Alberto Mirandola
ENERGIA, AMBIENTE
E COMUNICAZIONE
Master in Comunicazione delle Scienze
Anno 2014-15
Una comunicazione corretta in campo scientifico
richiede
- Prendere conoscenza del problema (nel nostro caso: i problemi
dell’energia e le loro implicazioni).
- Informarsi sull’evoluzione, sullo stato attuale e sulle prospettive della
materia di cui si desidera trattare.
- Oltre a cercare dati obiettivi, occorre verificare se vi siano diverse
opinioni degli esperti, in modo da riferire senza precostituire una
“verità” di parte.
(Si corre questo pericolo in molti casi, specialmente quando gli aspetti
tecnico-scientifici confinano con la politica).
- Impostare e sviluppare la comunicazione sulle basi precedenti;
in tal modo si opererà in modo eticamente e professionalmente
corretto.
Programma di queste conversazioni
Prima parte:
Introduzione al linguaggio e ad alcuni concetti basilari del settore
energetico:
- fonti e vettori energetici;
- alcune unità di misura in campo energetico;
- forme energetiche: dalle risorse ai consumi finali; tipi di impianti
esistenti;
- densità di energia e di potenza; rendimenti e loro evoluzione
storica.
Seconda parte:
Risorse, consumi energetici e aspetti ambientali: evoluzione,
situazione nel mondo e riflessioni.
Terza parte:
Etica e correttezza della comunicazione nel settore energetico.
Fonti energetiche
Forme di energia che si trovano in natura:
- energia solare nelle sue diverse forme (radiazione diretta, vento,
biomasse, salti idrici, geotermia, onde);
- combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale);
- materiali fissili (uranio prevalentemente).
Statistiche sulle fonti energetiche: riguardano solo le fonti commerciali.
Usi finali dell’energia
Forme di energia utilizzate:
- energia termica;
- energia meccanica;
- energia elettrica.
Per convertire le fonti nelle forme finali utili:
macchine e impianti di conversione energetica.
Fonti rinnovabili e non rinnovabili
Fonti rinnovabili = fonti che saranno disponibili per un tempo
indefinito, in quanto il loro flusso dipende dai cicli naturali;
tipicamente: energia solare nelle sue diverse forme.
Fonti non rinnovabili = fonti che si sono formate in tempi lunghissimi e
che costituiscono delle scorte; la loro disponibilità si riduce nel tempo
man mano che esse vengono utilizzate;
tipicamente: i combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale).
Fonti, conversione, usi finali
Densità (qualità) dell’energia
limite tecnologico
Densità di potenza [W/m ]
ENERGIE
PREGIATE
(meccanica, elettrica)
m
En.
potenziale
idrica
Energia
meccanica
En. chimica
combustib.
Energia
termica
limite tecnologico
ENERGIE
TERMICHE A TEMP.
MEDIO-ALTA;
COMBUSTIBLI
limite disponibilità
ENERGIE
TERMICHE A BASSA
TEMP.
FONTI RINNOVABILI
Densità di energia [J/m ]
Energia
solare
Energia
elettrica
Fonti e vettori energetici
Idrogeno ed elettricità sono prodotti di trasformazione, cioè
sono vettori energetici, non fonti. L’idrogeno esiste in natura,
ma non allo stato libero, bensì solo in composti che lo contengono
(acqua, idrocarburi).
L’idrogeno quindi non è una fonte, ma è un combustibile:
- potrà dare un contributo locale alla riduzione dell’impatto ambientale;
ma non un contributo come fonte;
- sarà un vettore importante, capace di condizionare, almeno in parte,
i metodi di trasporto e uso dell’energia, però a lungo termine
(siamo ancora molto lontani).
I principi della termodinamica
(espressi in modo divulgativo)
1° principio
L’energia non si crea, né si distrugge, ma soltanto si trasforma da una
forma ad un’altra. Ciò avviene negli impianti di conversione energetica.
Sotto questo aspetto le diverse forme di energia sono equivalenti; per
ciascuna di esse si possono usare le stesse unità di misura. Ma …
2° principio
E’ impossibile convertire integralmente energia termica in energia
meccanica: si può attingere energia termica da una fonte ad una certa
temperatura e convertirne una parte in energia meccanica; la parte
rimanente deve essere rilasciata sotto forma termica verso un ambiente a
temperatura inferiore. La conversione di energia termica in energia
meccanica è di fondamentale importanza nella nostra società.
I rendimenti di questa trasformazione hanno subito un’evoluzione
importante nel tempo, con il progredire della tecnologia.
Come “difendersi” in parte dal 2° principio: la cogenerazione.
Trasformazione di energia termica
in energia meccanica (elettrica)
Evoluzione storica dei rendimenti
Anno
1700
1800
1850
1900
1950
1970
2000
2000
2010
2013
Rendimento
0,5-1,0 % macchina a vapore di Newcomen (1712),
poi di Watt (1756) e di Smeaton (1772)
5,0
macchina a vapore
10,0
macchina a vapore
20,0
macchina a vapore
36,0
centrale a vapore
40,0
centrale a vapore, grosso motore Diesel
40,0
turbina a gas, grosso motore Diesel
50,0
centrale a ciclo combinato
45,0
centrale a vapore, turbina a gas,
grosso motore Diesel
60,0
centrale a ciclo combinato
I combustibili fossili
Carbone
- uso massiccio dopo l’invenzione della macchina a vapore;
- combustione relativamente difficile (oggi si usa polverizzato);
- contiene molto carbonio (produce molta CO2);
- è solido, quindi il trasporto è relativamente costoso.
Petrolio
- elevata densità di energia  economico lo stoccaggio e il trasporto
via oleodotto o via nave;
- viene convertito in prodotti diversi (olio pesante, gasolio, benzina,
ecc.); si presta ad usi diversi;
- brucia con maggiore facilità e produce meno CO2 del carbone.
Gas naturale
- bassa densità di energia  costoso lo stoccaggio e il trasporto
via gasdotto (stato gassoso) o via nave (liquefatto);
- brucia con facilità e produce meno CO2 del petrolio.
Massa e Portata, Energia e Potenza
Massa
Quantità contenuta in un campione di una certa sostanza
(kg, g, ton, ecc.).
Portata
Quantità o volume di una sostanza che fluisce o si libera nell’unità di
tempo (kg/s, m3/s, kg/ora, ton/anno).
Energia
Quantità contenuta in una certa massa di risorsa energetica; si esprime
con diverse unità di misura (kcal e suoi multipli, Joule e suoi multipli).
Come concetto è assimilabile a quello di massa.
Potenza
Quantità di energia che si libera o si sviluppa nell’unità di tempo
(kcal/s, J/s=W, kJ/s=kW).
Come concetto è assimilabile a quello di portata.
Unità di misura
1 kcal= 4,186 kJ
1 tep = 107 kcal = 4,186 ·107 kJ  1 Mtep = 1013 kcal (nelle statistiche)
1 tep  1200 Nm3 di gas naturale (circa)
1 Mtep = 1,2 · 109 Nm3 di gas naturale
1 kWh= 860 kcal = 860 · 4,186 kJ = 3600 kJ
1 MWd= 24000 kWh = 24000 · 860 kcal  2 tep (circa)
Poteri calorifici (inferiori) Hu dei combustibili
Legno
3000-3900 kcal/kg
Carbone
5000-7500 kcal/kg
Petrolio
 10.000 kcal/kg (circa) = 107 kcal/ton
Metano
12.776 kcal/kg (=0,67 kg/Nm3 Hu= 8560 kcal/Nm3)
Idrogeno
33.944 kcal/kg (=0,10 kg/Nm3 Hu= 3394 kcal/Nm3)
Gas naturale  8250 kcal/Nm3 (è una miscela di gas diversi)
Biogas
3000-5000 kcal/Nm3
L’energia, l’uomo e l’ambiente
- L’energia è il motore della vita, dei fenomeni naturali,
delle attività umane.
- L’energia ha condizionato lo sviluppo della storia e dell’umanità:
infatti c’è correlazione tra il consumo energetico, l’andamento della
popolazione e i principali parametri dell’economia.
- Lo sviluppo della popolazione e le attività umane hanno condizionato
e modificato l’ambiente.
N.B.
Gli animali si adattano all’ambiente; l’uomo invece tende a modificarlo
per renderlo adatto ai suoi bisogni. Ciò si può fare entro certi limiti:
è uno dei problemi cruciali del presente e del futuro.
Evoluzione della popolazione
e dei consumi energetici
Mtep/anno
Consumi di energia (Mtep/anno)
Popolazione mondiale
10000
6 miliardi
1800: carbone
1850: petrolio
1900: gas naturale
1950: en. nucleare
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
1 miliardo
200 milioni
0
1000
1200
1400
1600
anni
1800
2000
I problemi energetici
• popolazione
• energia
• ambiente



conflittuali
In futuro: cambiamenti radicali;
se troppo rapidi  conseguenze drammatiche, violenze.
Quindi  gestire bene la transizione
intensificare la ricerca di soluzioni sempre migliori
Azioni:
- a breve termine: razionalizzare e migliorare i sistemi attuali;
- a lungo termine: pianificare il futuro (nuove tecnologie,
nuovi sistemi organizzativi, ecc.).
Ripartizione approssimativa della
popolazione mondiale nel 2010 (stime ONU)
7 miliardi a inizio 2013; 7,25 miliardi a inizio 2015
previsti 9-10 nel 2040
Asia
Africa
Europa
America latina
USA e Canada
Oceania
4150 milioni
984 milioni
720 milioni
595 milioni
348 milioni
35 milioni
---------------6832 milioni
(60.8 %)
(14.4 %)
(10.5 %)
( 8.7 %)
( 5.1 %)
( 0.5 %)
Alla fine del 2012 la Cina (circa 1350 milioni) e l’India (circa 1200
milioni) contavano da sole poco meno del 40% della popolazione
mondiale
Le fonti rinnovabili: quali sono? (1)
- Risparmio energetico: importante, anche se non è una vera fonte;
consente di prolungare la durata delle fonti non rinnovabili.
- Energia idroelettrica: molto conveniente, ma quasi saturata in Italia
- Energia solare diretta:
solare termico (maggiori rendimenti)
solare fotovoltaico (minori rendimenti); interessante quando
integrato nell’edificio
- Energia eolica: si, ma marginale in Italia
- Energia geotermica:
molto conveniente dove c’è, ma ce n’è poca;
interessanti gli usi innovativi su piccola scala abbinati a pompe
di calore (ancora molto costosi)
- Energia delle maree: solo in località con forti escursioni di livello
- Energia delle biomasse:
coltivazioni energetiche: si, ma quantità di energia limitate
materie legnose: si, se non si deforesta; attenzione alle emissioni
rifiuti: devono essere utilizzati con tecniche adeguate
Le fonti rinnovabili (2)
PREGI:
- Sono rinnovabili, cioè non si esauriscono
- Contribuiscono poco all’inquinamento
DIFETTI:
- Bassa densità di potenza: è fuorviante fare
assegnamento sull’energia globalmente disponibile,
senza considerare la potenza per unità di superficie
e il momento in cui questa è utilizzabile;
- Discontinuità e imprevedibilità (bisogna installare
sistemi alternativi per fronteggiare le indisponibilità);
- Rendimenti bassi
QUINDI:
- non possono fare miracoli  contributi locali (di nicchia)
- però dobbiamo continuare con la ricerca
Le fonti rinnovabili (3)
Esempi di reale potenzialità sul territorio italiano (301000 km2)
Supponiamo di voler produrre il fabbisogno elettrico italiano
(330·109 kWh/anno) con:
- legna in centrali a biomassa  servono 1,5·106 km2 di boschi;
- aeromotori  servono 233.000 macchine da 1 MW, ammesso
che il vento soffi sempre a 10 m/s;
- pannelli fotovoltaici: servono 240.000 MW  6000 km2
(di cui 2000 di pannelli da pulire ogni 15-20 giorni!).
- biodiesel: supponiamo di sostituire il fabbisogno italiano per i
trasporti (42 Mtep) con biodiesel (1 ton/ettaro): servono
480.000 km2 di colture.
Per le fonti intermittenti ci vogliono sistemi integrativi:
non sempre la potenza è disponibile quando serve.
Oggi (2015) le fonti rinnovabili (esclusa l’idroelettrica) coprono
circa il 2,2% del fabbisogno mondiale.
La questione degli incentivi
- Gli incentivi servono a far decollare una tecnologia se questa è utile.
- Quindi vanno adottati per tempi limitati, non per tempi indefiniti.
- Non devono essere troppo alti, per non distorcere eccessivamente
il mercato e provocare iniziative non condivisibili.
- Ogni tecnologia, a regime, deve autosostenersi.
Le fonti: servono tutte o no?
Servono tutte perché:
- la popolazione cresce;
- il consumo pro-capite cresce nei Paesi in via di sviluppo;
- nessuna fonte può risolvere da sola i problemi energetici dell’umanità;
- ciascuna fonte è adatta a determinati usi;
- l’integrazione delle fonti favorisce uno sviluppo equilibrato ed
armonico della tecnologia e del sistema economico;
- le diverse fonti hanno impatti diversi sull’ambiente, sull’economia,
sugli aspetti sociali.
Attenzione: quando si parla di innovazione nel settore energetico non
significa solo “fonti rinnovabili” (in quanto innovative), ma anche
“usi innovativi delle fonti tradizionali”.
Sostenibilità
I pilastri della sostenibilità:
- risorse necessarie per sostenere la popolazione
(energia, cibo, acqua, materiali, ecc.)
- aspetti ambientali
- aspetti economici
- aspetti sociali
Devono essere considerati tutti quando si parla di sviluppo sostenibile.
In questo periodo di crisi globale particolare attenzione deve essere
dedicata agli aspetti socio-economici.
Tutte le risorse richiedono energia per essere utilizzate.
Perciò l’energia è la risorsa fondamentale.
Statistiche energetiche
Riguardano solo le fonti commerciali, quindi non conteggiano
l’energia solare che alimenta i cicli naturali, le coltivazioni, le foreste,
ecc.; si tratta di quantità enormi.
Sono conteggiati gli usi innovativi dell’energia solare a scopo
energetico: idroelettricità (la più consolidata), usi termici e fotovoltaici,
biomasse a scopo energetico, energia eolica, energia geotermica, ecc.
Nelle tabelle successive, riferite al 2010, i diversi Paesi sono ordinati nel
modo seguente:
- prima tabella: Paesi ordinati secondo i consumi energetici totali
(ordine decrescente); l’Italia vi compare al 13° posto; nel 2013 è passata
al 16° posto, essendo stata superata da Messico e Indonesia;
- seconda tabella: Paesi ordinati secondo la popolazione totale
(ordine decrescente).
NAZIONE
(2010)
POPOLAZIONE
Milioni di
abitanti
1 Cina
2 Stati Uniti
3 Russia
4 India
5 Giappone
6 Germania
7 Canada
8 Sud Corea
9 Brasile
10 Francia
11 Iran
12 UK
13 Italia
14 Messico
15 Spagna
16 Indonesia
17 Sud Africa
18 Turchia
19 Ucraina
20 Tailandia
21 Polonia
22 Egitto
23 Argentina
24 Pakistan
25 Vietnam
26 Algeria
27 Colombia
28 Filippine
29 Bangladesh
30 Nigeria
31 Sudan
32 Kenia
33 Etiopia
34 Myanmar
35 Tanzania
36 R. D. Congo
OCSE
Mondo (2010)
1338,10
309,60
141,90
1188,80
127,40
81,60
34,10
48,90
193,30
63,00
75,10
62,20
60,50
110,60
47,10
235,50
49,90
73,60
45,90
68,10
38,20
80,40
40,50
184,80
88,90
36,00
45,50
94,00
164,40
158,30
43,20
40,00
85,00
53,40
45,00
67,80
1237,70
6892,00
%
19,42
4,49
2,06
17,25
1,85
1,18
0,49
0,71
2,80
0,91
1,09
0,90
0,88
1,60
0,68
3,42
0,72
1,07
0,67
0,99
0,55
1,17
0,59
2,68
1,29
0,52
0,66
1,36
2,39
2,30
0,63
0,58
1,23
0,77
0,65
2,00
17,90
100,00
ENERGIA PRIMARIA
CONSUMATA
CONSUMO
PRO CAPITE
Mtep/anno
tep/ab.
TWh
kWh/ab.
%
1,8177
7,3826
4,8692
0,4410
3,9315
3,9150
9,2872
5,2141
1,3136
4,0062
2,8301
3,3614
2,8438
1,5293
3,1790
0,5944
2,4230
1,5065
2,5712
1,5850
2,5066
1,0080
1,9038
0,3659
0,4945
1,1426
0,7079
0,2939
0,1437
0,0821
0,1157
0,1250
0,0353
0,0375
0,0444
NA
4,4989
1,7415
4206,54
4325,94
1036,78
922,25
1145,27
621,00
629,91
497,22
484,75
573,20
226,10
381,25
298,21
269,97
300,43
166,37
268,13
210,18
187,91
156,41
157,42
143,47
128,47
90,44
100,17
45,17
56,90
67,74
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
10904,83
21325,11
3143,67
13972,67
7306,42
775,78
8989,52
7610,29
18472,57
10168,17
2507,78
9098,35
3010,65
6129,37
4929,06
2440,97
6378,58
706,45
5373,33
2855,73
4093,90
2296,84
4120,86
1784,39
3172,03
489,40
1126,77
1254,75
1250,49
720,67
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
8810,56
3094,18
19,73
20,29
4,86
4,32
5,37
2,91
2,95
2,33
2,27
2,69
1,06
1,79
1,40
1,27
1,41
0,78
1,26
0,99
0,88
0,73
0,74
0,67
0,60
0,42
0,47
0,21
0,27
0,32
NA
NA
NA
NA
NA
NA
NA
2432,20
2285,65
690,94
524,23
500,87
319,46
316,70
254,97
253,92
252,39
212,54
209,08
172,05
169,15
149,73
139,97
120,91
110,88
118,02
107,94
95,75
81,05
77,10
67,61
43,96
41,13
32,21
27,63
23,63
13,00
5,00
5,00
3,00
2,00
2,00
0,02
5568,29
12002,35
%
20,26
19,04
5,76
4,37
4,17
2,66
2,64
2,12
2,12
2,10
1,77
1,74
1,43
1,41
1,25
1,17
1,01
0,92
0,98
0,90
0,80
0,68
0,64
0,56
0,37
0,34
0,27
0,23
0,20
0,11
0,04
0,04
0,02
0,02
0,02
0,0295
46,39
100,00
ENERGIA ELETTRICA
51,14
100,00
NAZIONE
(2010)
POPOLAZIONE
Milioni di
abitanti
1 Cina
2 India
3 Stati Uniti
4 Indonesia
5 Brasile
6 Pakistan
7 Bangladesh
8 Nigeria
9 Russia
10 Giappone
11 Messico
12 Filippine
13 Vietnam
14 Etiopia
15 Germania
16 Egitto
17 Iran
18 Turchia
19 Tailandia
20 R. D. Congo
21 Francia
22 UK
23 Italia
24 Myanmar
25 Sud Africa
26 Sud Corea
27 Spagna
28 Colombia
29 Ucraina
30 Tanzania
31 Sudan
32 Argentina
33 Kenia
34 Polonia
35 Algeria
36 Canada
OCSE
Mondo (2010)
1338,10
1188,80
309,60
235,50
193,30
184,80
164,40
158,30
141,90
127,40
110,60
94,00
88,90
85,00
81,60
80,40
75,10
73,60
68,10
67,80
63,00
62,20
60,50
53,40
49,90
48,90
47,10
45,50
45,90
45,00
43,20
40,50
40,00
38,20
36,00
34,10
1237,70
6892,00
%
19,42
17,25
4,49
3,42
2,80
2,68
2,39
2,30
2,06
1,85
1,60
1,36
1,29
1,23
1,18
1,17
1,09
1,07
0,99
2,00
0,91
0,90
0,88
0,77
0,72
0,71
0,68
0,66
0,67
0,65
0,63
0,59
0,58
0,55
0,52
0,49
17,90
100,00
ENERGIA PRIMARIA
CONSUMATA
CONSUMO
PRO CAPITE
Mtep/anno
tep/ab.
TWh
kWh/ab.
%
1,8177
0,4410
7,3826
0,5944
1,3136
0,3659
0,1437
0,0821
4,8692
3,9315
1,5293
0,2939
0,4945
0,0353
3,9150
1,0080
2,8301
1,5065
1,5850
NA
4,0062
3,3614
2,8438
0,0375
2,4230
5,2141
3,1790
0,7079
2,5712
0,0444
0,1157
1,9038
0,1250
2,5066
1,1426
9,2872
4,4989
1,7415
4206,54
922,25
4325,94
166,37
484,75
90,44
NA
NA
1036,78
1145,27
269,97
67,74
100,17
NA
621,00
143,47
226,10
210,18
156,41
NA
573,20
381,25
298,21
NA
268,13
497,22
300,43
56,90
187,91
NA
NA
128,47
NA
157,42
45,17
629,91
10904,83
21325,11
3143,67
775,78
13972,67
706,45
2507,78
489,40
NA
NA
7306,42
8989,52
2440,97
720,67
1126,77
NA
7610,29
1784,39
3010,65
2855,73
2296,84
NA
9098,35
6129,37
4929,06
NA
5373,33
10168,17
6378,58
1250,49
4093,90
NA
NA
3172,03
NA
4120,86
1254,75
18472,57
8810,56
3094,18
19,73
4,32
20,29
0,78
2,27
0,42
NA
NA
4,86
5,37
1,27
0,32
0,47
NA
2,91
0,67
1,06
0,99
0,73
2432,20
524,23
2285,65
139,97
253,92
67,61
23,63
13,00
690,94
500,87
169,15
27,63
43,96
3,00
319,46
81,05
212,54
110,88
107,94
0,02
252,39
209,08
172,05
2,00
120,91
254,97
149,73
32,21
118,02
2,00
5,00
77,10
5,00
95,75
41,13
316,70
5568,29
12002,35
%
20,26
4,37
19,04
1,17
2,12
0,56
0,20
0,11
5,76
4,17
1,41
0,23
0,37
0,02
2,66
0,68
1,77
0,92
0,90
0,0295
2,10
1,74
1,43
0,02
1,01
2,12
1,25
0,27
0,98
0,02
0,04
0,64
0,04
0,80
0,34
2,64
46,39
100,00
ENERGIA ELETTRICA
2,69
1,79
1,40
NA
1,26
2,33
1,41
0,27
0,88
NA
NA
0,60
NA
0,74
0,21
2,95
51,14
100,00
Cina – India - USA - Italia
PAESE
POPOLAZIONE
CONSUMO
106 ab.
%
Mtep
%
tep/ab
Cina
1310
1317
1346
21.0
19.7
19.2
12.1
17.7
20.3
0.9
1.5
1.8
India
1035
1140
1183
16.6
17.1
16.9
USA
288
304
310
4.6
4.6
4.4
1178
2002
2432
(2852)
345
433
524
(595)
2298
2299
2286
(2265)
182
177
172
(159)
Italia
58
58.1
60.6
0.9
0.9
0.9
CONSUMO
PRO-CAPITE
3.5
3.8
4.4
0.3
0.4
0.44
23.6
20.4
19.0
8.0
7.6
7.4
1.9
1.6
1.4
3.1
3.0
2.8
anno 2003
anno 2008
anno 2010
(anno 2013)
Paesi del G8 (2010)
NAZIONE POPOLAZIONE
Milioni di
abitanti
%
Stati Uniti
Russia
Giappone
Germania
Francia
UK
Italia
Canada
309,60
141,90
127,40
81,60
63,00
62,20
60,50
34,10
4,49
2,06
1,85
1,18
0,91
0,90
0,88
0,49
G8
880,30
12,77
6892,00
100,00
Mondo
PIL
109 USD
ENERGIA PRIMARIA
ENERGIA ELETTRICA
%
Mtep
%
tep/ab
TWh
kWh/ab
14658,00
1465,00
5459,00
3116,00
2583,00
2247,00
2055,00
1574,00
23,30
2,33
8,68
4,95
4,11
3,57
3,27
2,50
2285,65
690,94
500,87
319,46
252,39
209,08
172,05
316,70
19,04
5,76
4,17
2,66
2,10
1,74
1,43
2,64
7,38
4,87
3,93
3,91
4,01
3,36
2,84
9,29
4325,94
1036,78
1145,27
621,00
573,20
381,25
298,21
629,91
13972,67
7306,42
8989,52
7610,29
9098,35
6129,37
4929,06
18472,57
33357,00
53,02
4747,14
39,55
5,39
9011,55
10236,91
62909,00 100,00
12002,35
100,00
1,74
21325,11
3094,18
Paesi del G8 (2010)
NAZIONE
CONSUMO
PRO-CAPITE
PIL
PRO-CAPITE
INTENSITA'
ENERGETICA
tep/ab
€/ab
€/tep
Stati Uniti
Russia
Giappone
Germania
Francia
UK
Italia
Canada
7,38
4,87
3,93
3,91
4,01
3,36
2,84
9,29
34699,12
7566,59
31404,25
27986,72
30048,90
26476,31
24894,37
33829,46
4700,12
1553,97
7987,87
7148,67
7500,63
7876,62
8753,91
3642,57
G8
Mondo
5,39
1,74
27605,10
6689,79
5119,03
3841,41
Italia 2010
23° Paese per numero di abitanti (60.5 milioni)
13° Paese per consumo totale di energia (172.05 Mtep/anno)
(16° nel 2013)
10° Paese per consumo di energia pro-capite (2,84 tep/ab.anno)
9° Paese per consumo elettrico pro-capite (4930 kWh/ab.anno)
Italia 2011: consumo di energia per fonti
(più dell’85% importata)
Petrolio (1)
Gas
Carbone
Energia idroelettrica
Altre rinnovabili (2)
Totale
(1)
(2)
(3)
Mtep
%
71.1
64.2
15.4
10.1
7.7
-------168.5 (3)
42.2
38.1
9.1
6.0
4.6
-------100.0
Petrolio+Gas+Carbone coprono l’89,4% del totale.
Biomasse, geotermia, solare termico, solare fotovoltaico, eolico.
Questo consumo, pari a 1.37% del totale mondiale (12274.6 Mtep),
è diminuito negli anni successivi a causa della crisi economica.
Italia 2010: energia elettrica
Con quali impianti si produce l’energia elettrica ?
centrali termoelettriche1
centrali idroelettriche
centrali geotermoelettriche
centrali solari/eoliche
saldo import-export
assorbimento pompaggi
totale energia richiesta
TWh
%
221.0
53.8
5.0
10.9
44.2
-4.5
------330.4
66.9
16.3
1.5
3.3
13.4
-1.4
------100.0
L’energia nucleare è assente (apparentemente),
ma quella importata è prevalentemente nucleare.
1
Alimentate da combustibili fossili: petrolio, gas naturale, carbone
Quali strategie per l’Italia?
- risparmiare energia in molti modi diversi:
• recuperare energie non utilizzate (cogenerazione, rifiuti, mini-idro)
• razionalizzare i consumi in tutti i settori
• sostituire gli impianti obsoleti con impianti ad alto rendimento
• razionalizzare l’organizzazione dei sistemi d’impiego
dell’energia; scaglionare i consumi (tariffe)
• gestire correttamente gli impianti di produzione ( medio)
- diversificare le fonti energetiche:
• più carbone (con le moderne tecnologie di abbattimento degli inquinanti)
• meno petrolio
• uso oculato del gas
• energia nucleare?
• sviluppo delle fonti rinnovabili
• seguire l’evoluzione delle tecnologie per l’uso di fonti oggi non competitive
(scisti bituminosi, shale gas, ecc.)
- incentivare la ricerca: vi sono ancora molti spazi per l’innovazione
- promuovere cultura energetica a tutti i livelli
La “cascata energetica”
Impianti combinati e cogenerazione
Principio di funzionamento:
utilizzare i cascami energetici di un impianto (impianto topping) per
alimentarne un altro (impianto bottoming)
Vantaggio: si evita di bruciare nuovo combustibile per alimentare
l’impianto bottoming (risparmio energetico)
Modalità di realizzazione:
- impianto combinato gas-vapore   elevato, emissioni basse
- impianto cogenerativo
Confronto emissioni
450
VAPORE
CICLO COMBINATO
400
350
317.3
300
3
Concentrazioni [ m g/m al 15%O2]
402.3
250
200
170.3
150
100
50
13.8
8.3
5.4
0
PM tot
PM10
PM2.5
Emissioni e concentrazioni
Macchi, 2004
Klippel, 2004
Wood, 2004
L’inquinamento
L’inquinamento zero non esiste: l’utilizzo di ogni fonte produce un impatto
sull’ambiente, pur tenendo conto della grandi differenze tra una fonte e l’altra.
Si deve considerare che l’impatto non riguarda solo la prima fase (generazione
della forma di energia richiesta partendo dalla fonte), ma anche il successivo
impiego della forma energetica resa disponibile.
Inquinamento e tecnologia
Premesso che:
- senza tecnologia non potrebbero vivere 7 miliardi di
persone, che diventeranno presto 10 miliardi
- non sempre un ambiente “poco inquinato artificialmente”
è favorevole alla vita dell’uomo
Che cosa ha fatto la tecnologia per migliorare l’efficienza e ridurre le
emissioni?
Evoluzione tecnologica ed emissioni
I mezzi di comunicazione diffondono molte notizie allarmistiche sullo
stato dell’ambiente nelle nostre città.
Vediamo alcuni dati. Esaminiamo l’evoluzione dei prodotti inquinanti
artificiali più comuni, per vedere se abbiamo ottenuto miglioramenti:
CO2
CO
NOx
SOx
PM
anidride carbonica (inquinante indiretto)
ossido di carbonio
ossidi di azoto
ossidi di zolfo
polveri (PTS, PM 10, PM 2.5). Vediamo alcuni dati.
Motori a combustione interna
Limiti da rispettare secondo le Norme europee
per veicoli passeggeri diesel (g/km)
ANNO
CO
NOx HC+NOx
PM
EURO 1
1993
2,72
-
0,97
0,140
EURO 2
1997
1,00
0,70
-
0,080
EURO 3
2000
0,64
0,50
0,56
0,050
EURO 4
2005
0,50
0,25
0,30
0,025
EURO 5 (immatricolazioni 2011) e EURO 6 (immatricolazioni 2015):
limiti ulteriormente restrittivi.
Centrali termoelettriche italiane
Stime generali (media di tutte le centrali):
SOx (ossidi di zolfo): diminuiti del 75% tra il 1980 e il 2000;
NOx (ossidi di azoto): diminuiti del 50% tra il 1980 e il 2000;
PM (particolato): diminuito del 60% tra il 1990 e il 2000.
Queste stime sono basate sul fatto che negli intervalli temporali
indicati sono stati installati molti sistemi di abbattimento degli
inquinanti (ossidi di azoto e di zolfo, polveri) e sono migliorate le
tecniche di combustione.
Smaltimento dei rifiuti
- Emissioni delle discariche: infiltrazioni nelle falde idriche;
metano, ammoniaca, CO2 e molti altri gas
- Emissioni degli inceneritori:
Macroinquinanti (mg/Nm3)
Polveri
NOx
SOx
SOV (sost.vol.)
media giornaliera
prescritta (Bologna)
5
150
25
10
Valore
Valore Media 4 mesi
Brescia Bologna
Padova 3 *
<0.5
2.79
1.69
80
37.05
64.17
10
3.79
0.90
2.20
-
Microinquinanti (diossine + furani) (ng/Nm3)
valore garantito (BO)
Brescia
Bologna
Padova 3 *
0,1000
0.0100
0,0005
0.00003
* Per Padova 3 (terza linea) risultati non giornalieri, ma su campagne sperimentali
Strategie per lo smaltimento dei rifiuti
Bisogna:
- ridurre la produzione di rifiuti con adatte politiche;
ma ci vuole tempo;
- nel frattempo: smaltire i rifiuti prodotti.
Come smaltire?
Una giusta politica è la combinazione di:
- raccolta differenziata
- riciclo (non troppo spinto)
- combustione con produzione di energia.
Combattere gli inceneritori tecnologicamente avanzati significa
incentivare le discariche, che sono più dannose per l’ambiente.
“Distribuzione dell’inquinamento atmosferico da NOx”
(Corriere della Sera, ottobre 2004)
Basso livello
d’inquinamento
Alto livello
d’inquinamento
Pianura padana - Visione da satellite
Fonte: TEMIS
Condizioni dell’atmosfera nella Pianura Padana
Un’area “sfortunata” sotto il profilo ambientale:
- elevata densità di popolazione e di attività economiche
- chiusa tra le Alpi e gli Appennini
- scarsa ventilazione
- sede di fenomeni di inversione termica
Perciò le sostanze inquinanti nell’aria fanno fatica a disperdersi;
però si sono registrati notevoli miglioramenti (dovuti alla tecnologia)
nella seconda metà del XX secolo: cioè non siamo in grave e crescente
emergenza, come ci fa credere la stampa, ma sforiamo i limiti perché
questi sono molto bassi.
Esempio - il particolato a Padova: gli attuali limiti imposti dalla UE sono
irraggiungibili; perciò non è molto significativo il
numero di sforamenti, ma l’andamento progressivo nel tempo.
Polveri sottili a Padova
- La concentrazione media di polveri sottili (e anche degli altri
inquinanti) è diminuita negli ultimi 20-25 anni del XX secolo,
a causa dei miglioramenti tecnologici sui motori, le caldaie,
le centrali, le industrie.
- I valori giornalieri dipendono fortemente dalle condizioni
atmosferiche (vento, pioggia), pochissimo dagli interventi
limitativi sul traffico.
- Si può migliorare ancora, ma siamo giunti a valori difficilmente
diminuibili (infatti non c’è più diminuzione da qualche anno):
comunque servono interventi strutturali, non di emergenza.
- E’ illusorio pensare di soddisfare le limitazioni
previste dalla UE:
50 mg/m3 per 330 giorni all’anno sono una vera utopia.
Ormai siamo abbastanza vicini al minimo raggiungibile.
A proposito di cambiamenti climatici
Il clima sulla terra è sempre stato in evoluzione. Ultimo millennio:
- periodo caldo medievale fino a metà del XIV secolo;
- piccola era glaciale dal XIV a metà del XIX secolo:
• in alcune zone i ghiacciai alpini inglobarono fattorie e villaggi;
• i fiumi del nord Europa gelavano spesso [pittori fiamminghi]);
• Groenlandia ed Islanda erano intrappolate dai ghiacci;
alcune possibili cause (ma vi sono molte incertezze):
• ridotta attività solare;
• eruzioni vulcaniche molto potenti (Tambora, Indonesia, 1815;
Krakatoa, Indonesia 1883): le ceneri bloccano parte delle
radiazioni solari. Dopo l’eruzione del Tambora vi furono due
anni “senza estate” in tutta la terra.
- da metà XIX secolo ad oggi: temperatura mediamente in
aumento, con oscillazioni:
• l’attività solare è stata molto intensa negli ultimi 60 anni;
• il contributo dell’uomo è aumentato.
Cambiamenti climatici (continua)
Citazione da una relazione della Royal Society all’Ammiragliato
britannico, 20 novembre 1817 :
“… Un considerevole cambiamento di clima, inspiegabile al presente,
deve essere avvenuto nella Regione Circumpolare, nella quale la
severità del freddo ha, per i secoli passati, chiuso i mari alle alte
latitudini in una impenetrabile barriera di ghiaccio. Questa è stata,
negli ultimi due anni, in gran parte abbattuta; duemila leghe
quadrate di ghiaccio sono interamente scomparse…”
Stava iniziando l’aumento delle temperature dopo la piccola era
glaciale
Cambiamenti climatici (continua)
elaborazione da alcuni articoli di Richard S. Lindzen,
professore di Scienza dell’Atmosfera del MIT
La temperatura nell’ultimo secolo:
aumento di circa 0.6°C, con queste oscillazioni:
- in crescita dal 1919 al 1940 (nonostante le guerre e le crisi economiche);
- in diminuzione dal 1940 ai primi anni ’70 (nonostante boom economico);
- in crescita dagli anni ’70 agli anni ’90;
- in moderata crescita dal 1988 ad oggi, con relativa stabilità nel primo
decennio del 21° secolo.
La concentrazione di CO2 è cresciuta da 280 ppmv nel XIX secolo a 387
ppmv oggi. Parte della crescita è dovuta all’uomo.
Quale influenza ha la concentrazione di CO2 sulla
temperatura?
L’influenza di CO2 non è chiara: i modelli di previsione applicati
agli ultimi 60-70 anni, darebbero un incremento di temperatura
molto superiore a quello reale. Perciò i modelli non sono affidabili.
Negazionisti e catastrofisti
Corrente di pensiero maggioritaria (IPCC): sulla base di modelli
climatici sviluppati da vari studiosi, si considera l’aumento di
temperatura dell’ultimo secolo dovuto quasi completamente all’uomo e
principalmente alle emissioni di CO2. Chi non è d’accordo è etichettato
come “negazionista”.
Seconda corrente di pensiero: sulla temperatura terrestre influiscono,
oltre alle attività umane, molte altre cause di origine naturale, forse
predominanti: variazioni di attività del sistema solare, aventi una certa
ciclicità (attività del sole, lenti cambiamenti delle posizioni dei pianeti
nel sistema solare, ecc.); e poi emissioni dei vulcani, interazioni
dell’atmosfera con gli oceani, i vegetali e gli animali e molti altri
fenomeni; il problema è molto complesso e ancora non ben conosciuto.
Si ritiene velleitaria l’idea di poter influire sulla temperatura e sul clima,
che varieranno comunque. E’ considerato “catastrofista” chi prefigura
catastrofi se non si interviene sulle emissioni di CO2 .
Chi ha ragione?
I sostenitori della corrente maggioritaria si presentano come “virtuosi” e
“politicamente corretti” e mostrano una buona dose di intolleranza,
disprezzando apertamente gli altri. In realtà anche gli altri hanno buoni
argomenti scientifici e soprattutto esprimono i dubbi che gli scienziati
devono avere di fronte a fenomeni complessi, di cui è incerta la
comprensione.
A mio parere :
Non possiamo avere troppe certezze, perché la scienza del clima si
muove ancora con passi incerti; è ovvio, però, che un uso oculato e
sobrio delle risorse è senz’altro da sostenere e da incentivare: a parità
di risultato, “fare” consumando poco è indice di buona tecnica; e la
sobrietà è spesso indice di buona cultura e di rispetto per gli altri. Ma
pretendere di sapere di quanto i nostri comportamenti influiranno sul
clima e sulla temperatura terrestre è presuntuoso.
N.B.: non sempre la verità appartiene alla maggioranza.
Cambiamenti climatici: l’informazione
La maggioranza dei media segue la prima corrente di pensiero e tende a
fare dell’allarmismo (perché “vende” di più?). Notare che:
Gli allarmi, prima nel senso della “glaciazione imminente” (anni
‘70), poi nel senso contrario, hanno spesso preceduto l’elaborazione
dei modelli.
La politica va di pari passo: gli scienziati controcorrente tendono ad
essere ignorati e privati dei finanziamenti per la ricerca.
Adeguarsi al Protocollo di Kyoto, centrato sulla CO2, comporta sforzi e
spese enormi. Forse gli investimenti sarebbero più fruttuosi se si
fronteggiassero l’inquinamento atmosferico e la scarsità delle risorse
energetiche senza la fissazione di voler influire sulla temperatura della
terra. Gli sforzi dell’Europa produrranno risultati trascurabili se la Cina
e l’India continueranno ad incrementare i loro consumi come ora (con
rendimenti bassi e scarsa attenzione per l’uomo e l’ambiente).
Forse è sensato anche cercare di adattarsi al cambiamento.
I miti
- Emissioni zero:
non esistono solo emissioni nell’esercizio degli impianti:
bisogna considerare tutta la filiera energetica,
“from cradle to grave”, come suggerisce il metodo LCA
(Life Cycle Assessment ovvero analisi del ciclo di vita)
- Sicurezza assoluta
- Rischio zero
Propagandare questi concetti è scorretto, quindi eticamente
riprovevole
Il concetto di rischio
- Rischio: probabilità del verificarsi di un evento indesiderato in seguito
alla esposizione, sotto determinate condizioni, ad un pericolo.
- L’accettabilità del rischio dipende da:
٠ probabilità che l’evento si verifichi
٠ conseguenze dell’evento qualora si verifichi
- Valutazione delle probabilità e delle conseguenze: spetta alle persone
competenti.
- Decisione circa l’accettazione dei rischi: spetta ai politici, con adeguata
assistenza dei tecnici, ed è spesso normata da leggi e regolamenti;
è importante cercare anche la condivisione della popolazione.
- Applicazione delle norme: spetta alle persone competenti.
Incertezza, rischio, creatività
- Ogni fenomeno, naturale o antropico, è incerto.
- Se tutto fosse certo, sarebbe di fatto prevedibile e predeterminato:
non vi sarebbe libertà di iniziativa, libero arbitrio; ogni attività
sarebbe un’azione burocratica, priva di intelligenza.
- Le norme sulla sicurezza non devono uccidere la fantasia e
la creatività: devono essere applicate con criterio, in base ad
adeguata valutazione del rischio, senza lasciarsi travolgere da
esse.
- Decidere di non accettare rischi significa non fare nulla; sarebbe
come pretendere di fermare l’evoluzione della conoscenza.
- In molti casi il principio di precauzione è una scusa per non
assumersi la responsabilità di decidere.
- Anche chi applica le norme deve essere competente e assumersi
le sue responsabilità.
Decidere
- Decidere significa scegliere tra alternative diverse (con un obiettivo):
٠ optare per fare una cosa o per non farla
٠ scegliere tra due o più alternative.
- Deve sempre esserci chi decide, a tutti i livelli. Un ambiente nel quale
difetta il potere decisionale è fallimentare.
- La responsabilità decisionale è funzione della posizione della persona
nel suo ambiente lavorativo (organigramma, responsabilità del
manager).
- Bisogna però cercare la condivisione prima di decidere (autorevolezza,
non autoritarismo); ciò è più facile se si è prima instaurato un
clima di fiducia, perché allora si è credibili.
- Qui nasce il problema della comunicazione.
Comunicazione e trasparenza
- Una decisione eticamente corretta richiede di fornire preventivamente
adeguata informazione, con trasparenza.
- Bisogna far capire che decidere significa scegliere tra alternative
diverse in vista di un obiettivo.
- Chi si oppone ad una scelta non deve dire semplicemente “NO” , ma
deve esprimere un’alternativa valida per raggiungere l’obiettivo.
- Perciò la comunicazione è un fatto importantissimo.
- Al termine del processo di informazione, però, la decisione
è necessaria.
La comunicazione
in campo tecnico-scientifico
deve essere:
- documentata sulla base di fonti obiettive e non a senso unico;
- curata da persone che sappiano gestire i numeri e le unità di
misura, altrimenti è facile dire sciocchezze;
- non influenzata da
٠ ideologie
٠ pregiudizi
٠ interessi politici, di categoria, personali
٠ interessi economici: fare audience, vendere giornali, ecc.;
Se si esprime un proprio parere, bisogna dichiararlo, non farlo passare
per una verità acquisita .
In campo energetico-ambientale una comunicazione scorretta può
essere molto insidiosa, perché puntare sull’ambiente e sulla salute
pubblica assicura attenzione, influenza molto la gente e provoca
facilmente allarme.
I pericoli della rete
- La rete è una fonte inesauribile di informazioni. Ma ….
- Non c’è mai stata tanta disinformazione come da quando siamo nel
mondo della comunicazione. Le informazioni che circolano in rete
non sono controllate, perciò possono contenere notizie distorte o false:
c’è il pericolo di pilotare l’opinione pubblica per il tornaconto di
persone o di gruppi, facendo leva sulla credulità della gente,
soprattutto dei giovanissimi.
- Si possono plagiare persone e indurre comportamenti dannosi:
basti pensare alle tecniche messe in atto da gruppi terroristici.
- Ciò vale in tutti i settori, compreso il settore energetico-ambientale.
Esempi di comunicazione scorretta
- Le fonti rinnovabili possono soddisfare integralmente il nostro
fabbisogno energetico, quindi sono un’alternativa alle fonti
tradizionali.
N.B.: oggi coprono solo il 2,2%, escludendo l’idroelettrico.
- L’inquinamento nella Pianura Padana è in crescita, perché sforiamo
spesso i limiti imposti dalla UE.
- Le auto elettriche sono ad emissioni zero.
- Adeguati provvedimenti della UE possono limitare l’incremento di
temperatura della terra a non oltre 2°C entro il secolo.
Scorretto, perché non abbiamo modelli affidabili che ci consentano
di dirlo; e inoltre i provvedimenti della UE sono inutili se altri grandi
Paesi (Cina, India) si comportano diversamente.
- La temperatura nel 2014 è stata superiore alla media del decennio
precedente; e con ciò? È ovvio che qualche anno sarà stato sopra la
media.
Esempi di decisioni scorrette o velleitarie
- Firma di protocolli che si sa di non poter rispettare: 20-20-20
e altri relativi al 2030 e al 2050.
- Adozione, in un mondo globalizzato, di provvedimenti che non
tengono conto di ciò che accade in altre aree geografiche
(UE  Cina, India).
- Imposizione di norme che non è possibile rispettare
(polveri sottili nella Pianura Padana).
- Adozione di provvedimenti inutili (targhe alterne, domeniche a piedi)
anziché prendere decisioni volte al lungo termine.
- Adozione di incentivi così elevati da indurre iniziative assurde
(ad esempio copertura di superfici agricole con impianti solari).
Educazione energetica
- Educazione energetica significa:
٠ indurre comportamenti virtuosi nella popolazione:
sobrietà, equilibrio, frugalità, cura dei beni personali e pubblici;
bisogna iniziare dai bambini piccoli e dare loro l’esempio;
٠ sviluppare sistemi e tecnologie sostenibili;
٠ informare correttamente sulle conseguenze delle strategie
energetiche e creare condivisione e rispetto per chi deve
prendere decisioni anche impopolari
(però se lo deve meritare prendendo decisioni giuste)
٠ non illudere la gente su effetti “prodigiosi” di alcune tecnologie
N.B. – Spesso, dietro affermazioni apparentemente virtuose, vi sono
interessi (di gruppi politici, di movimenti di opinione, di persone)
In definitiva
- l’informazione circolante su energia ed ambiente spesso non è
corretta;
- c’è sempre il desiderio di enfatizzare, estremizzare le notizie;
- si tende a cavalcare la paura con notizie negative o tragiche:
- lo spauracchio del PM10 (si punta sull’emotività)
- la mucca pazza (crollo delle vendite, danni economici)
- l’influenza aviaria (idem)
- si fa leva sulla morbosità della gente (le interviste ai vicini di casa
in caso di tragedie);
- si tende a dimostrare ciò che si vuole: 3-4 interviste per la strada.
Occorre fare attenzione alle trasmissioni televisive su argomenti tecnicopolitici: spesso tendono a condurre l’ascoltatore verso una “verità”.
I valori della nostra civiltà sono stati sostituiti dalla tirannia
dell’opinione pubblica (pilotata)
Compito
- degli SCIENZIATI: intensificare la ricerca di soluzioni innovative;
- dei TECNICI: sviluppare tecnologie innovative e informare
correttamente la popolazione e i politici;
- dei POLITICI: prendere le decisioni conseguenti;
- dei GIORNALISTI: diffondere informazioni corrette;
- di
TUTTI I CITTADINI: imparare abitudini di comportamento
corretto senza lasciarsi suggestionare da informazioni non
corrette.
ad esempio:
- non sprecare acqua; non illuminare o riscaldare locali vuoti;
- non scaldare ambienti oltre i 20°C (si risparmia il 7% per grado);
- non usare l’auto per poche centinaia di metri;
- non usare i cellulari in modo scriteriato (magari lamentandosi per la
presenza delle antenne);
- non ostacolare le iniziative innovative con scuse tipo NIMBY;
- e molte altre cose.
Etica professionale nel campo dell’informazione
I concetti precedenti attengono all’etica professionale.
Un comportamento etico deve prima di tutto caratterizzare la nostra
vita di ogni giorno.
L’etica professionale è il trasferimento del comportamento etico nel
lavoro. Nel nostro caso: il lavoro nella comunicazione scientifica.
L’etica personale e professionale deve essere il nostro stile di vita.
Effetti dell’informazione allarmistica
e dell’integralismo ambientale
Blocco delle iniziative innovative e migliorative
Risultati:
- si continua con lo status quo, cioè col solito vecchio petrolio;
- perciò si danneggia l’ambiente con l’intenzione di preservarlo;
- si rinviano le soluzioni, aggravando i problemi;
- si danneggia l’economia;
- si dissipa il proprio tempo in discussioni estenuanti e inutili:
tutti discutono e polemizzano, nessuno decide
Servono invece provvedimenti strutturali, che però hanno
effetti a lunga scadenza: ma ci si limita a tamponare l’emergenza
PERCHE’ ?
Certamente per incapacità o incompetenza
di chi dovrebbe decidere
ma forse anche
perché i risultati si vedrebbero
in legislature successive?
(a pensar male ….)