
Tecnologia Cd
Centrale a carbone 3
Centrale a petrolio 40
Centrale a gas naturale 0,2
Centrale nucleare 0,5
Pannello fotovoltaico 1

26. L’inquinamento prodotto (5)
Questi belli …… e questi brutti ?

27. L’inquinamento prodotto (6)
Vi sono diversi studi sui danni alla salute prodotti
dall’inquinamento.
Stime attribuite all’Organizzazione Mondiale della
Sanità riportano valori dell’ordine di 300.000 morti
all’anno, nel mondo, dovute alle conseguenze sulla
salute dell’inquinamento prodotto dalle centrali
termoelettriche

28. L’inquinamento prodotto (7)
Uno studio americano riporta le seguenti valutazioni per
il numero di morti attribuibili alla produzione di 1 TWh (1
miliardo di KWh):
Tipologia di impianto Morti per anno per TWh
Carbone 161
Petrolio 36
Gas naturale 4
Solare 0,44
Eolico 0,1
Idroelettrico 0,1
Nucleare 0,04

29. I costi
?
Dipende ….
- dalle normative
- dagli incentivi
- dal sistema finanziario

30. L’accettabilità sociale (1)
NIMBY
(Not in My BackYard: non nel mio cortile)

31. L’accettabilità sociale (2)
Abitereste qui vicino ?

32. Il problema: come decidere ? (1)
rendimento inquinamento
?
costi accettabilità

33. Il problema: come decidere ? (2)
la scienza
la tecnica
l’economia
NON POSSONO DARE “LA RISPOSTA”

34. Il problema: come decidere ? (3)
E’ la politica (intesa come la decisione delle/gli elette/i
dal nostro voto) che dà la risposta.
Ma quale garanzia che sia la decisione giusta ?
Nessuna !

35. Il problema: come decidere ? (4)
Ma c’è un’ alternativa ?
Forse NO e forse SI’.

36. Il problema: come decidere ? (5)
Forse NO , se pensiamo che ogni persona possa
acquisire tutte le nozioni necessarie per una valutazione
che tenga conto di tutti i parametri

37. Il problema: come decidere ? (6)
Forse SI’ , se pensiamo che ogni persona possa
comunque decidere anche senza acquisire tutte le
nozioni necessarie per una valutazione che tenga
conto di tutti i parametri

38. Il problema: come decidere ? (7)
E, comunque, ogni decisione non sarà mai la “verità”:
sarà quella che riteniamo la decisione migliore. E,
magari, fra qualche anno, scopriremo di aver sbagliato.
Ma “errare humanum est”: basta ricordarselo !

39. Una postilla molto personale (1)
Quando studiavo (molti anni fa) ingegneria nucleare, già si parlava
di “fusione nucleare”.
10-15 anni fa avevo addirittura sul mio tavolo, per una valutazione
di sicurezza, il progetto del “reattore a fusione”.
Ma che fine ha fatto ?

40. Una postilla molto personale (2)
Lasciamo perdere la fusione fredda (magari fosse vera !)
Ma possibile che dopo 30-40 anni siamo ancora ai
preliminari ?
Eppure il sole funziona da qualche miliardo di anni !

41. Per concludere
L’energia: problema complicato, come tanti altri
Non esiste “la soluzione”
La MIA scelta: decidere, consapevoli di poter sbagliare,
ma, per quanto possibile, lasciare aperta la possibilità di
ripensare le scelte