Corso di laurea in Ingegneria Meccanica - A.A. 2014-2015
Corso di “Sistemi Energetici 2”
Il fabbisogno mondiale di energia e il ruolo
delle diverse fonti energetiche primarie:
criticità, evoluzione, prospettive
Prof. Ing. Giorgio Cau
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
1
Domanda mondiale di energia primaria
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
2
Fattori di equivalenza
1 tep = 107 kcal (energia di 1000 kg di petrolio)
1 barile = 159 litri
densità convenzionale  0,88 t/m3
1 tonnellata di petrolio  1(0,159*0,88)= 7,15 barili
1 tep  1.111 m3 di gas  2 t di carbone (medio)
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
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Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
Domanda totale
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Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
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Domanda totale
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Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
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Superpetroliere classe VLCC, 300.000 t
© Giorgio Cau, Dimeca
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ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE
Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009
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Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
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Domanda totale
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Gas
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Nucleare
Idroelettrico
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© Giorgio Cau, Dimeca
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Altre rinnovabili
Università di Cagliari
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Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
1990
2010
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2030
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710
13
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
© Giorgio Cau, Dimeca
36
Altre rinnovabili
Università di Cagliari
(0,4%)
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Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
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Petrolio
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© Giorgio Cau, Dimeca
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Altre rinnovabili
Università di Cagliari
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2010
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© Giorgio Cau, Dimeca 112
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Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
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Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
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Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
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Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
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1.741
7,7
501
(9,3%)
(2,7%)
0,8
1,9
1,5
1,4
1,8
1,2
6,2
(15,8%)
3.682
(24,9%)
3.293
(22,3%)
9.312
(62,9%)
1.556
(10,5%)
539
(3,6%)
2.235
(15,1%)
1.151
(7,8%)
-0,4
0,7
-0,4
3,1
2,4
2,3
21
9,8
Domanda mondiale di energia primaria per fonte (Mtep)
Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
2010
New Policies
2035
r%
Current Policies
2035
r%
Scenario 450
2035
r%
Domanda totale
12.730
17.197
1,2
18.676
1,5
14.793
0,6
Carbone
3.474
4.218
5.523
(24,5%)
1,9
2.337
(27,3%)
0,8
-1,6
4.113
4.656
(32,3%)
(27,1%)
2.740
4.106
(21,5%)
(23,9%)
Totale fossili
10.327
12.980
(81,1%)
(75,5%)
Nucleare
719
1.138
(5,6%)
(6,6%)
295
488
(2,3%)
(2,8%)
1.277
1.881
(10,0%)
(10,9%)
Petrolio
Gas
Idroelettrico
Bioenergie
© Giorgio Cau, Dimeca 112
Altre rinnovabili
Università di Cagliari
(0,9%)
710
(4,1%)
0,5
1,6
(29,6%)
5.053
(27,1%)
4.380
(23,5%)
0,9
14.956
1,9
1.019
2,0
460
(80,1%)
(5,5%)
(2,5%)
1,6
1.741
7,7
501
(9,3%)
(2,7%)
0,8
1,9
1,5
1,4
1,8
1,2
6,2
(15,8%)
3.682
(24,9%)
3.293
(22,3%)
9.312
(62,9%)
1.556
(10,5%)
539
(3,6%)
2.235
(15,1%)
1.151
(7,8%)
-0,4
0,7
-0,4
3,1
2,4
2,3
22
9,8
Domanda mondiale di energia primaria
per produzione di energia elettrica
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
23
Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2.986
4.839
5.409
5.912
6.336
6.768
7.226
(34,0%)
(38,0%)
(38,7%)
(39,6%)
(40,4%)
(41,2%)
(42,0%)
1.226
2.249
2.565
2.669
2.699
2.733
2.758
(41,1%)
(46,5%)
(47,4%)
(45,1%)
(42,6%)
(40,4%)
(38,2%)
377
275
262
217
185
159
145
(12,6%)
(5,7%)
(4,8%)
(3,7%)
(2,9%)
(2,3%)
(2,0%)
581
1.102
1.179
1.281
1.397
1.527
1.657
(19,5%)
(22,8%)
(21,8%)
(21,7%)
(22,0%)
(22,6%)
(22,9%)
2.184
3.626
4.006
4.167
4.281
4.419
4.560
(73,1%)
(74,9%)
(74,1%)
(70,5%)
(67,6%)
(65,3%)
(63,1%)
526
719
751
898
1.003
1.073
1.138
(17,6%)
(14,9%)
(13,9%)
(15,2%)
(15,8%)
(15,9%)
(15,7%)
184
295
340
388
423
458
488
(6,2%)
(6,1%)
(6,3%)
(6,6%)
(6,7%)
(6,8%)
(6,8%)
59
109
146
205
268
337
423
(2,0%)
(2,3%)
(2,7%)
(3,5%)
(4,2%)
(5,0%)
(5,9%)
90
166
254
361
481
618
24
(1,9%)
(3,1%)
(4,3%)
(5,7%)
(7,1%)
(8,6%)
© Giorgio Cau, Dimeca
32
Università di Cagliari
Altre rinnovabili
(1,1%)
Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2.986
4.839
5.409
5.912
6.336
6.768
7.226
(34,0%)
(38,0%)
(38,7%)
(39,6%)
(40,4%)
(41,2%)
(42,0%)
1.226
2.249
2.565
2.669
2.699
2.733
2.758
(41,1%)
(46,5%)
(47,4%)
(45,1%)
(42,6%)
(40,4%)
(38,2%)
377
275
262
217
185
159
145
(12,6%)
(5,7%)
(4,8%)
(3,7%)
(2,9%)
(2,3%)
(2,0%)
581
1.102
1.179
1.281
1.397
1.527
1.657
(19,5%)
(22,8%)
(21,8%)
(21,7%)
(22,0%)
(22,6%)
(22,9%)
2.184
3.626
4.006
4.167
4.281
4.419
4.560
(73,1%)
(74,9%)
(74,1%)
(70,5%)
(67,6%)
(65,3%)
(63,1%)
526
719
751
898
1.003
1.073
1.138
(17,6%)
(14,9%)
(13,9%)
(15,2%)
(15,8%)
(15,9%)
(15,7%)
184
295
340
388
423
458
488
(6,2%)
(6,1%)
(6,3%)
(6,6%)
(6,7%)
(6,8%)
(6,8%)
59
109
146
205
268
337
423
(2,0%)
(2,3%)
(2,7%)
(3,5%)
(4,2%)
(5,0%)
(5,9%)
90
166
254
361
481
618
25
(1,9%)
(3,1%)
(4,3%)
(5,7%)
(7,1%)
(8,6%)
© Giorgio Cau, Dimeca
32
Università di Cagliari
Altre rinnovabili
(1,1%)
Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2.986
4.839
5.409
5.912
6.336
6.768
7.226
(34,0%)
(38,0%)
(38,7%)
(39,6%)
(40,4%)
(41,2%)
(42,0%)
1.226
2.249
2.565
2.669
2.699
2.733
2.758
(41,1%)
(46,5%)
(47,4%)
(45,1%)
(42,6%)
(40,4%)
(38,2%)
377
275
262
217
185
159
145
(12,6%)
(5,7%)
(4,8%)
(3,7%)
(2,9%)
(2,3%)
(2,0%)
581
1.102
1.179
1.281
1.397
1.527
1.657
(19,5%)
(22,8%)
(21,8%)
(21,7%)
(22,0%)
(22,6%)
(22,9%)
2.184
3.626
4.006
4.167
4.281
4.419
4.560
(73,1%)
(74,9%)
(74,1%)
(70,5%)
(67,6%)
(65,3%)
(63,1%)
526
719
751
898
1.003
1.073
1.138
(17,6%)
(14,9%)
(13,9%)
(15,2%)
(15,8%)
(15,9%)
(15,7%)
184
295
340
388
423
458
488
(6,2%)
(6,1%)
(6,3%)
(6,6%)
(6,7%)
(6,8%)
(6,8%)
59
109
146
205
268
337
423
(2,0%)
(2,3%)
(2,7%)
(3,5%)
(4,2%)
(5,0%)
(5,9%)
90
166
254
361
481
618
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(1,9%)
(3,1%)
(4,3%)
(5,7%)
(7,1%)
(8,6%)
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32
Università di Cagliari
Altre rinnovabili
(1,1%)
Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2.986
4.839
5.409
5.912
6.336
6.768
7.226
(34,0%)
(38,0%)
(38,7%)
(39,6%)
(40,4%)
(41,2%)
(42,0%)
1.226
2.249
2.565
2.669
2.699
2.733
2.758
(41,1%)
(46,5%)
(47,4%)
(45,1%)
(42,6%)
(40,4%)
(38,2%)
377
275
262
217
185
159
145
(12,6%)
(5,7%)
(4,8%)
(3,7%)
(2,9%)
(2,3%)
(2,0%)
581
1.102
1.179
1.281
1.397
1.527
1.657
(19,5%)
(22,8%)
(21,8%)
(21,7%)
(22,0%)
(22,6%)
(22,9%)
2.184
3.626
4.006
4.167
4.281
4.419
4.560
(73,1%)
(74,9%)
(74,1%)
(70,5%)
(67,6%)
(65,3%)
(63,1%)
526
719
751
898
1.003
1.073
1.138
(17,6%)
(14,9%)
(13,9%)
(15,2%)
(15,8%)
(15,9%)
(15,7%)
184
295
340
388
423
458
488
(6,2%)
(6,1%)
(6,3%)
(6,6%)
(6,7%)
(6,8%)
(6,8%)
59
109
146
205
268
337
423
(2,0%)
(2,3%)
(2,7%)
(3,5%)
(4,2%)
(5,0%)
(5,9%)
90
166
254
361
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Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2.986
4.839
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5.912
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(34,0%)
(38,0%)
(38,7%)
(39,6%)
(40,4%)
(41,2%)
(42,0%)
1.226
2.249
2.565
2.669
2.699
2.733
2.758
(41,1%)
(46,5%)
(47,4%)
(45,1%)
(42,6%)
(40,4%)
(38,2%)
377
275
262
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185
159
145
(12,6%)
(5,7%)
(4,8%)
(3,7%)
(2,9%)
(2,3%)
(2,0%)
581
1.102
1.179
1.281
1.397
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(19,5%)
(22,8%)
(21,8%)
(21,7%)
(22,0%)
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(22,9%)
2.184
3.626
4.006
4.167
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4.419
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(73,1%)
(74,9%)
(74,1%)
(70,5%)
(67,6%)
(65,3%)
(63,1%)
526
719
751
898
1.003
1.073
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(17,6%)
(14,9%)
(13,9%)
(15,2%)
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(15,9%)
(15,7%)
184
295
340
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423
458
488
(6,2%)
(6,1%)
(6,3%)
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59
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146
205
268
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(5,0%)
(5,9%)
90
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energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2.986
4.839
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5.912
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(34,0%)
(38,0%)
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1.226
2.249
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(46,5%)
(47,4%)
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(42,6%)
(40,4%)
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377
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581
1.102
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526
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(15,7%)
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Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2.986
4.839
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(34,0%)
(38,0%)
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1.226
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581
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(22,8%)
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(22,6%)
(22,9%)
2.184
3.626
4.006
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4.419
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Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
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2010
2015
2020
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2030
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377
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Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) – Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
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energia elettrica (Mtep) – Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
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Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) – Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
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Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) – Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
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energia elettrica (Mtep) – Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
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energia elettrica (Mtep) – Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
Domanda totale
Carbone
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6,9
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Produzione mondiale di energia elettrica
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
40
ORDINI DI GRANDEZZA
• 1 KWh = energia prodotta da una macchina da 1 KW che funziona per 1 ora
• 1 GWh = energia prodotta da una macchina da 1 GW (1.000 MW) che
funziona per 1 ora
• 1 TWh = energia prodotta da una macchina di potenza pari a 1 GW che
funziona per 1.000 ore
• 6 TWh = energia prodotta da una macchina di potenza pari a 1 GW che
funziona per 6.000 ore (in 1 anno ci sono 8760 ore)
• 18.000 TWh possono rappresentare l’energia prodotta in un anno da 3.000
impianti da 1 GW ciascuno che funzionano per 6.000 h/anno
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Produzione di energia elettrica (TWh)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
11.819
21.408
24.996
28.235
31.007
33.789
36.637
Carbone
4.426
Petrolio
1.336
Gas
1.727
Totale fossili
7.489
Nucleare
2.013
Idroelettrico
2.144
Bioenergie
131
Eolico
4
Geotermico
36
Solare PV
0
Solare CSP
1
Mare
1
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Totale rinnovabili
2.316
8.687
1.000
4.760
14.447
2.756
3.431
331
342
68
32
2
1
4.206
10.242
967
5.374
16.583
2.881
3.950
474
808
93
183
21
3
5.532
10.897
787
6.108
17.792
3.443
4.513
696
1.272
131
332
50
5
6.999
11.212
679
6.920
18.811
3.847
4.924
926
1.719
190
490
86
12
8.347
11.565
601
7.723
19.889
4.114
5.323
1.179
2.187
253
664
152
27
9.785
11.908
555
8.466
20.929
4.366
5.677
1.487
2.681
315
846
278
57
42
11.341
Domanda totale
Produzione percentuale di energia elettrica (TWh)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
Carbone
37,45
Petrolio
11,30
Gas
14,61
Totale fossili
63,36
Nucleare
17,03
Idroelettrico
18,14
Bioenergie
1,11
Eolico
0,03
Geotermico
0,30
Solare PV
0,00
Solare CSP
0,00
Mare
0,00
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Totale rinnovabili
19,60
40,58
4,67
22,23
67,48
12,87
16,03
1,55
1,60
0,32
0,15
0,01
0,00
19,65
40,97
3,87
21,50
66,34
11,53
15,80
1,90
3,23
0,37
0,73
0,08
0,01
22,13
38,59
2,79
21,63
63,01
12,19
15,98
2,47
4,51
0,46
1,18
0,18
0,02
24,79
36,16
2,19
22,32
60,67
12,41
15,88
2,99
5,54
0,61
1,58
0,28
0,04
26,92
34,23
1,78
22,86
58,86
12,18
15,75
3,49
6,47
0,75
1,97
0,45
0,08
28,96
32,50
1,51
23,11
57,13
11,92
15,50
4,06
7,32
0,86
2,31
0,76
0,16
43
30,96
Domanda totale
Produzione percentuale di energia elettrica (TWh)
Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
2010
New Policies
2035
r%
Current Policies
2035
r%
Scenario 450
2035
r%
21.408
36.637
2,2
40.364
2,6
31.748
1,6
Carbone
8.687
Petrolio
1.000
Gas
4.760
Totale fossili
14.447
Nucleare
2.756
Idroelettrico
3.431
Bioenergie
331
Eolico
342
Geotermico
68
Solare PV
32
Solare CSP
2
Mare
1
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Totale rinnovabili
4.206
11.908
555
8.466
20.929
4.366
5.677
1.487
2.681
315
846
278
57
11.341
1,3
-2,3
2,3
1,5
1,9
2,0
6,2
8,6
6,3
14,0
23,0
20,4
4,0
16.814
673
9.342
26.829
3.908
5.350
1.212
2.151
217
524
141
32
9.627
2,7
-1,6
2,7
2,5
1,4
1,8
5,3
7,6
4,8
11,8
19,7
17,6
3,4
4.364
332
5.791
10.487
5.968
6.263
2.033
4.281
449
1.371
815
82
15.294
-2,7
-4,3
0,8
-1,3
3,1
2,4
7,5
10,6
7,8
16,2
28,4
22,2
44
5,3
Domanda totale
Produzione percentuale di energia elettrica (TWh)
Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
2010
New Policies
2035
r%
Current Policies
2035
r%
Scenario 450
2035
r%
100,00
100,00
2,2
100,00
2,6
100,00
1,6
Carbone
40,58
Petrolio
4,67
Gas
22,23
Totale fossili
67,48
Nucleare
12,87
Idroelettrico
16,03
Bioenergie
1,55
Eolico
1,60
Geotermico
0,32
Solare PV
0,15
Solare CSP
0,01
Mare
0,00
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Totale rinnovabili
19,65
32,50
1,51
23,11
57,13
11,92
15,50
4,06
7,32
0,86
2,31
0,76
0,16
30,96
1,3
-2,3
2,3
1,5
1,9
2,0
6,2
8,6
6,3
14,0
23,0
20,4
4,0
41,66
1,67
23,14
66,47
9,68
13,25
3,00
5,33
0,54
1,30
0,35
0,08
23,85
2,7
-1,6
2,7
2,5
1,4
1,8
5,3
7,6
4,8
11,8
19,7
17,6
3,4
13,75
1,05
18,24
33,03
18,80
19,73
6,40
13,48
1,41
4,32
2,57
0,26
48,17
-2,7
-4,3
0,8
-1,3
3,1
2,4
7,5
10,6
7,8
16,2
28,4
22,2
45
5,3
Domanda totale
Capacità di generazione elettrica
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
46
Capacità di generazione elettrica (GW)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
1990
Capacità totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
Eolico
Geotermico
Solare PV
Solare CSP
Mare
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Totale rinnovabili
2010
2015
2020
2025
2030
2035
5.183
6.347
7.162
7.861
8.588
9.345
1.649
435
1.351
3.435
394
1.033
72
198
11
38
1
0
1.354
2.012
428
1.639
4.079
422
1.184
98
390
14
153
6
1
1.846
2.119
354
1.845
4.318
474
1.348
135
586
20
266
14
1
2.370
2.171
301
2.039
4.511
519
1.467
170
760
29
378
24
3
2.831
2.250
261
2.234
4.745
551
1.583
208
924
38
491
40
7
3.291
2.327
245
2.419
4.991
583
1.684
252
1.098
46
602
72
15
47
3.769
Capacità percentuale di generazione elettrica (GW)
Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
1990
Capacità totale
Carbone
Petrolio
Gas
Totale fossili
Nucleare
Idroelettrico
Bioenergie
Eolico
Geotermico
Solare PV
Solare CSP
Mare
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Totale rinnovabili
2010
2015
2020
2025
2030
2035
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
100,00
31,82
8,39
26,07
66,27
7,60
19,93
1,39
3,82
0,21
0,73
0,02
0,01
26,11
31,70
6,74
25,82
64,27
6,65
18,65
1,54
6,14
0,22
2,41
0,09
0,02
29,08
29,59
4,94
25,76
60,29
6,62
18,82
1,88
8,18
0,28
3,71
0,20
0,01
33,09
27,62
3,83
25,94
57,38
6,60
18,66
2,16
9,67
0,37
4,81
0,31
0,04
36,01
26,20
3,04
26,01
55,25
6,42
18,43
2,42
10,76
0,44
5,72
0,47
0,08
38,32
24,90
2,62
25,89
53,41
6,24
18,02
2,70
11,75
0,49
6,44
0,77
0,16
48
40,33
Capacità percentuale di generazione elettrica (GW)
Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
2010
New Policies
2035
r%
Current Policies
2035
r%
Scenario 450
2035
r%
5.183
9.345
2,4
9.481
2,4
9.512
2,5
Carbone
1.649
Petrolio
435
Gas
1.351
Totale fossili
3.435
Nucleare
394
Idroelettrico
1.033
Bioenergie
72
Eolico
198
Geotermico
11
Solare PV
38
Solare CSP
1
Mare
0
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Totale rinnovabili
1.354
2.327
245
2.419
4.991
583
1.684
252
1.098
46
602
72
15
3.769
1,4
-2,3
2,4
1,5
1,6
2,0
5,1
7,1
5,8
11,7
17,6
17,3
4,2
3.005
265
2.544
5.814
524
1.580
211
890
32
384
38
8
3.143
2,4
-2,0
2,6
2,1
1,1
1,7
4,4
6,2
4,3
9,7
14,6
14,4
3,4
1.220
205
2.148
3.573
796
1.875
338
1.658
65
966
219
22
5.143
-1,2
-3,0
1,9
0,2
2,9
2,4
6,4
8,9
7,3
13,8
23,0
19,1
49
5,5
Capacità totale
Capacità percentuale di generazione elettrica (GW)
Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
2010
New Policies
2035
r%
Current Policies
2035
r%
Scenario 450
2035
r%
100,00
100,00
2,4
100,00
2,4
100,00
2,5
Carbone
31,82
Petrolio
8,39
Gas
26,07
Totale fossili
66,27
Nucleare
7,60
Idroelettrico
19,93
Bioenergie
1,39
Eolico
3,82
Geotermico
0,22
Solare PV
0,73
Solare CSP
0,02
Mare
0,01
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Totale rinnovabili
26,12
24,90
2,62
25,89
53,41
6,24
18,02
2,70
11,75
0,49
6,44
0,77
0,16
40,33
1,4
-2,3
2,4
1,5
1,6
2,0
5,1
7,1
5,8
11,7
17,6
17,3
4,2
31,69
2,80
26,83
61,32
5,53
16,66
2,23
9,39
0,34
4,05
0,40
0,08
33,15
2,4
-2,0
2,6
2,1
1,1
1,7
4,4
6,2
4,3
9,7
14,6
14,4
3,4
12,83
2,16
22,58
37,56
8,37
19,71
3,55
17,43
0,68
10,16
2,30
0,23
54,07
-1,2
-3,0
1,9
0,2
2,9
2,4
6,4
8,9
7,3
13,8
23,0
19,1
50
5,5
Capacità totale
Produzione mondiale di CO2
da combustibili fossili
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
51
Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) - Scenario NPS (IEA-WEO 2012)
1990
2010
2015
2020
2025
2030
2035
Totale
20.980
30.190
33.185
34.560
35.403
36.197
37.037
Carbone
8.335
13.105
14.901
15.350
15.391
15.360
15.287
(39,7%)
(43,4%)
(44,9%)
(44,4%)
(43,5%)
(42,4%)
(41,3%)
8.836
10.893
11.546
11.863
12.080
12.292
12.573
(42,1%)
(36,1%)
(34,8%)
(34,3%)
(34,1%)
(34,0%)
(33,9%)
3.808
6.192
6.738
7.347
8.545
9.176
(18,2%)
(20,5%)
(20,3%)
(21,3%)
7.932
(22,4%)
(23,6%)
(24,8%)
7.481
12.495
13.849
14.338
14.545
14.738
14.951
(37,4%)
(41,4%)
(41,7%)
(41,5%)
(41,1%)
(40,7%)
(40,4%)
4.918
9.040
10.253
10.643
10.684
10.664
10.623
(65,7%)
(72,3%)
(74,0%)
(74,2%)
(73,5%)
(72,4%)
(71,1%)
1.204
870
831
692
589
506
461
(16,1%)
(7,0%)
(6,0%)
(4,8%)
(4,0%)
(3,4%)
(3,1%)
Gas Università di Cagliari 1.359
2.585
2.765
3.003
3.272
3.569
3.868
52
(20,7%)
(20,0%)
(20,9%)
(22,5%)
(24,2%)
(25,9%)
Petrolio
Gas
Generaz. elettrica
Carbone
Petrolio
© Giorgio Cau, Dimeca
(18,2%)
Domanda mondiale di energia primaria per produzione di
energia elettrica (Mtep) – Scenari al 2035 (IEA-WEO 2012)
2010
New Policies
2035
r%
Current Policies
2035
r%
Scenario 450
2035
r%
Totale
30.190
37.037
0,8
44.090
1,5
22.055
-1,2
Carbone
13.105
15.287
20.515
(41,3%)
1,8
5.620
(43,4%)
0,6
-3,3
Petrolio
10.893
12.573
13.788
(36,1%)
(33,9%)
0,6
Gas
6.192
9.176
9.786
(20,5%)
(24,8%)
1,6
Generaz. elettrica
12.495
14.951
(41,4%)
(40,4%)
Carbone
9.040
10.623
(72,3%)
(71,1%)
870
461
(7,0%)
(3,1%)
Gas Università di Cagliari 2.585
3.868
Petrolio
© Giorgio Cau, Dimeca
(20,7%)
(25,9%)
(46,5%)
(31,3%)
(22,2%)
0,7
20.112
0,6
15.334
-2,5
551
1,6
(45,6%)
(76,2%)
(2,7%)
4.227
(21,0%)
0,9
1,8
1,9
2,1
-1,8
2,0
(25,5%)
9.645
(43,7%)
6.790
(30,8%)
4.704
(21,3%)
2.144
(45,6%)
292
(6,2%)
2.268
(48,2%)
-0,5
0,4
-3,8
-5,6
-4,3
53
-0,5
CONSISTENZA DELLE RISERVE/RISORSE
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
159 (1.160)
162 (180)
455 (861)
776
R/P (anni)
40
69
157
84
Gt CO2
480
341
2.002
2.823
[CO2] (ppmv)
30
21
124
175
Gtep (Gbarili/Tm3/Gt)
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
VECCHIO
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
54
CONSISTENZA DELLE RISERVE/RISORSE
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
234 (1.653)
188 (209)
455 (861)
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
Gtep (Gbarili/Tm3)
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI (BP, 2012)
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
55
CONSISTENZA DELLE RISERVE/RISORSE
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
234 (1.653)
188 (209)
455 (861)
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
Gtep (Gbarili/Tm3)
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI (BP, 2012)
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
56
CONSISTENZA DELLE RISERVE/RISORSE
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
234 (1.653)
188 (209)
455 (861)
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
Gtep (Gbarili/Tm3)
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
Gtep (Gbarili/Tm3)
Gt CO2
[CO2] (ppmv)
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
480 (3.400)
380 (422)
7.050
7.910
1.443
807
31.050
33.300
90
50
1.925
2.065
RISORSE PRESUNTE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
57
RISERVE ACCERTATE DI PETROLIO 1991-2001-2011
Fonte: BP Statistical Review of World Energy 2012
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
58
RISERVE ACCERTATE DI GAS 1991-2001-2011
Fonte: BP Statistical Review of World Energy 2012
© Giorgio Cau, Dimeca
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59
RISERVE ACCERTATE DI CARBONE 1991-2001-2011
Fonte: BP Statistical Review of World Energy 2012
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
60
Published Estimates of World Oil Ultimate Recovery
USGS 5% 2000
USGS Mean 2000
USGS 95% 2000
Campbell 1995
Masters 1994
Campbell 1992
Bookout 1989
Masters 1987
Martin 1984
Nehring 1982
Halbouty 1981
Meyerhoff 1979
Nehring 1978
Nelson 1977
Folinsbee 1976
Adams & Kirby 1975
Linden 1973
Moody 1972
Moody 1970
Shell 1968
Weeks 1959
MacNaughton 1953
Weeks 1948
Pratt 1942
3.896 TB
3.003 TB
2.248 TB
0
0.5
Source: USGS and Colin Campbell
1
1.5
2
2.5
Trillions of Barrels
3
3.5
4
LEGGE DI SVILUPPO ESPONENZIALE
(tasso di crescita costante)
4
r=10%
r=5%
r=3%
r=2%
G/G0=ert
3
r=1%
2
G  G0 e rt
t2 
ln 2 0,7

r
r
1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140
t (anni)
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
62
Annual Production Scenarios with 2 Percent Growth Rates and
Different Resource Levels (Decline R/P = 10)
70
USGS Estimates of Ultimate Recovery
Billion Barrels per Year
60
50
40
2047
Ultimate Recovery
Probability
BBls
---------------------------Low (95 %)
2,248
Mean (expected value)
3,003
High (5 %)
3,896
2%
Growth
2037
2026
Decline
R/P = 10
30
History
Mean
Low (95 %)
High (5 %)
20
10
0
1900
1925
1950
1975
2000
2025
2050
2075
2100
2125
Note: U.S. volumes were added to the USGS foreign volumes to obtain world totals.
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
63
Annual Production Scenarios for the Mean Resource Estimate
and Different Growth Rates (Decline R/P = 10)
70
USGS Estimates of Ultimate Recovery
2030 @ 3% Growth
Billion Barrels per Year
60
50
Ultimate Recovery
Probability
BBls
---------------------------Low (95 %)
2,248
Mean (expected value)
3,003
High (5 %)
3,896
2037 @ 2% Growth
2050 @ 1% Growth
40
30
Decline
R/P = 10
20
History
Mean
10
0
1900
1925
1950
1975
2000
2025
2050
2075
2100
2125
Note: U.S. volumes were added to the USGS foreign volumes to obtain world totals.
© Giorgio Cau, Dimeca
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64
12 EIA World Conventional Oil Production Scenarios
90
Peak Range 46 yrs or 91 yrs
USGS Estimates of Ultimate Recovery
80
Billion Barrels per Year
70
60
2067
2021
Ultimate Recovery
Probability
BBls
---------------------------Low (95 %)
2,248
Mean (expected value) 3,003
High (5 %)
3,896
2112
3%
Growth
2%
Growth
50
900 Billion Bbls
Moves Peak 10
Years
From 2037 - 2047
40
1%
Growth
Decline
R/P = 10
30
History
Mean
Low (95 %)
High (5 %)
20
10
0
1900
1925
1950
0%
Growth
1975
2000
2025
2050
2075
2100
2125
Note: U.S. volumes were added to the USGS foreign volumes to obtain world totals.
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65
WORLD OIL PRODUCTION SCENARIOS
Probability
of Ultimate
Recovery
Estimated Peak
Production Rate
Ultimate
Annual
Recovery Production
(Million
(Million
Estimated
Growth Rate
barrels per
barrels per
(Billion
Peak Year
year)
day)
barrels)
(Percent)
95 Percent
2,248
2,248
2,248
2,248
0.0
1.0
2.0
3.0
2045
2033
2026
2021
24,580
34,820
42,794
48,511
67
95
117
133
Mean
(expected
value)
3,003
3,003
3,003
3,003
0.0
1.0
2.0
3.0
2075
2050
2037
2030
24,580
41,238
53,209
63,296
67
113
146
173
5 Percent
3,896
3,896
3,896
3,896
0.0
1.0
2.0
3.0
2112
2067
2047
2037
24,580
48,838
64,862
77,846
67
134
178
213
PRODUZIONE E ACCUMULO DI CO2
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
67
PRODUZIONE E ACCUMULO DI CO2
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
68
PRODUZIONE E ACCUMULO DI CO2
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
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Università di Cagliari
69
PRODUZIONE E ACCUMULO DI CO2
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
70
PRODUZIONE E ACCUMULO DI CO2
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
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71
PRODUZIONE E ACCUMULO DI CO2
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
72
PRODUZIONE E ACCUMULO DI CO2
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
73
PRODUZIONE E ACCUMULO DI CO2
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
74
CONSISTENZA DELLE RISERVE/RISORSE
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
Gtep
234
188
455
877
R/P (anni)
54
64
112
84
Gt CO2
706
396
2.002
3.104
[CO2] (ppmv)
44
24
124
192
RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
Gtep
Gt CO2
[CO2] (ppmv)
Petrolio
Gas
Carbone
Totale
480
380
7.050
7.910
1.443
807
31.050
33.300
90
50
1.925
2.065
RISORSE PRESUNTE DI COMBUSTIBILI FOSSILI
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75
INDICI CARATTERISTICI
DELLA PRODUZIONE DI CO2
 produzione di CO

CO   consumo di energia  
PIL
produzione di CO2  produzione di CO22   consumo di energia   PIL
  popolazione
consumo
di
ener
ene
r
g
ia
PI
L
energia
P
PIL
IL
popolazione
popolaz
ione
 
 




PIL


 popolazione 
Prodotto Interno Lordo pro-capite, è un indice di benessere; tanto
più evoluto è il sistema produttivo tanto maggiore è tale indice
 consumodi energia 


PIL


È un indice di efficienza del sistema produttivo, quindi un indice di
sviluppo tecnologico. Il sistema produttivo è tanto più efficiente quanto
minore è il suo fabbisogno energetico a parità di ricchezza prodotta
 produzione di CO2 


 consumo di energia 
È un indice caratteristico della diversificazione delle fonti di energia,
nonché indice indiretto di sviluppo tecnologico in relazione alle diverse
tecnologie di sfruttamento delle diverse fonti
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76
Percentuale di energia elettrica prodotta
dalle centrali a carbone e nucleari
90
l’anomalia cinese:
78% da carbone
l’anomalia francese:
78% da nucleare
l’anomalia italiana
80
59
104
70
60
53
50
%
40
30
20
2003
2004 2005
10
M
on
do
25
*
EU
15
*
EU
ia
*
Sv
ez
a*
Sp
ag
n
Un
i
o
It a
lia
**
to
*
ia
*
eg
n
R
Fr
a
nc
*
m
an
ia
ia
G
er
In
d
ia
us
s
R
ne
G
ia
pp
o
in
a
C
U
SA
0
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
77
Prezzo dell’energia elettrica in Europa
per uso industriale, 1 gennaio 2007
(Euro per 100 KWh, tasse escluse)
Italia
Media UE-27
11,3
9,2
9,3
9,5
9,5
Slovacchia
Germania
Regno Unito
Lussemburgo
UE-27
8,6
9,0
Malta
Ungheria
8,4
8,8
Belgio
8,2
Portogallo
8,1
Romania
8,1
Spagna
7,9
Austria
7,5
7,8
Rep. Ceca
Francia
Paesi Bassi
10,3
9,6
10,5
5,4
5,5
Francia
Polonia
Finlandia
Lituania
Danimarca
5,4
6,4
Svezia
5,4
6,3
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
Irlanda
Cipro
Italia
Slovenia
Grecia
4,7
Bulgaria
Lettonia
4,4
5,3
Estonia
7,0
78
Prezzo dell’energia elettrica in Europa
per uso domestico, 1 gennaio 2007
(Euro per 100 KWh, tasse escluse)
Italia
Media UE-27
16,6
Francia
14,3
14,0 14,2
12,9
Italia
Lussemburgo
Irlanda
Germania
Portogallo
Paesi Bassi
Slovacchia
Regno Unito
Belgio
Cipro
UE-27
Danimarca
Malta
12,3 12,5
15,1
10,9
Svezia
Francia
10,5
Austria
Polonia
Ungheria
9,2
10,0 10,2
Spagna
9,2
Rep. Ceca
Grecia
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
9,0
Slovenia
6,6
8,9
Finlandia
6,6
8,8
9,4
8,6
Romania
6,4
Lituania
5,8
Lettonia
Bulgaria
5,5
Estonia
11,7 11,7 11,8
14,7
79
Tecnologie CCS per la separazione
e il “sequestro” della CO2
 CCS: “Carbon Capture and Storage”
 Modalità di separazione (cattura) della CO2
-
Dopo la combustione, dai prodotti della combustione
-
Prima della combustione, dal combustibile trasformato
-
Combustione con ossigeno puro
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
80
Tecnologie CCS per la separazione
e il “sequestro” della CO2
 CCS: “Carbon Capture and Storage”
 Modalità di separazione (cattura) della CO2
-
Dopo la combustione, dai prodotti della combustione
-
Prima della combustione, dal combustibile trasformato
-
Combustione con ossigeno puro
 Modalità di sequestro (stoccaggio) della CO2
-
Oceani
-
Strutture geologiche (acquiferi salini, formazioni sedimentarie, ecc.)
-
Giacimenti di petrolio, gas e carbone
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
81
Confinamento geologico della CO2
Carbosulcis: sequestro di CO2 nella parte
non coltivabile del giacimento di carbone
ENI-ENEL: sequestro di CO2 in un giacimento
esaurito di gas a Cortemaggiore (PC)
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE
ENEL: sequestro di CO
Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009 2
82
in un acquifero salino
off-shore presso la centrale di Porto Tolle (RO)
Sequestro off-shore della CO2
Piattaforma Sleipner (Statoil)
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE
Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009
83
Sequestro off-shore della CO2
Piattaforma Sleipner (Statoil)
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE
Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009
84
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
85
[TWh]
La produzione di energia elettrica in Italia da
fonti rinnovabili (escluso idroelettrico)
© Giorgio Cau, Dimeca
Università di Cagliari
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
1999
2007
ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE
Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009
86