Considerazioni economiche, filosofiche ed ambientali.
Nell'ottica di un progressivo sviluppo dell'economia mondiale, le principali fonti energetiche del futuro sono l'energia solare e quella nucleare, come affermato anche dallo scienziato Premio Nobel Carlo Rubbia.
In particolare il graduale aumento percentuale dell'utilizzo delle energie rinnovabili non può che portare ad una maggiore valorizzazione dei combustibili fossili e degli idrocarburi; un'economia che continuasse invece a considerare gli idrocarburi come fonte quasi unica di energia e di materie prime andrebbe incontro a periodiche crisi e recessioni, per l'inevitabile aumento del costo del petrolio.
Si può quindi intravvedere, a grandi linee, riguardo gli idrocarburi e le energie innovabili, un processo simile a quello che, nei sistemi economici monetari delle nazioni industrializzate portò ad abbandonare l'equivalenza tra il valore numerico della moneta cartacea ed il valore dell'oro.
Infatti, durante il grande sviluppo economico dell'era industriale ben presto la moneta aurea divenne insufficiente a garantire il sempre maggiore volume di scambi economici e fu necessario stampare una sempre maggiore quantità di moneta cartacea, anche per coprire i debiti delle strutture pubbliche nei vari stati, perdendo ben presto il valore di convertibilità con l'oro, volta per volta stabilito.
D'altra parte la carta moneta si è rivelata un valido strumento per garantire il sempre maggiore sviluppo degli scambi economici, sostituendosi progressivamente all'oro, ma certamente non può essere utilizzata per realizzare gioielli, per i quali resta indispensabile quel metallo prezioso.
Un ragionamento simile si può fare anche con le energie rinnovabili; dato che per lo sviluppo economico è essenziale una larga disponibilità energetica, un progressivo aumento percentuale delle energie innovabili non può che favorire lo sviluppo economico, il quale però richiederà quantità sempre maggiori di materie plastiche, fibre tessili artificiali e prodotti derivati agli idrocarburi, ai quali le energie rinnovabili non possono sopperire, a meno di affrontare gli elevati costi di sintesi degli idrocarburi, per cui questi verranno quindi progressivamente valorizzati, o comunque manterranno una buona valutazione.
Considerazioni di carattere ambientale
Vi sono poi molteplici ragioni di carattere ambientale, che individuano una notevole aumento dei danni dovuti ai fenomeni atmosferici all'aumentare della concentrazione della CO2 nell'atmosfera: inondazioni, uragani, aumento del livello del mare.
Dal 1990 ad oggi ad esempio la frequenza e l'intensità degli uragani nell'area dell'oceano Pacifico intorno alle Filippine sono aumentate di 3 volte; anche in altre aree dell'oceano Pacifico, nella zona dei Caraibi e nel Golfo del Messico sono aumentate probabilmente nella stessa proporzione.
Recentemente (articolo apparso sul Corriere della Sera, novembre 2004) si è scoperto che l'aumento annuo di CO2 nell'atmosfera è passato da 1,5 parti per milione a 2,5 parti per milione, per cui la (catastrofica) concentrazione di CO2 prevista nel 2050 sarà raggiunta intorno al 2030.
Sempre sul Corriere della Sera, nell'inserto scientifico di Domenica 14 Settembre 2004, Guido Visconti illustra i risultati di una ricerca condotta tra i ghiacci della Groenlandia, in un articolo dal titolo: "Un'ondata di caldo in Europa anticipò l'ultima era glaciale".
"Per la prima volta forse sappiamo come può essere iniziata l'ultima era glaciale nell'emisfero nord. Centoventimila anni fa il clima era quasi cinque gradi più mite rispetto ad oggi (cioè la temperatura media era 5 gradi più elevata) e questo provocò lo scioglimento dei ghiacci artici.
L'acqua dolce che ne derivava rallentava la Corrente del Golfo (quella che garantisce un clima mite all'Europa del nord, compresa l'Inghilterra) per cui il clima dell'Europa del Nord cominciava a raffreddarsi lentamente.
Il fenomeno proseguiva per diverse migliaia di anni fino a che, 115 mila anni fa, si ha un episodio improvviso di elevato raffreddamento che segna l'inizio dell'era glaciale la quale andrà avanti con oscillazioni del clima fino a circa 20 mila anni fa, quando, una volta raggiunto il picco più freddo l'emisfero nord comincia a riscaldarsi a singhiozzo."
"I risultati di questa ricerca, pubblicati sulla rivista britannica Nature ed effettuata da un gruppo internazionale di scienziati, sono basati sull'analisi di carotaggi effettuato nei ghiacci della Groenlandia."
"si conferma come l'oceano sia un elemento determinante del suo innesco (dell'era glaciale). Ad un clima più caldo corrisponde lo scioglimento dei ghiacci artici la cui acqua dolce blocca le correnti oceaniche che portano il caldo dai tropici" (al nord del nostro emisfero boreale).
Il rallentamento della Corrente del Golfo è comunque già in atto (pare che la sua portata complessiva sia rallentata del 20%) con conseguenti inverni mediamente più rigidi nelle città poste nel nord del nostro emisfero.
Anche durante la trasmissione televisiva "La Macchina del Tempo" andata in onda Lunedi 13 Dicembre 2004, intorno alle 23,45 e dedicata a questo argomento, sono stati riportati i risultati sia della ricerca scientifica menzionata, sia dei rilievi sulla salinità dell'acqua di mare effettuati in corrispondenza delle Isole Faroer, al largo della Scozia, nell'anno 2000.
Risulta che, mentre a partire dall'inizio del 1900 fino al 1970 risulta costante, dopo il 1970 il livello di concentrazione salina diminuisce costantemente, con una diminuzione complessiva dell'1 per mille; non sembra molto, ma per fermare il "nastro trasportatore" pare sia sufficiente una diminuzione di appena l'1% della salinità dell'acqua di mare.
Tale "nastro trasportatore" è costituito non solo dalla corrente del Golfo ma da una corrente complessiva che, in profondità passa attorno all'Africa, attraversa gli oceani Indiano e Pacifico, e quindi, riscaldandosi progressivamente, riemerge e corre in superficie in senso contrario, raccogliendo enormi quantità di calore, ripassa attorno all'Africa, piega verso Nord Ovest e ripiega poi, all'altezza dei Caraibi verso Nord - Est, diventando quella che è nota come la Corrente del Golfo.
Grazie a tale "nastro trasportatore" la temperatura si mantiene abbastanza uniforme in tutto il pianeta; se si arrestasse, le regioni polari diventerebbero progressivamente più fredde, aumenterebbe velocemente la superficie dei ghiacci che riflettendo molto meglio del resto del pianeta la radiazione solare, contrasterebbe molto più fortemente l'effetto serra fino a determinare una estensione dei ghiacci talmente elevata a dare luogo alla paventata "nuova era glaciale".
Sorprendentemente l'era dei "lumi" del settecento e la forte industrializzazione a partire dall'800 che hanno permesso il grande sviluppo attuale della civiltà umana terminerebbero a causa di errate scelte economiche ed ambientali.
In realtà sono proprio le conoscenze tecnologiche attuali e le esigenze di un nuovo sviluppo economico i migliori mezzi per contrastare e riequilibrare il presente e potenzialmente catastrofico sviluppo dell'effetto serra.
I costi di uno sviluppo delle energie rinnovabili sono solo apparenti e legati in definitiva allo sviluppo di un software e di una tecnologia adeguati che permettano l'utilizzo di tali energie.
Così i 62.000 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio che il sole riversa ogni anno sulla terra possono facilmente "surclassare" i circa 9,74 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio di combustibili fossili bruciati annualmente, dei quali solo una minima parte (circa il 15% del solo petrolio consumato) vengono trasformati nei cosiddetti prodotti derivati.
Basterebbe utilizzare solo lo 0,35 per mille dell'energia annualmente riversata dal sole sulla Terra (con rendimenti di conversione in energia meccanica che per l'eolico arrivano al 60% mentre per il solare termoelettrico variano dal 20% al 40%) per riequilibrare decisamente il fenomeno dell'effetto serra, trasformando una percentuale ben maggiore di combustibili fossili in prodotti derivati dal petrolio e garantendo uno sviluppo economico sostenuto in tutti i paesi del mondo per molte decine di anni.
Questo è il probabile prossimo futuro della civiltà umana e chi non adotta ed attua politiche lungimiranti a favore dell'energia, dei posti di lavoro conseguenti e dell'ambiente è destinato ad essere relegato nel limbo dell'economia e del progresso del genere umano.
Dati tratti da un report della Bellona Foundation.
Sono riportate le concentrazioni di CO2 in ppm (in rosso) e le variazioni della media delle temperature (in arancione) sia nel corso del passato sia previste in questo secolo.
Le previsioni sul futuro della produzione di energia, elaborate dalla Shell AG, confermano le considerazioni fatte sulle energie rinnovabili;
In realtà, rispetto ad una previsione di energia prodotta e consumata annualmente circa 30 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio (nel 2070) l'energia solare che si prevede di utilizzare è solo 1/6 del totale, cioè circa 5 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio; rispetto al totale dell'energia che il sole riversa sulla Terra ogni anno, la percentuale di utilizzo è ancora più ridotta, di soli 0,08 millesimi, oppure di 80 milionesimi; questo corrisponde alla costruzione, ogni anno, per un periodo di circa 65 anni, di centrali solari di superficie tale da convogliare 1,23 milionesimi dell'energia solare complessiva.
Vi sono poi altri parametri che riducono ulteriormente tale percentuale, come la posizione dei concentratori solari, in zone più soleggiate del livello medio complessivo, come le zone a sud del 45° parallelo, e la capacità sia dei concentratori parabolici sia dei paraboloidi cilindrici di seguire la posizione apparente del sole, che mediamente dovrebbe almeno duplicare l'efficacia sia di tali concentratori sia dei pannelli fotovoltaici dotati dello stesso meccanismo; i pannelli solari in posizione fissa ma inclinati in modo ottimale (ad es. 45°) dovrebbero invece rendere 1,5 volte di più rispetto alla posizione orizzontale, cioè dovrebero essere interessati da un irraggiamento solare del 50% superiore rispetto alla posizione orizzontale.
Tutto questo porta a dover installare ogni anno concentratori solari e pannelli fotovoltaici per una superficie pari a circa 0,6 milionesimi della superficie complessiva del globo terrestre, pari a 500 milioni di Km²; quindi una superficie di circa 300 Km²; sembra molto, ma divisa per la popolazione complessiva di 6 miliardi di persone corrisponde a soli 0,05 m² per persona e per ogni anno.
In pratica installando ogni anno 1 solo m² di pannelli solari anche solo per scaldare l'acqua si contribuirebbe a realizzare lo sviluppo di utilizzo dell'energia solare descritto per sè e per altre 14 ÷ 19 persone.
Ulteriori precisazioni tecniche riguardo il "nastro trasportatore".
La quantità di calore trasportata da tale corrente è pari all'1% dell'energia relativa all'irraggiamento solare; non sembra una quantità molto elevata, ma è pari comunque a circa 620 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio.
Tale quantità di calore è comunque preponderante sia rispetto ai combustibili fossili consumati annualmente, sia rispetto al conseguente effetto serra, soprattutto quello che interessa il nord dell'emisfero boreale ed il sud di quello australe.
Dai dati forniti dalla British Petroleum (BP), nell'anno 2003 risultano i seguenti consumi globali di energia:
petrolio consumato 3637 milioni di tonnellate di petrolio;
gas naturale consumato 2332 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio;
carbone 2578 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio;
energia nucleare 598,8 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio;
energia idroelettrica 595,4 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio.
Totale 9741 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio.
Di queste però quelle che producono maggiormente l'effetto serra sono il petrolio ed il carbone; il gas naturale ne produce molto meno, sia a parità di energia prodotta (30% in meno di CO2) sia in termini di migliore efficienza delle centrali elettriche a gas (che arrivano ad un rendimento del ciclo combinato turbina a gas - turbina a vapore del 60% contro il 40% del rendimento delle centrali a carbone o ad olio combustibile).
Di conseguenza, rispetto alla produzione di CO2 si può stimare un consumo equivalente a circa 7 ÷ 8 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio.
Ne risulta che se venisse a mancare l'equivalente di 620 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio trasportate in forma di calore dal suddetto "nastro trasportatore", il progressivo raffreddamento delle zone polari sarebbe prevalente rispetto al pur sostenuto effetto serra, e si andrebbe inesorabilmente verso una nuova era glaciale.
Riguardo il possibile arresto di tale nastro trasportatore, a partire dal 2000 si è rilevato un aumento del 50% dell'apporto di acqua dolce proveniente sia dallo scioglimento dei ghiacci polari (+ 100 chilometri cubici riversati annualmente nella zona di inabissamento di tale corrente) sia dall'apporto dei fiumi più importanti della Siberia (+ 128 chilometri cubici riversati annualmente nella zona di inabissamento di tale corrente, cifra enorme, alla quale corrispondono le notevoli e ricorrenti inondazioni che si verificano anche in quella regione).
Però, in prospettiva, una crescita di qualche grado della temperatura media terrestre porterà ad un clima più umido e ad aumenti anche di 10 volte della portata di acqua dolce proveniente sia dallo scioglimento dei ghiacci polari sia dall'apporto dei fiumi più importanti della Siberia; migliaia di chilometri cubici di acqua dolce in più che potrebbero portare alla diminuzione dell'1% della salinità dell'acqua di mare nella zona polare e all'arresto progressivo del "nastro trasportatore".
Dal Corriere della Sera del 17/12/2004:
"«L’effetto serra congelerà l’Europa»
Il pericolo di una catastrofe ambientale: «Minaccia la sicurezza più del terrorismo». Allarme per i cibi ogm non sperimentati
DAL NOSTRO CORRISPONDENTE
NEW YORK - L’attuale
surriscaldamento del pianeta potrebbe portare, in tempi anche
brevi, all’arresto delle correnti oceaniche che
mantengono l’Europa temperata. Accelerando catastrofi ambientali già
in atto quali alluvioni, uragani, siccità ed incendi e
dando il via ad un congelamento della regione. Quasi una
nuova era glaciale, insomma. È questa la
sconcertante conclusione cui giunge lo scienziato americano Gregory D. Foster in
un articolo pubblicato sull’ultimo numero del
World Watch Institute Magazine,
la rivista della più importante organizzazione internazionale di studio e
ricerca ambientale (il
Wwi,
appunto) che anticipa i contenuti del suo
annuale rapporto, in uscita a gennaio e dedicato alla minaccia, per la sicurezza
nazionale e globale del pianeta, rappresentata non dal terrorismo ma dall’inarrestabile
catastrofe ecologica. "
"ONU - E da Buenos Aires, dove si sta svolgendo la decima conferenza delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici, arriva anche l’allarme dell’Organizzazione meteorologica mondiale: il 2004, segnato da quattro potenti uragani nei Caraibi e da letali tifoni in Asia, è stato il quarto anno più caldo della storia. L’organizzazione, che fa parte dell’Onu, prevede un aumento di 0,4 gradi centigradi della temperatura media sulla Terra (14 gradi centigradi) per il 2004. Il ritmo di questo aumento è circa tre volte superiore a quello degli ultimi cento anni. E se non bastasse il 2004 è stato anche il più costoso per l’industria assicurativa. Che per far fronte ai danni provocati da uragani, tifoni ed altri disastri naturali legati a fenomeni climatici estremi ha sborsato più di 35 miliardi di dollari nei soli primi 10 mesi dell’anno, rispetto ai 16 miliardi di tutto il 2003. "
Sorokin: efficienza energetica e sostenibilità
Palermo, 11 novembre 2003 - Dopo il professore della "Bocconi" Giacomo Silvestri, il 3 giugno è intervenuto al corso di formazione manageriale del Quality College del CNR l'amministratore unico della società di consulenza energetica internazionale Interenergy Alex Sorokin, per un intervento che, come annunciato, si è poi rivelato di grande attualità ed urgenza.
Preceduto da una lunga intervista televisiva a Gianni Manzo della testata giornalistica siciliana della Rai, ecco quindi l'ipertesto con il memorabile intervento nel quale Sorokin ha anche previsto gli imminenti blackout elettrici poi registrati durante l'estate a causa dei consumi monstre di elettricità per il raffrescamento (nota: tutti i grafici sono opera di A. Sorokin, 2003).
Odio i monologhi -- ha esordito il titolare di
Interenergy -- ho 50 lucidi e
non avremo mai il tempo per commentarli tutti. Vi chiedo di interrompermi quando volete e di fare ogni genere di domande.
"La prima cosa da fare è sapere distinguere fra le notizie vere e le notizie false in campo energetico; conoscere il concetto di bilancio energetico, il concetto di fonte primaria, le fonti rinnovabili, cos'è un sistema energetico sostenibile, quali sono le barriere all'entrata di queste tecnologie, e quali le prospettive occupazionali delle nuove tecnologie energetiche.
"Il consumo mondiale medio pro capite è di 1,4 tonnellate equivalenti di petrolio (tep) l'anno. Il Nord America ne consuma 6 tep/anno; la media europea è 3 tep/anno, (esattamente come in Italia) e 0,7 tep/anno nei Paesi in via di sviluppo.
"Si pensava 30 anni fa che le riserve di petrolio sarebbero
bastate ancora per solo 28 anni, ma già nel 1998 la prospettiva era di 40 anni.
Notate però (a destra)
che la curva tende verso la saturazione: nel senso che non ci dobbiamo certo aspettare che la risorsa sia infinita.
"Questo (in basso) è lo scenario "Crescita sostenuta" della Shell fino al 2060 basato su una domanda energetica che continua a crescere come finora: vedete subito che tutte le fonti tradizionali raggiungono il picco massimo nel 2030; e che secondo la nota multinazionale anglo-olandese del petrolio tutta la parte rimanente della domanda energetica in crescita dovrà venire dalle fonti rinnovabili.
"E questo invece è lo scenario dematerializzato della stessa Shell: Internet e le nuove tecnologie dell'informatica renderanno l'economia piu' efficiente, e meno bisognosa di materie prime, per cui, secondo questo scenario la domanda di energia e' prevista crescere meno. E, come vedete, anche qui dal 2030 l'impatto delle fonti rinnovabili diventa comunque determinante.
"Oggi, abbiamo le grandi centrali termoelettriche che producono e distribuiscono a tutti la loro energia; il vantaggio è l'economia di scala ma di contro,
come vediamo tutti i giorni, le popolazioni limitrofe si ribellano e nessun Comune vuole rilasciare l'autorizzazione a costruire nuove centrali a causa dell'inquinamento cronico e concentrato.
Il futuro è invece nella generazione distribuita.
L'energia elettrica continua ad essere generata dalle grandi centrali, ma cresce il contributo delle fattorie del vento (impianti eolici), degli impianti solari fotovoltaici, della biomassa e della micro-co-generazione nelle case, negli ospedali, scuole e industrie: la rete elettrica pubblica (ex rete Enel) diventa una rete aperta che raccoglie e ri-distribuisce l'energia generata in modo diffuso e distribuito sul territorio.
"Inoltre, oggi, la produzione di energia è separata: elettricità nelle grandi centrali e calore nelle caldaie di casa, mentre il modo più efficiente sarebbe quello di produrle insieme.
Per esempio qui in Sicilia, a Priolo, c'è una raffineria che fa la distillazione del greggio. Naturalmente, la distillazione ha bisogno di calore, per cui c'è una centrale elettrica di medie dimensioni accanto alla raffineria che fornisce l'energia elettrica necessaria al funzionamento di tutto l'impianto, e in cui il calore di scarto della stessa centrale -- il calore refluo -- è utilizzato per la distillazione del greggio.
"E' la cogenerazione.
"Guardate, allora: nel 1998 il bilancio energetico italiano era questo (in basso),
ed oggi è cambiato solo leggermente. Come vedete, l'Italia aveva un consumo energetico di fonte primaria di 180 Mtep (Megatep = milioni di tep): per cui, dividendo questo dato per 58 milioni di abitanti, il consumo pro capite risulta come gia' detto di 3 tonnellate di petrolio all'anno.
"Di questi 180 Mtep il 52% sono petrolio, il 29% metano, 7% carbone e 7% idroelettrico.
"Come viene consumata questa energia che entra nel sistema Paese?
"Il 25% va nell'industria, il 23% nei trasporti e il 25% va in usi civili e in nell'agricoltura.
"Invece l'efficienza energetica delle centrali termoelettriche italiane è piuttosto bassa, pari circa al 30-35%, ovvero da 54 Mtep di fonte primaria consumata nelle centrali elettriche nazionali, ne escono come energia elettrica utile solo 22 Mtep: il resto, 26 Mtep, vengono dispersi nell'ambiente.
"Pero' se fate il bilancio, ovvero confrontate fra input e output delle centrali elettriche, il totale in uscita di 22 + 26 fa 48 Mtep, e non e' uguale alla fonte primaria consumata di 54 Mtep. Come mai?
"E' l'effetto di una convenzione di calcolo statistico: le centrali idroelettriche hanno ottimo rendimento dell'80-90%, mentre le centrali termoelettriche sono soggette al secondo principio della termodinamica (ciclo di Carnot), per cui il rendimento medio di conversione termoelettrica è piuttosto basso intorno al 35-40%. Per tenere conto di questa differenza, nel calcolo statistico il contributo dell'idroelettrico in fonte primaria vale 3 volte quello termoelettrico.
"Adesso osservate il bilancio energetico di una tipica piccola isola italiana.
In tutte le isole minori, la popolazione tende ad usare l'energia elettrica per qualsiasi tipo di uso finale, un'abitudine che, dal punto di vista energetico, è particolarmente irrazionale. Per i stessi principi della termodinamica, i gruppi diesel sulle isole producono elettricità con rendimenti basso intorno ai 35-37%, ma invece di sfruttare questa preziosa energia per gli usi piu' nobili (illuminazione, elettronica di consumo, forza motrice), l'energia elettrica generata con questo basso rendimento viene utilizzata molto spesso per farne nuovamente calore (negli scaldabagni, nelle stufette elettriche etc.).
"E' un po' come se la donna di casa lavasse il pavimento con l'acqua distillata.
Altrettanto irrazionale e' abitudine di bruciare gasolio per far funzionare il dissalatore sull'isola (in qualche caso ben il 32% di tutto il gasolio consumato sull'isola)
"E' folle cioè che questo dissalatore consumi altro gasolio quando potrebbe invece usare il calore refluo (gratuito) della centrale diesel locale.
"Mi spiego meglio: il calore contenuto nell'acqua di raffreddamento dei gruppi diesel potrebbe essere usato per alimentare un dissalatore termico. In media il calore refluo della centrale diesel locale potrebbe essere sufficiente a coprire quasi la metà del fabbisogno idrico di un isola.
"A costo combustibile zero!
"Semplicemente sfruttando l'acqua calda del circuito di raffreddamento come avviene per il riscaldamento invernale dell'abitacolo della Vostra automobile, che sfrutta l'acqua calda del radiatore! Invece sull'isola prendo l'acqua calda di raffreddamento dei gruppi diesel e la mando nel dissalatore per desalinizzare l'acqua di mare per distillazione.
"Si tratta di una tecnologia commerciale e diffusa per alimentare di elettricità ed acqua le grandi città nel medio oriente (Abu Dhabi, Dubai, Riad etc.) gia' usata sulle isole Marshall durante la seconda guerra mondiale. - Eppure, sulle isole italiane questo non viene fatto.
"Ritorniamo alla domanda cos'e' la cogenerazione.
"Oggi come oggi in Italia la produzione di calore e di elettricità avviene in modo separato. A casa abbiamo una caldaia che brucia combustibile che ci dà acqua calda per il riscaldamento e per gli usi civili. Poi, abbiamo le centrali termoelettriche alle quali siamo collegati attraverso la rete elettrica che, bruciando altri combustibili, ci forniscono l'elettricità che ci serve.
"Invece di fare le cose separatamente, potremmo fare le due cose insieme: come si fa nell'automobile: l'acqua di raffreddamento del motore, invece che disperdere il calore nell'ambiente attraverso il radiatore, in inverno riscalda l'abitacolo. A pari prestazioni, e senza rinunciare al nessun comfort, il risparmio di fonte primaria e' notevolissimo, intorno al 35-40%!
"Cosa e' invece una centrale a turbogas e cosa e' un ciclo combinato? - "Nell'uso comune si fa spesso confusione fra questi due termini.
"Prendete il motore jet di un aereo e metteteci in coda, dove escono ad alta velocità i gas di scarico bollenti, una turbina che aziona un alternatore. Piu' o meno questo sarebbe un gruppo turbogas. - la stessa General Electric, la Rolls Royce (ma anche la FIAT), che producono motori per aerei, fabbricano anche queste turbine per le centrali turbogas.
"Invece una centrale a ciclo combinato è sempre una combinazione fra un gruppo turbogas abbinato ad un tradizionale gruppo a vapore.
Il gruppo turbogas, oltre ad azionare il proprio alternatore generando energia elettrica, emette anche grandi quantità di gas di scarico, che possono essere sfruttate una seconda volta. Caldi a 600 gradi, questi gas vengono inviati verso una caldaia di recupero, che sfrutta il calore contenuto nei gas di scarico per produrre vapore, che aziona una turbina a vapore, che a sua volta fa girare un secondo alternatore, differente da quello del gruppo turbogas. In questo modo si arriva ad un rendimento elettrico complessivo del 55%, invece che del 35% di una centrale a vapore tradizionale: si tratta della tecnologia termoelettrica più avanzata di cui oggi disponiamo per la produzione di energia elettrica.
"Le centrali a ciclo combinato hanno buon rendimento e basso costo unitario di produzione dell'energia elettrica, ma richiedono investimenti piuttosto elevati. Generalmente, per sfruttare al meglio l'economia di scala, gli operatori tendono ad volerle realizzare il piu' grande possibile, da 400 a 2000 MW.
Invece le centrali turbogas pure (senza ciclo a vapore), a causa del loro basso rendimento, presentano elevati costi di produzione. Ciononostante, la possibilita' di avviamento rapido di queste centrali le rende particolarmente idonee per coprire il servizio di punta quando la domanda di energia elettrica raggiunge il picco.
"Allora cos'è accaduto 2 anni fa in California con il blackout. A suo tempo la California era stata la prima a privatizzare il settore elettrico. A quel punto, tutti gli operatori (privati) cercavano di competere sul prezzo mantenendo in servizio soltanto quelle centrali che riuscivano a produrre a basso prezzo e che facevano il carico di base (basic load).
"Bene, a questo punto le centrali di punta (come le turbogas pure) non riuscivano piu' a competere ed andarono fuori mercato. Ma quando c'èra il picco a mezzogiorno, in California, quando tutti tengono accesa l'aria condizionata, non bastarono piu’ le centrali di base ed occorreva mettere in modo tutte le centrali, compreso le centrali di punta a turbogas. Quest’ultime pero’ erano state messe fuori servizio dai loro proprietari in quanto poco convenienti dal punto di vista economico.
"E' un problema -- profetizza Sorokin -- che potreste nascere anche in Italia se la privatizzazione dovesse andare come in California.
"E in California, allora, come hanno risolto il problema? -- domanda Pagliaro
"E' diventata talmente costosa l'elettricità, anche 1000 lire al kWh, per cui i consumatori si sono organizzati per il risparmio energetico mentre i produttori, visto il prezzo monstre dell'energia, hanno realizzato qualche centrale a turbogas: ma per il consumatore è stato un lungo periodo di incertezza, con serie conseguenze per l'economia di tutta la regione.
"Il turbogas infatti riesce a salire e scendere inseguendo il carico dando o levando gas come il motore di un aereo, mentre la centrale a ciclo combinato deve salire e scendere mantenendo il coordinamento fra i due gruppi (quello turbogas e quello a vapore), e quindi lentamente, altrimenti succede il finimondo.
Cos'e' invece il teleriscaldamento urbano?
Distribuisce acqua calda in città attraverso una rete sotterranea di teleriscaldamento (tubazioni coibentate), prendendo l'acqua (il calore ) da una centrale termica (caldaia) oppure da un impianto di cogenerazione: avete presente New York?
Avete presente il Cremlino? Usano lo stesso sistema: vapore (o acqua calda) che viene inviato per il riscaldamento tramite condotte sotto le strade.
"Ho parlato prima della generazione distribuita: oggi ci sono microcogeneratori che arrivano anche a taglie molto piccole fino a 35 kW, idonei cioe' per coprire i fabbisogni energetico di un grosso condominio, di un centro commerciale, ospedale o albergo, ed é questo il futuro. Purtroppo questi sviluppi sono al momento ostacolati da un contesto normativo inadeguato e da alcuni operatori tradizionali ma questo è sicuramente una tecnologia del futuro.
"Il frigorifero da campeggio usa una fiammella alimentata da gas in bombola: trasforma il calore della fiammella in freddo usando un ciclo termodinamico ad assorbimento. Se quindi abbiniamo un cogeneratore ad una macchina di questa cenere abbiamo un impianto di trigenerazione ovvero una centralina capace di produrre tutte e 3 le forme di energia di cui abbiamo bisogno: il freddo, il caldo e l'elettricità.
"Ora, come sapete, il secondo principio della termodinamica è anche
più importante del primo: la conversione in calore di una qualsiasi altra forma di energia è sempre parzialmente irreversibile. Per cui dovremmo sempre scegliere in modo razionale ed efficiente come generare e come consumare l'energia, e specialmente il calore, di cui abbiamo bisogno, evitando possibilmente di dissipare energia preziosa.
"Gli usi obbligati dell'energia elettrica sono quelli per cui risulta difficile sostituire l'elettricità con un'altra fonte: la forza motrice, l'elettronica e l'illuminazione; ma gli usi non obbligati sono quelli per cui l'elettricità può ben essere sostituita con una forma di energia meno pregiata; il punto è che se andiamo a vedere il bilancio energetico nazionale, la maggior parte degli usi finali di energia elettrica (oltre il 70%) sono a bassa temperatura e pertanto non-obbligati.
"Per esempio, lo scaldabagno elettrico noi lo chiamiamo la "strage termodinamica"!
"E folle: è pura irrazionalità bruciare un combustibile in modo da ottenere calore, per trasformarlo in elettricità al 30% e poi ri-trasformare quest'ultima nuovamente in calore!
Tanto vale, e' molto piu' efficiente e si risparmia molta energia bruciando il combustibile direttamente nel punto di bisogno, piuttosto che passando per la trasformazione in energia elettrica.
"Guardate: l'elettricità è un vettore energetico proprio come lo è l'idrogeno: nel senso che per produrla abbiamo bisogno di un'altra fonte di energia primaria.
"Allora: per la produzione di freddo criogenico, a meno 20 gradi, e del freddo per refrigerazione è obbligato l'uso dell'elettricità. Ma, per esempio, per il raffrescamento degli ambienti, da 10 a 20 gradi, l'uso dell'elettricità è da evitare. Sarebbe meglio adottare tecniche passive e bioclimatiche.
"Per applicazioni a più di 300 gradi di temperatura appare ragionevole bruciare un combustibile, ma gia' per le temperature medie da 120 gradi è da evitare l'uso dell'elettricità. Invece, alle basse temperature, tutti tendiamo ad usare l'elettricità, e particolarmente nel mezzogiorno d'Italia (Sicilia compresa), mentre l'ideale sarebbe usare il calore refluo di qualche processo industriale oppure di un cogeneratore, oppure il calore del sole.
"Quando si stende un'analisi energetica, il bilancio energetico deve chiudersi: tutto deve tornare confrontando quello che entra nella struttura esaminata con tutto quello che esce, tenendo conto di tutti consumi all'interno, più tutte le perdite. Quindi, occorre prendere in considerazione tutti i vettori energetici, incluso il calore umano emesso (ogni persona emette 100 W di calore e in un teatro o cinema con 1000 persone si comprende che stiamo parlando di un contributo termico rilevante).
"Tutta questa energia viene dissipata attraverso l'involucro dell'edificio. Facendo questo confronto, si vede spesso che i dati combaciano male e già questo suggerisce che qualche perdita non e' stata identificata e quantificata e potrebbe rappresentare una opportunità di miglioramento dell'efficienza.
In ogni caso, per quantificare l'impatto di un qualsiasi
consumo energetico finale, occorre sempre risalire al relativo consumo di fonte
primaria.
Quest'ultimo, pero', varia da paese a paese. Per esempio in Austria hanno prevalentemente l'idroelettrico, che presenta buon rendimento di conversione. Da noi invece quasi tutta l'elettricità è di origine termoelettrica, per cui l'energia elettrica e per risalire al relativo consumo di fonte primaria occorre moltiplicare per 3.
Invece in Islanda c'è un tale eccesso di fonte rinnovabile che adesso producono l'idrogeno dalle fonti geotermiche dei loro vulcani. E hanno ragione di farlo: perché non consumano né petrolio né carbone!
"Adesso quindi andiamo al discorso organizzativo: passiamo dalla tecnologia al management. Se una struttura intende affrontare seriamente la questione dell'efficienza energetica, ci sono 3 fasi differenti.
FASE 1: La prima fase e' quella "a costo zero" - Partendo dalla situazione attuale emersa dalla diagnosi energetica all'inizio ci sono notevoli potenziali per realizzare risparmi relativamente facili attraverso una serie di miglioramenti gestionali ed abitudinali, e facendo una buona manutenzione e messa a punto eliminando i malfunzionamenti piu' comuni.
Da un punto di vista finanziario, non occorre un impegno particolarmente elevato e non bisogna realizzare una pianificazione particolarmente spinta. Con questo tipo di interventi, si realizzano risparmi intorno al 10-15% dei costi energetici precedenti l'intervento.
"FASE 2: Se si vuole andare oltre, occorre investire nel miglioramento impiantistico: occorrono nuovi impianti oppure l'ammodernamento degli impianti esistenti con investimenti; per cui occorre valutare il ritorno in funzione del tempo.
"FASE 3: Infine, se vogliamo andare ancora oltre e raggiungere lo stadio ottimale, questo di solito coinvolge la struttura edilizia e di solito purtroppo non ha una ricaduta economica sufficiente a ripagare l'investimento.
"Ad esempio, se volessi rifare la facciata di questo edificio del CNR per migliorare il suo isolamento termico, probabilmente il costo sarebbe talmente elevato che non si ripaga mai, oppure ci vorrebbero 20 anni.
"Di solito, noi consigliamo di realizzare un simile intervento in coincidenza di una ristrutturazione già pianificata. Quasi mai, infatti, la ristrutturazioni vengono fatte con un'ottica energetica: se occorre tirare su i ponteggi per rifare una facciata, il costo è prevalentemente quello di montare (e smontare) i ponteggi e la manodopera comunque necessaria, e non quello di applicare un po' di materiale isolante.
"I nostri Comuni potrebbero con un piccolissimo costo in più, usando materiali piu' efficienti dal punto di visto dall'isolamento energetico, realizzare risparmi energetici negli edifici che potrebbero arrivare al 50%!
"Dunque si parte col miglioramento gestionale dal 10%, poi con interventi sull'impiantistica si arriva al 20-25% e poi, con gli interventi edili si raggiunge il 50% e oltre.
"Per questo sono nate le ESCo: le Energy service company, società nate negli Stati Uniti e ora in forte diffusione nel nord Europa che prossimamente arriveranno anche in Italia.
"Una Esco è una società che offre servizi di efficienza energetica: immaginatevi per esempio un grosso albergo che oggi consuma una grande quantità di energia ogni anno, 100%.
"Con un certo investimento, poniamo, si può realizzare un
risparmio
del
40% circa. Bene, una Esco propone all'albergo di poter realizzare lei
l'investimento in questione e quindi di condividere con il cliente parte del
risparmio: è una forma nuova di relazione contrattuale che si chiama EPC, energy
performance contract.
"Dal momento in cui la Esco fa l'investimento per ridurre i consumi, il cliente (l'albergo) inizia a realizzare il risparmio pianificato. La renumerazione della Esco sarà una parte di quel risparmio per un certo numero di anni (generalmente fra 8 e 20) mentre i nuovi impianti restano di proprietà della Esco che ne cura anche la manutenzione di normale sostituzione.
"E questo -- dice allora Pagliaro -- è esattamente quello che fa il Wuppertal Institut in Germania.
"Normalmente -- continua Sorokin -- l'80% del risparmio generato durante il periodo contrattuale va alla Esco, mentre al cliente resta subito il 20% che poi, al termine del contratto ESCo, diventerà il 100% di risparmio. Chiaramente una situazione del tipo: "io vinco-tu vinci".
"Il miglioramento tecnologico -- conclude Sorokin -- consente di ridurre le emissioni di inquinanti, ma non di ridurre la quantità di anidride carbonica emessa. Questi sono i fattori di emissione tipici delle 3 principali forme di conbustibili fossili:
carbone: 4,0 tonCO2/tep
petrolio: 3,3 tonCO2/tep
metano: 2,4 tonCO2/tep
"Invece, le fonti rinnovabili sono generalmente ad emissioni zero e pertanto il loro uso elimina le emissione di CO2 -- ha spiegato Sorokin -- Le fonti rinnovabili sono essenzialmente sei:
Solare
Eolico
Idro-elettrico
Geotermia
Biomassa
Altri (moto ondoso, maree)
La più nota è l'energia solare che però va distinta nel
solare termico
(i
collettori solari che producono acqua calda e si ripagano in 4-6 anni), e in
solare fotovoltaico (FV) che produce elettricità.
"I tetti FV, oggi costosi, si diffonderanno soprattutto nel Post-Kyoto (2010-2020), ma guardate che gia oggi i principali produttori sono (nell'ordine) i giapponesi e gli angolossasoni con Sharp, BP Solar, Kyocera, Shell (Siemens), Sanyo, Astropower che solo fra il 2001 e il 2002 hanno registrato aumenti della produzione fra il 50 e il 100%.
"Se osservate il trend nel contributo dell'energia solare FV e dell'energia eolica al fabbisogno mondiale di elettricità, appare evidente che l'assenza dell'Italia da un intero settore hi-tech ad incremento esponenziale dal quale qualcuno ha deciso di chiamarci fuori.
"In Germania, invece, la situazione è totalmente diversa. Ci sono 12mila MW di potenza eolica già installati, e che coprono il 4% del fabbisogno nazionale tedesco di energia elettrica; oltre 1 milione di metri quadri di impianti solari installati ogni anno, di cui la metà Fotovoltaici. Mentre in Italia il programma 10.000 tetti stenta a decollare, la Germania ha gia' completato il suo programma 100mila tetti solari FV (altri 3 milioni di metri quadri).
Il risultato sono 130.000 occupati nel settore delle nuove FR (eolico, solare termico, solare FV, mini-idro, biomassa) con una legge del 2000 che intelligentemente favorisce le FR (tariffe agevolate in "conto energia” differenziate per fonte); e una nuova legge del 2002 a favore delle cogenerazione (tariffe agevolate differenziate per tipo d’impianto) compresi i generatori mini e micro per le case.
"In Italia, come vedete dal grafico (a fianco) non
solo
le installazioni FV non sono aumentate ma, in palese controtendenza rispetto
alla forte crescita del mercato mondiale, negli ultimi 10 anni sono addirittura
diminuite!
"Bisogna quindi avere chiaro che non essere presenti nel cammino che ci porterà verso la generazione di energia da fonti rinnovabili avrà serie conseguenze per le prospettive future dell'economia nazionale.
"L'inerzia in Italia deriva innanzitutto dallo scetticismo e dalla scarsa conoscenza delle tecnologie disponibili e delle relative opportunità di mercato.
"I costi iniziali più elevati, infatti, si ripagano nel tempo; mentre permane la tendenza del mondo politico di farsi consigliare dagli operatori dell’energia convenzionale senza interpellare quelli del settore FR.
"Ma questa sottovalutazione dell’importanza strategica del settore (potenziale di produzione, innovazione, occupazione ed export) e questo orizzonte temporale nel “decision making” troppo breve per consentire l’attuazione di una strategia industriale, avrà delle conseguenze. Il 2010 è alle porte.
"Per impostare il domani -- ha concluso Sorokin -- occorre agire oggi".
"L’attuale campagna a favore dell’idrogeno invece rasenta la disinformazione. L’idrogeno non è una fonte, bensì un vettore che consente di accumulare e trasportare energia - è un prodotto destinato al consumo finale; pertanto, la sua attuale produzione non sostituisce né le fonti fossili né quelle rinnovabili, e non risolve i problemi legati all’approvvigionamento energetico ed all’effetto serra.
"L’idrogeno appare pulito nell’uso finale, ma come l’elettricità (vettore concorrente altrettanto pulito) deve essere prodotto da centrali e da materie prime energetiche che generalmente pulite non sono (tramite steam reforming dal metano ed attraverso l’elettrolisi dell’acqua) mentre l’energia consumata per produrre l’idrogeno è sempre maggiore (e di molto) rispetto a quella che si ricava al momento dell’utilizzo dello stesso idrogeno.
"Piace alle industrie automobilistiche perché permette di produrre auto non inquinanti, e senza rinunce nelle prestazioni.
"Quando -- ha quindi aggiunto Pagliaro sottolineando la straordinaria urgenza delle conclusioni del corso -- le imprese concorrenti dei Paesi industrializzati pagheranno l'energia l'80% in meno di quanto la pagano le nostre imprese; o quando, addirittura, non la pagheranno affatto perché si metteranno a generarne un surplus, i prezzi delle loro merci scenderanno ulteriormente, e di molto.
"E il nostro Paese avrà subito forse il colpo finale alla sua competitività fra i Paesi ad avanzata industrializzazione. Occorre agire, e presto".
E' possibile stampare e distribuire liberamente questo testo: è gradita la citazione della fonte. Tutti i grafici sono opera di A. Sorokin (2003). A breve su queste pagine Web anche gli interventi di Igor Righetti e Michele Bonfiglioli. Fa ancora in tempo ad iscriversi al corso di gennaio con Francesco Giavazzi, Enzo Marino, Gaspare Borsellino e Francesco Meneguzzo (dal 26 al 30): per una formazione manageriale di standing internazionale tanto urgente quanto necessaria.
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