Risorse energetiche e consumi globali,
l’ambiente, considerazioni sull’Italia
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
A. Clerici
Presidente FAST
Presidente Onorario WEC Italia
1
LABORATORIO DELL’ENERGIA
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Indice
1)
Premessa
2)
Consumi energetici ed elettrici – CO2
3)
Le risorse energetiche mondiali
4)
Produzione di elettricità e suoi costi
5)
I consumi italiani e l’efficienza energetica
6)
Il nucleare
7)
Conclusioni e commenti sull’Italia
2
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1) Premessa
3
LABORATORIO DELL’ENERGIA
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
Popolazione mondiale 6,7 miliardi: (300.000 nati/giorno) In 10 anni:
popolazione +12%; energia primaria +20%; elettricità +30%


1,6 miliardi di persone senza elettricità

Nel mondo 40% di CO2 è da produzione elettricità: 10 miliardi di
ton/anno. L’Europa contribuisce per il 14%.

In Cina nel triennio 2006-2008 sono entrate in servizio ~300 MW/giorno
(100 GW/anno pari al doppio del picco di carico Italiano) di nuove
centrali delle quali l’80% a carbone; solo la loro produzione di CO2
annuale supera alla grande quella da tutte le centrali dell’Europa dei 27.
Il target CE di riduzione in Europa del 20% di CO2 al 2020, sarà pari a 1-2%
dell’incremento nel resto del mondo delle emissioni annue da oggi al 2020.
L’energia elettrica prevista per il 2030 è il doppio di quella del 2007 e
assorbirà per la sua produzione il 44% delle risorse energetiche (36%
nel 2007). Elettricità sempre più importante.
PROBLEMA ENERGIA / AMBIENTE E’ GLOBALE
TUTTI DEVONO CONTRIBUIRE
4
La crescita della popolazione mondiale
Gruppo Nazioni
Nord America
America Latina
Europa Occidentale
Europa Orientale
Africa
Medio Oriente e Asia del Sud
Asia Sud Orientale e Pacifico
Estremo Oriente
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Totale mondiale
Popolazione
2008
milioni
341
576
480
398
975
1.765
417
1.752
6.704
Popolazione
2030
milioni
410
690
515
381
1.524
2.354
495
1.925
8.294
L’Africa è di gran lunga il continente con la maggiore crescita
della popolazione: 1.5 miliardi di persone nel 2030 a paragone
con il miliardo di oggi.
5
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2) Consumi energetici ed elettrici – CO2
6
La richiesta mondiale di energia primaria nello
scenario di riferimento
MToe
2008: ~12.000 MTEP
Altre rinnovabili
2008
0,4%
Idroelettrico
1,8%
Nucleare
6,5%
Biomasse
10 %
8 000
Gas
21 %
6 000
Carbone
26,3%
4 000
Petrolio
34 %
18 000
16 000
14 000
12 000
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10 000
2 000
0
1980
1990
2000
2010
2020
2030
IEA 2009 World Energy Outlook
La domanda a livello mondiale aumenterà del 45% tra oggi ed il 2030 – un tasso medio di
aumento dell’ 1.6%/anno – dove il carbone incide ben oltre un terzo dell’incremento totale
7
Grandi differenze nell’energia primaria pro-capite
Billion people
TOE per capita
2.1
8
N. America
2
World population 6.7 billion
1.75
7
South
Asia
6
1.50
Australasia
OECD
5
Europe
25
CSI Europe
4
Africa
1.25
1
Middle East
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3
2
0.75
Latin
America
E&SE
Asia
World
0.50
1
0.25
0
0
TOE per capita
Billion people
Elaborazione ENERDATA
8
Produzione energia elettrica nel 2008
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Elaborazione dati da Terna - WEC - Enerdata
Mondo
Europa 27
Italia (*)
(~19000 TWh)
(~3200 TWh)
(~315 TWh)
Carbone
~ 40%
~ 32%
~ 16%
Gas
~ 17%
~ 21%
~ 53%
Idro
~ 17%
~ 9%
~ 15%
Nucleare
~ 14%
~ 30%
-
Prodotti petroliferi
~ 7%
~ 4%
~ 10%
Eolico
~ 1,3%
~ 4%
~ 2%
Fotovoltaico
~ 0,08%
~ 0,1%
~ 0,01%
Altri
~ 4%
-
~ 4,2% (°)
(*) NB - l’Italia ha importato circa il 13% di energia elettrica da aggiungere alla produzione locale
(°) Biomasse 2,3% (delle quali 60% RSU) e Geotermia 1,7%
Italia:
~80% da combustibili fossili
Mondo:
~66% da combustibili fossili
EU 27:
~57% da combustibili fossili
9
Enormi differenze nell’energia elettrica pro-capite
MWh per capita
Billion people
18
World population 6.7 billion
16
N. America
14
1.75
South
Asia
12
10
Australasia
1.50
Europe
25
Europe
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4
1.25
OECD
8
6
2
E&SE
Asia
CSI
Latin
America
Middle East
1
0.75
Africa
0.50
World
2
0.25
0
0
Elaborazione ENERDATA
MWh per capita
Billion people
10
Consumi elettrici pro-capite
L’Africa, con il
14% della popolazione mondiale,
consuma solo il 3% dell’elettricità totale.
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Il Sud Africa ha solo il 5% della popolazione africana
totale, ma consuma il 50% del totale di elettricità
dell’Africa.
Escludendo i paesi del Nord Africa e del Sud Africa, la
principale fonte energetica per il resto della popolazione
è il legname (> 85%)!
Fonte: ENERDATA, World Energy Database, elaborazione WEC
11
I 5 maggiori produttori nel mondo di CO2 derivante da
fonte energetica nello scenario di riferimento
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2007
2020
Gt
rank
Gt
rank
Cina
6.1
1
10.0
1
USA
5.8
2
5.8
2
EU27
4.0
3
3.9
3
Russia
1.6
4
1.9
5
India
1.3
5
2.2
4
IEA 2009 World Energy Outlook
I principali 5 emittori contribuiscono per il 70% delle emissioni a livello mondiale
12
Gigatonnes
Riduzione delle emissioni di CO2 derivanti da fonte
energetica in differenti scenari
45
550
Policy
Scenario
40
450
Policy
Scenario
9%
14%
35
23%
30
54%
Nuclear
CCS
Renewables & biofuels
Energy efficiency
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25
20
2005
2010
2015
Reference Scenario
2020
550 Policy Scenario
2025
2030
450 Policy Scenario
IEA 2009 World Energy Outlook
L’efficienza energetica è il principale contributore per ridurre le emissioni
13
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3) Le risorse energetiche mondiali
14
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Combustibili Fossili
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R/P RATIO
140 years
16
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
La Figura riporta in miliardi di tonnellate (GT) per il
carbone le “proved recoverable reserves” (lignite
inclusa), la produzione e il consumo attuale. A livello
globale si può notare che:
●
il rapporto riserve/produzione attuale è vicino ai 150 anni,
●
Nord America, Europa ed Asia hanno riserve molto simili tra loro
e pari ciascuna a circa il 28% delle totali riserve mondiali,
●
produzioni e consumi nelle varie aree sono quasi bilanciati con
l’esclusione dell’Australia che, con l’esportazione del 50% circa
della sua produzione, risulta il più grande esportatore mondiale
di carbone,
●
l’Asia, (alla quale la Cina contribuisce con oltre il 60%) è di gran
lunga il più grande produttore e consumatore di carbone con
tassi di crescita impressionanti e che sono stati la causa
dell’incremento del prezzo del carbone e dell’incremento dei
prezzi di trasporto verso l’Europa.
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
Le Figure precedenti riportano per il petrolio e il gas
naturale il rapporto riserve/consumi attuali, le riserve, la
produzione ed i consumi in miliardi di tonnellate per il
petrolio ed in migliaia di miliardi di m3 per il gas.
Sebbene a livello mondiale il rapporto riserve/consumi
attuali sia di circa 40 anni per il petrolio e di circa 60 anni
per il gas, appare chiaro come il rapporto stesso sia
notevolmente diverso per le differenti aree geografiche,
data la grande dipendenza mondiale dalle esportazioni
del Medio Oriente ed i bassi consumi di Africa e Medio
Oriente rispetto alla loro produzione.
20
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
Particolarmente critica appare la situazione del Nord
America e dell’Asia. A livello globale la situazione
Europea sembra meno critica perché la Siberia
(Russia) è considerata Europa; un’analisi dettagliata
rivela in realtà una serie di problematiche ben
diverse tra Russia, Mare del Nord e Centro-Sud
Europa.
A livello globale la differente dislocazione dei
giacimenti di petrolio e gas, rispetto alle aree di
consumo, è la causa principale dei ben noti problemi
socio - economico - politici che affliggono l’umanità.
21
 Per quanto riguarda le grosse risorse di oil shale (scisti
bituminosi), l’80% delle riserve sono negli Stati Uniti. Per il
bitume, le principali riserve sono in Canada (60%) ed in
altri 20 paesi. Per gli olii extra pesanti, le riserve sono
fondamentalmente localizzate in Venezuela (95%).
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 Le riserve globali di scisti bituminosi, bitume ed oli extra
pesanti superano quelle del petrolio. Un ostanziale
incremento del loro utilizzo potrà verificarsi solo in
concomitanza con una diminuzione delle riserve di petrolio
ed il perdurare di suoi alti prezzi; occorre tuttavia notare
che con un prezzo stabile del petrolio superiore a circa
50$/barile risulterebbe già conveniente la loro estrazione.
 In Canada sono allo studio la realizzazione di centrali
nucleari per produrre l’energia termica per l’estrazione delle
“tar sands” in Alberta, senza emettere CO2.
22
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Energia Idroelettrica
23

Le grosse centrali costruite nel passato o recentemente completate (3
Gole in Cina) sono e saranno di gran lunga a breve-medio termine il
maggior contributore nel campo delle fonti rinnovabili.
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La totale potenza idroelettrica installata è di 900 GW (~20% della
globale potenza installata di 4.500 GW), con una produzione annua di
3.200 TWh, che rappresenta circa il 17% della totale energia elettrica
prodotta a livello mondiale dalle diverse fonti. La totale capacità
tecnicamente utilizzabile è pari a circa 16.000 TWh ed è quindi
utilizzata a livello globale solo per il 16%; a livello locale l’utilizzo è pari
a circa il 70-75% per Europa e Nord America, mentre è del 7%, 22%,
33% e 49% rispettivamente per Africa, Asia, America Latina ed
Australia. Il potenziale ancora utilizzabile in Africa, Asia ed America
Latina è quindi enorme.
Occorre notare la crescente opposizione ambientale alla realizzazione
di possibili grosse centrali idroelettriche e/o le difficoltà
politico/finanziarie a sviluppare progetti “capital intensive” (es. Inga
nella Repubblica Democratica del Congo) in aree a basso consumo che
necessitano poi lunghe linee di trasmissione che attraversano vari
paesi per alimentare lontane aree di rilevante consumo.
24
Hydropower: Usage / Potential
- 900 GW (20% dei globali 4.500 GW)
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- 3.200 TWh (17% dei globali)
25
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Energie rinnovabili diverse
dall’idroelettrico
26
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
Relativamente all’energia geotermica, la totale produzione
elettrica è ~ 55 TWh (0.3 % del globale ) e gli usi termici ~75
TWh.

La totale potenza elettrica installata a fine 2005 era di 9000
MW, con gli Stati Uniti in testa (25%), seguiti da Filippine,
Messico, Italia, Indonesia e Giappone per un totale del 65%.

Il potenziale geotermico mondiale per produzione di energia
elettrica è stimato da 35000 a 73000 MW (tra l’1% ed il 2%
della totale potenza da ogni tipo di fonte primaria oggi
installata nel mondo).
27

L’eolico, è la fonte che ha avuto il massimo sviluppo nel recente passato
(circa 30% per anno; +27 GW nel 2008 = 28%).

A fine 2008 la totale potenza installata nel mondo era di 120 GW
(~ 250 TWh – 1,3% del totale):
1. US
25 GW (1% di en. el.)
4.Cina
2. Germania 24 GW (8% di en.el.)
5.India
3. Spagna
12 GW (1% di en.el.)
9.6 GW (3% di en.el.)
16.7GW (10% di en.el.) NB. Danimarca 3.1 GW (18% di en.el.)
NB ITALIA circa 3.8 GW (hanno dato ~6.5%TWh ~2% della totale energia
elettrica)
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

Il “potenziale” annuo è 1,5 volte i totali consumi di energia ma:
●
variabilità nel tempo dell’effettiva potenza disponibile,
●
le principali aree ventose sono scarsamente popolate (es. Patagonia) e
problemi / costi di connessione alla rete.
●
l’incremento delle opposizioni ambientali (specie in Italia).
Gli sviluppi off-shore (con generatori da 5 MW ed oltre) sono la nuova
frontiera; ora solo 15%.
28
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
Relativamente all’energia solare, la totale radiazione annua che
raggiunge la superficie dei continenti è di oltre 1.000 volte i consumi
totali attuali di energia primaria da parte dell’umanità.
A fine 2008 la totale potenza installata in impianti fotovoltaici nel
mondo era pari a circa 14.500 MW in 50 paesi, con ~5.500 MW
realizzati nel 2008 (~2.500 in Spagna e ~1.500 in Germania).
I primi paesi erano: Germania (~5.300 MW), Spagna (~3.100 MW),
Giappone (~2.100 MW)e Stati Uniti (~1.150 MW). La totale produzione
di elettricità è stata di ~15 TWh (0,08% del totale mondiale).
NB Italia circa 400 MW hanno dato 0.4 TWh (~0.01% del totale)
Le possibili ridotte ore di utilizzo, i costi elevati e l’attuale bassa
efficienza della trasformazione (meno del 15%) necessitano di forti
incentivi per l’applicazione e gli sviluppi.
Per quanto riguarda la produzione solare termica (acqua calda),
questa è risultata pari a 75 TWh dai circa 300 milioni di m2 di collettori.
Altre possibili tipologie di impianti per la trasformazione in energia
elettrica dell’energia solare sono in fase di sviluppo (il solare
termodinamico vedeva 350 MW in servizio a fine 2005 ed ora 3000
MW in fase di realizzazione; di questi circa 2000 in Spagna).
29
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
Per quanto riguarda l’energia marina:
●
dalle maree ci sono molti siti tecnicamente utilizzabili, ma non lo
sono ancora a livello economico. La totale potenza producibile
dai quattro siti più promettenti ammonterebbe a circa 50 TWh
all’anno (0,3% dell’attuale globale produzione di elettricità);
●
dalle onde esiste una pletora di idee e progetti, ma non esistono
tecnologie pronte per uno sviluppo industriale. Apprezzabili
contributi al sistema energetico sono previsti per la fine del
secolo e fino a circa 2000 TWh/anno;
●
per la conversione di energia termica degli oceani (OTEC),
che sfrutta la differenza di temperatura tra l’acqua in superficie e
quella a circa 1000 metri di profondità, non esiste ancora un vero
impianto sperimentale ed i costi sono elevati (da 7000 $/kW ad
oltre 15.000). Possibili interessanti sviluppi sono connessi alla
produzione di acqua potabile. Alcune ipotesi molto ottimistiche
prevedono 10 GW nel 2015 (0,3% della globale potenza
installata nel mondo), 20 GW nel 2025 e 100 GW nel 2050.
30
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
Per quanto riguarda l’utilizzo del legno e derivati, occorre
notare che ne sono stati utilizzati come combustibile nel 2006
circa 2,5 miliardi di m3, pari a circa 2 miliardi di tonnellate
corrispondenti a ~ il 5% dei consumi mondiali di energia.

Oltre il 70% è consumato in Asia e Africa; l’energia dal legno è
ancorala fonte dominante per 2 miliardi di persone dei paesi
in via di sviluppo.

Paesi come il Brasile, Austria, Canada, Finlandia, Germania,
Svezia e Stati Uniti hanno adottato politiche energetiche per
incrementare l’utilizzo del legno e derivati nel loro “energy
mix”.
31
LABORATORIO DELL’ENERGIA
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
Per le biomasse diverse dal legno e includenti
“agro-combustibili” (etanolo, biodiesel, ecc.) ed i
“rifiuti urbani”, occorre notare che sono
potenzialmente la maggior sorgente di “energia
sostenibile”, con un potenziale teorico contributo
annuale pari a circa 7 volte gli attuali consumi
energetici mondiali. Già tuttora sono il principale
contributore di energia tra le nuove rinnovabili.
Il problema di fondo non è la disponibilità delle
biomasse, ma il management “sostenibile” di
produzione ed uso delle bioenergie senza
alterare l’ambiente ed i raccolti per le industrie
agroalimentari. Il discorso sarebbe lungo e merita di
essere trattato in una nota separata.
32
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Il nucleare totale
33
Nucleare
- 370 GW (8,2% dei globali 4.500 GW)
- 2.600 TWh (13,7% dei globali 19.000 TWh)
Reattori in servizio o in costruzione per continente al 01/09/2009
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In esercizio
Europa
Nord America
Asia
Sud America
Africa
TOTALE
Eleborazione da dati IAEA
N.
196
124
110
4
2
436
MW
169.606
114.560
81.574
2.701
1.800
370.241
In costruzione
N.
17
1
33
1
0
52
MW
14.710
1.165
29.316
692
0
45.883
Principali paesi con reattori in costruzione:
Cina 16 - Russia 9 - India 6 - Corea del Sud 5
34
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4) Produzione di elettricità e suoi costi
35
Costi 2008 in Europa considerando prezzi
futuri elevati per i combustibili
(nuovi impianti con tecnologia attuale)
Capital Inv.
C
(€/kW)
Hours of utilization
h
(kWh/kW x year)
capital (*)
€/MWh
fuel (°)
€/MWh
Gas CCP
600 - 800
(4500 - 6500)
9.2 - 17.7
60 - 110
Coal PC
1200 - 1700
(5000 - 7500)
16 - 34
Nuclear
2500 - 3500
(7600 - 8000)
Hydro
1000 - 2000
Wind
Solar PV
kWh cost
O&M +
others (°°)
€/MWh
CO2 (°°°)
€/MWh
Total
€/MWh
3-5
9.5 - 19
81.7 - 151
24 - 48
6 - 10
19 - 38
65 - 130
31.2 - 46
5-7
7.5 - 14
-
43.7 - 67
(2000 - 5000)
20 - 100
-
2-4
-
22 - 104
1400 - 1800
(1800 - 2100)
61 - 100
-
4-6
-
65 - 106
3700 - 7000
(1000 - 1400)
265 - 700
-
5-7
-
270 - 707
(*) Considering for a simplified comparison purpose an annual rate equal to 10% of capital
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(°) Gas 0.310 € - 0.570 €/m3 - Carbone 75 - 150 €/t - Uranio 115 - 230 €/kg
(°°) In others, for nuclear included complete back-end fuel cycle + decommissioning.
NB: Not included for wind and solar PV the additional costs to the Electrical System (spare capacity + T&D investments)
(°°°) CO2: 25 - 50 €/t
NB: ora a seguito crisi valori ben inferiori per combustibili fossili
Ottobre 2008: prezzo medio in borsa elettricità > 100 €/MWh
In questi giorni: prezzo medio in borsa elettricità ~60 €/MWh
36
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5) I consumi italiani e l’efficienza energetica
37
Consumi finali italiani per settore e per fonte 2007
Consumi
[Mtep]
Gas
Naturale
Prodotti
petroliferi
Rinnovabili
(*)
Energia
elettrica
TOTA
31,5%
Trasporti
45
-
1%
97%
-
2%
100%
28,7%
Industria
41
11%
38%
18%
1%
32%
100%
18,2%
Residenziale
26
-
56%
15%
7%
22%
100%
16
-
50%
4%
-
46%
100%
3
-
5%
73%
7%
15%
100%
12
1%
7%
92%
-
-
100%
11,1%
2 %
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Solidi
8,5%
Terziario
Agricoltura
Altri usi
________
Fonte: elaborazione CESI Ricerca su dati MSE e ENEA
100%
Totale
143
(*) Solo biomasse
38
Consumi finali italiani per fonte e per settore nel 2007
Industria
Residenziale
Terziario
Agricoltura
Altri usi
-
97%
-
-
-
3%
100%
4,5
1%
40%
37%
20%
0%
2%
100%
40,5
63%
10%
6%
1%
4%
16%
100%
69
6%
15%
70%
0%
9%
-
100%
2,5
Energia
elettrica
3%
47%
21%
27%
2%
-
100%
26,5
TOTALE
[Mtep]
45
41
26
Solidi
Gas Naturale
Prodotti
petroliferi
Rinnovabili (*)
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
TOTALE
%
[Mtep]
Trasporti
(*) Solo biomasse
Fonte
16Elaborazione CESI 3Ricerca su dati MSE
12 e ENEA
143
Fonte: elaborazione CESI Ricerca su dati MSE e ENEA
(*) Solo biomasse
39
ll concetto di efficienza energetica
EFFICIENZA ENERGETICA
produrre gli stessi beni e servizi con meno energia

Minor impatto sull’ambiente

Minori costi per aziende e sistema Italia
LABORATORIO DELL’ENERGIA
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RISPARMIO ENERGETICO
consumare meno, privandoci di servizi non essenziali
(cambio stili di vita)
40
Consumi finali di energia anno 2007:
ripartizione per impiego
Ripartizione dei consumi per impiego anno 2007
(riferiti ad energia primaria)
Trasporti
2%
18%
27%
18%
20%
LABORATORIO DELL’ENERGIA
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9%
6%
Riscaldamento/raffrescamento/a
cqua calda sanitaria nei settori
residenziale e terziario
Iluminazione (incl. illum.
pubblica)
Cottura, elettrodomestici, ICT e
altri usi elettrici nei settori
residenziale e terzario
Azionamenti elettrici (motori
trifase)
Usi termici in industria e
agricoltura
Altri usi elettrici in industria e
agricoltura
Note
• Sono esclusi i consumi per usi non energetici, bunkeraggi, consumi e perdite nel settore dei combustibili
• Rendimento complessivo di conversione in energia elettrica: 39,5%
Fonte ERSE
41
Sintesi dei potenziali risparmi dalle azioni di
efficienza energetica
Potenziale di risparmio negli impieghi di energia (in energia primaria) [Mtep]
inf.
sup.
Trasporti
2,0
6,4
Azionamenti elettrici (motori)
1,9
3,4
Iluminazione (incl. illum. pubblica)
2,4
3,2
Riscaldamento/raffrescamento/a.c.s. settore civile
5,6
8,0
Altri usi elettrici e termici settore civile
1,4
4,2
Usi termici in industria e agricoltura
0,8
4,0
Altri usi elettrici in industria e agricoltura
0,2
0,7
14,3
30,0
TOTALE [Mtep]
Per la conversione dei consumi di energia elettrica in energia primaria si è supposto un rendimento
LABORATORIO DELL’ENERGIA
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complessivo del 45%
Valori di confronto
Risparmi previsti da Piano Nazionale di Efficienza Energetica (al 2016): 14 Mtep (in en. primaria)
Risparmi obiettivo del Consiglio Europeo (-20% al 2020):
 40 Mtep (in en. primaria)
Fonte ERSE
42
LABORATORIO DELL’ENERGIA
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6) Il nucleare
43
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Il possibile ricorso all’energia nucleare e il suo
tasso di penetrazione dipenderà da quattro
principali fattori:
1.
l’accettazione da parte del pubblico;
2.
la risposta ai problemi ambientali;
3.
la sua economicità rispetto ad altre alternative,
internalizzando nei costi di ogni alternativa sia gli
impatti ambientali sia i costi indiretti sul globale
sistema elettrico di generazione e trasmissione, sia i
costi di mancata sicurezza di approvvigionamento;
4.
l’impatto della non proliferazione e della sicurezza
endogena ed esogena delle centrali e del ciclo del
combustibile.
44
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Per quanto riguarda il costo di nuove centrali
nucleari (il cosiddetto “overnight cost” = OVN,
corrispondente alla somma dei valori dei possibili
vari contratti per la realizzazione della centrale)
dipende:
●
dai costi locali;
●
dal numero di unità per ogni sito;
●
dal numero totale di centrali ordinate.
45

Il totale costo di produzione di energia elettrica dal nucleare,
includendo gli oneri di capitale, O&M, combustibile e suo ciclo
(incluso “cimitero finale”) e decommissioning:
●
●
per ordine di un solo reattore,

40-45 €/MWh e nel solo caso dell’approccio Finlandese

60-70 €/MWh per IRR (Internal Rate of Return) più elevata
per ordini di più centrali con più unità per sito,
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

tra 50 e 60 €/MWh.
46
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Le conclusioni del WEC per future centrali nucleari in
Europa danno un costo del kWh, esclusa la quota di
capitale:

O&M (~6 - 9 €/MWh)

Combustibile prima della produzione di elettricità (4,5 9 €/MWh con uranio da 75 a 300 $/kg)

“Fuel cycle” (waste management temporaneo +
riprocessamento + deposito finale): 1 - 4 €/MWh;

Decommissioning (con costi differiti di almeno 60 anni,
non contribuisce sostanzialmente al costo totale del
kWh anche se il costo effettivo di decommissioning ha
valori alti fino ed oltre 1.000 $/kW in funzione del tipo
e dimensione della centrale): costo previsto è 0,5 -1
€/MWh.
In totale 11,5 - 23 €/MWh
47
Reattori nucleari in servizio o in costruzione nel mondo al 01/09/2009
Impianti in esercizio
Impianti in costruzione
Nazione
USA
Francia
Giappone
Russia
Germania
Corea del Sud
Ucraina
Canada
Gran Bretagna
Svezia
Cina
Spagna
Belgio
Taiwan
India
Repubblica Ceca
Svizzera
Finlandia
Bulgaria
104
59
53
31
17
20
15
18
19
10
11
8
7
6
17
6
5
4
2
Totale
MW(e)
100.683
63.260
45.957
21.743
20.470
17.647
13.107
12.577
10.097
8.996
8.438
7.450
5.824
4.949
3.782
3.634
3.220
2.696
1.906
Ungheria
Sud Africa
Brasile
Slovacchia
Messico
Romania
Lituania
Argentina
Slovenia
Olanda
Pakistan
Armenia
Iran
TOTALE
4
2
2
4
2
2
1
2
1
1
2
1
0
436
1.859
1.800
1.766
1.711
1.300
1.300
1.185
935
666
482
425
376
0
370.241
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
N. unità
N. unità
Totale MW(e)
Energia elettrica da
nucleare nel 2008
TWh
% totale
1
1
2
9
0
5
2
0
0
0
16
0
0
2
6
0
0
1
2
1.165
1.600
2.191
6.894
0
5.180
1.900
0
0
0
15.220
0
0
2.600
2.910
0
0
1.600
1.906
809,00
418,03
240,05
152,01
140,09
144,03
84,03
88,06
52,05
61,03
65,03
56,04
43,04
39,30
13,02
25,00
26,03
22,00
14,07
19.07
76.02
24.09
16.09
28.03
35.06
47.04
14.08
13.05
42.00
2.02
18.03
53.08
17.10
2.00
32.05
39.02
29.07
32.09
0
0
0
2
0
0
0
1
0
0
1
0
1
52
0
0
0
810
0
0
0
692
0
0
300
0
915
45.883
14,00
12,07
14,00
15,05
9,04
7,01
9,01
6,08
6,00
3,09
1,07
2,03
0,00
2.591,16
37.02
5.03
3.01
56.04
4.00
17.05
72.09
6.02
41.07
3.08
1.09
39.04
0.00
Richiesta
Uranio
nel 2009
ton
18.867
10.569
8.388
3.537
3.398
3.444
1.977
1.670
2.059
1.395
2.010
1.383
1.002
831
961
610
531
446
260
274
303
308
251
242
174
0
122
137
97
65
51
143
65.505
Fonte: IAEA
48
Reattori pianificati ed addizionali in considerazione nel mondo al 01/06/2009
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
Nazione
Impianti
pianificati (1)
N.
unità
Argentina
1
Armenia
0
Bangladesh
0
Bielorussia
2
Brasile
1
Bulgaria
2
Canada (3)
3
Cina
33
Corea del Nord
1
Corea del Sud
7
Egitto
1
Emirati Arabi
3
Finlandia
0
Francia (4)
1
Giappone
13
Gran Bretagna
0
India
23
Indonesia
2
Iran
2
Israele
0
Elaborazione da dati WNA
Tot.
MW(e)
740
0
0
2.000
1.245
1.900
3.300
35.320
950
9.450
1.000
4.500
0
1.630
17.915
0
21.500
2.000
1.900
0
Impianti
addizionali in
considerazione (2)
N.
Tot.
unità
MW(e)
1
740
1
1.000
2
2.000
2
2.000
4
4.000
0
0
6
6.600
80
93.000
0
0
0
0
1
1.000
11
15.500
1
1.000
1
1.630
1
1.300
6
9.600
15
20.000
4
4.000
1
300
1
1.200
Nazione
Italia
Kazakistan
Lituania
Messico
Pakistan
Polonia
Repubblica Ceca
Repubblica Slovacca
Romania
Russia
Slovenia
Stati Uniti
Sud Africa (5)
Svizzera
Tailandia
Turchia
Ucraina
Ungheria
Vietnam
TOTALE
Impianti
pianificati (1)
N.
unità
0
2
0
0
2
0
0
0
2
8
0
11
3
0
2
2
2
0
2
131
Tot.
MW(e)
0
600
0
0
600
0
0
0
1.310
9.360
0
13.820
3.565
0
2.000
2.400
1.900
0
2.000
142.905
Impianti
addizionali in
considerazione (2)
N.
Tot.
unità
MW(e)
8
13.000
2
600
2
3.400
2
2.000
2
2.000
3
5.000
2
3.400
1
1.200
1
655
28
25.880
1
1.000
20
26.000
20
18.000
3
4.000
4
4.000
1
1.200
20
27.000
2
2.000
8
8.000
268
313.205
(1) Approvati con fondi già definiti o in definizione; in gran parte previsti in servizio entro 8-10 anni
(2) Chiara intenzione o proposta senza però impegni definitivi
(3) Annullamento a luglio 20009 del piano nucleare di Ontario
(4) Non considerando il piano di sostituzione dei reattori esistenti
(5) Decisione del dicembre 2008 del Board di Eskom di rimandare il piano data la crisi;
a maggio 2009 apertura per 4000 MW in servizio nel 2018 (Fonte Clerici).
49
Sviluppo del nucleare

La Cina prevedeva in servizio 40.000 MW nel 2020 e 120.000 nel
2030. In questi giorni, obiettivi aumentati del 50%.

Nuovi scenari a settembre 2009 da IAEA per centrali in servizio al
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
2030 nel mondo:

●
Low scenario
511 GW e 3771 TWh (12,6%)
●
High scenario
807 GW e 5930 TWh (15,9%)
Secondo WNA (World Nuclear Association) le proiezioni al 2030
sono tra 552 e 1203 GW, rispetto ai 372 GW attuali.
50
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Relativamente alle riserve di uranio, lo studio del
WEC del 2004 riportava un rapporto riserve/consumi
attuali pari a ~ 150 anni.

Per le risorse identificate i primi 10 paesi
contribuiscono per oltre il 90% e sono: Australia (25%),
Kazakistan (18%), Canada (10%), Stati Uniti (7,6%),
Sud Africa (7,6%), Namibia (6,2%), Brasile (6,1%),
Niger (5%), Russia (3,8%) ed Uzbekistan (2,5%).
51
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

La percezione del rischio “nucleare” da parte del pubblico è ora
meno influenzata dal problema di gravi incidenti e più concentrata
sul problema delle scorie.

In sondaggi condotti in Svizzera, Slovacchia e Stati Uniti, la
popolazione residente vicino a centrali nucleari è meno ostile di
quella che vive lontano dalle centrali stesse.

Il caso più eclatante di cambiamento di opinione rispetto al
nucleare è quello della Svezia che nel 1980 (6 anni prima di
Cernobyl!) aveva deciso di chiudere tutte le centrali nucleari entro
il 2010. Ora oltre l’85% della popolazione non vuole chiudere le
centrali ma vuole estenderne la vita e la potenza disponibile.
2 regioni in Svezia si contendevano la localizzazione del “cimitero”
finale delle scorie che è stata assegnata a giugno 2009 Forsmark.
52
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Relativamente alle scorie ad alta radioattività (SNF=Spent
Nuclear Fuel), dopo l’iniziale stoccaggio presso le centrali,
esistono 3 approcci:
●
riprocessamento (Francia, Inghilterra, Russia,
Giappone);
●
temporaneo stoccaggio in siti provvisori in attesa
degli sviluppi tecnologici e della scelta di un sito
definitivo;
●
stoccaggio in un sito definitivo (Canada, Finlandia,
Svezia e Stati Uniti).
P.S.: gli Stati Uniti stanno ora pensando al riprocessamento
per ridurre i volumi dei “cimiteri finali”.
53
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Per il diretto stoccaggio di HLW (high level waste) da
SNF occorrono ~2 m3 per tonnellata con la tecnologia
svedese di involucri di rame e ~0,5 m3 per tonnellata
con il processo francese di vetrificazione.

Per lo stoccaggio con la tecnologia svedese (massimo
dei volumi), il totale volume delle scorie HL prodotte per
60 anni da eventuali 13.000 MW nucleare in Italia (tali
da dare nel 2030 il 25% - 30% di energia elettrica dal
nucleare) sarebbe inferiore a quello di un cubo di 20m di
lato.
54
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
7) Conclusioni e commenti sull’Italia
55
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Non esiste una grave scarsità a livello globale di
risorse energetiche fossili; il rapporto risorse /
produzione attuale è di 40 anni per il petrolio, 60
per il gas e 150 per il carbone. Negli anni ‘60 - ’70
si diceva che il petrolio avrebbe avuto una vita di
40 anni!
I critici problemi delle fonti fossili sono sia la loro
disomogenea localizzazione delle aree di
consumo rispetto a quelle di produzione (specie
per gas ed olio) e sia il “come bruciarle”, con le
relative emissioni e l’impatto sull’ambiente.
56
 Nei prossimi decenni le fonti fossili avranno ancora un
ruolo più che dominante per la produzione dell’energia
elettrica.
L’ambiente / le emissioni di CO2 richiedono tuttavia un
approccio globale.
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
E’ positivo e degno di esempio quanto UE ha fatto e sta
facendo, ogni goccia è importante… ma la “goccia”
dall’Europa sta diventando sempre più piccola
nell’Oceano globale e ci sono 2 grossi rischi potenziali:
●
perdita di competitività con eccessive penalizzazioni specie
per le industrie “energy intensive”;
●
rilocazione delle industrie in nazioni dove l’efficienza di
produzione dell’energia elettrica è inferiore a quella europea…
con il risultato di aumentare le emissioni di CO2 (l’opposto
dell’obbiettivo voluto).
57

Occorre quindi dare priorità ad un approccio politico per
portare intorno al tavolo di Kyoto Cina, India, USA e gli
altri maggiori contributori alle emissioni, rispetto ad un
approccio con forti penalizzazioni delle industrie e dei
consumatori europei.
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
Discorsi limitati alla sola Europa sono forvianti.

Considerando l’enorme problema della sostituzione
delle vecchie centrali di base della EU ed il possibile
incremento di carico
é impossibile raggiungere
l’obiettivo per le emissioni della CO2 ed avere
sicurezza degli approvvigionamenti con le sole
rinnovabili.

L’efficienza energetica e
possono essere trascurate.
rinnovabili
l’opzione
nucleare
non
58
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Una estesa applicazione del nucleare è l’unica via per
controllare nel medio termine le emissioni di CO2,
avere bassi costi per l’elettricità (competitività) ed
elevata sicurezza degli approvvigionamenti. Il nucleare
è un’opzione fondamentale ora per l’ambiente.

Considerando i lunghi cicli di vita delle
infrastrutture energetiche e gli sviluppi tecnologici,
tutte le risorse energetiche e tutte le tecnologie
debbono essere considerate; nessuna deve essere
demonizzata o idolatrata ed i costi delle soluzioni
disponibili e gli eventuali incentivi devono essere
monitorati “dinamicamente”. Ogni tecnologia dovrà
trovare la propria nicchia in funzione dei suoi costi
reali, includendo le esternalità.
59
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Fotovoltaico
ed
eolico
sono
tecnologie
indispensabili in futuro per una “pulita” produzione
di energia elettrica, considerando il loro enorme
potenziale. Hanno avuto un impressionante
incremento percentuale negli ultimi anni,
fondamentalmente dovuto a forti sussidi. La
domanda che ci si pone è: quando risulteranno
competitive valorizzando i loro vantaggi (no CO2
ed altre emissioni) e svantaggi (volatilità, costi
addizionali al sistema elettrico)?

E’ importante stimolare specie per il fotovoltaico
investimenti in R&D, al fine di incrementare
efficienza e ridurre i costi.
60
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Una eccessiva / esclusiva enfasi sulle rinnovabili, a
parte l’incremento del costo di produzione ed una
distorsione del mercato con sussidi che durano vari
lustri, potrebbe dare un segnale negativo agli
investitori per lo sviluppo delle indispensabili
centrali convenzionali, con possibili seri impatti
sulla capacità di offerta europea di energia elettrica
per servire la futura domanda (rischio di rimanere
al freddo ed al buio per anni, dati i lunghi cicli di
vita e tempi di realizzazione degli impianti
energetici).
61
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Per ottimizzare a livello europeo lo sviluppo e l’utilizzo
sia delle risorse convenzionali sia di quelle rinnovabili
sia del nucleare, e per massimizzare la sicurezza degli
approvvigionamenti è fondamentale avere al più presto
una rete di trasmissione europea veramente integrata.

Considerando il “cultural divide” tra la realizzazione di
infrastrutture energetiche e pubblica opinione, la scarsa
attenzione ai risparmi energetici ed il drammatico
allungamento dei tempi di autorizzazione di ogni tipo di
impianto, per un’efficace “efficienza energetica” ed in
generale per una efficace politica energetica, sono
indispensabili sia un approccio “life cycle” sia una
corretta informazione e comunicazione.
62
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

L’efficienza energetica (fare le stesse cose con minor
energia) ed il risparmio (cambio degli stili di vita) sono
strumenti essenziali ed in particolare l’efficienza
energetica può essere implementata da subito con le
tecnologie esistenti. Essa va vista come un’opportunità
ed un investimento
Occorre agire in modo differenziato sia sul parco
installato sia sul “nuovo” e concentrarsi su quei settori
che danno da subito i maggiori ritorni con le tecnologie
esistenti e con il supporto di leggi/incentivi che non
creino al sistema industriale ed al paese oneri
aggiuntivi.
63

L’Italia con una dipendenza energetica dell’86% ed in
aumento ha un mix di produzione dell’energia elettrica
(no nucleare, poco carbone) costoso e ambientalmente
negativo (circa l’80% di elettricità da fonti fossili).
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
E’ indispensabile rivedere il mix di produzione.
64
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Affinché il progetto nucleare italiano diventi una realtà
occorre affrontare la sfida in un’ottica di sistema paese
e non ideologica (non rivincita del referendum,non
contrapposizione tra nucleare e rinnovabili); un chiaro
disegno deve essere definito e perseguito con un’attiva
collaborazione tra istituzioni, investitori (offerta),
consumatori (domanda), mondo accademico, industrie
e popolazione.
65
LABORATORIO DELL’ENERGIA
Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

In ogni caso bisogna eliminare ogni compromesso: se si vogliono
realizzare delle centrali nucleari oggi, esse sono e possono
essere solo quelle della 3° generazione come quelle che stanno
concretizzandosi in vari paesi industrializzati (Stati Uniti, U.K.,
Francia, Finlandia, Russia, Giappone ecc.) ed in via di
industrializzazione (Cina, Bulgaria, Romania, Corea, ecc.).

Parlare di 4° generazione ora (vari progetti allo studio con
prototipi sperimentali disponibili forse tra oltre un decennio e con
realizzazioni con taglie per funzionamento commerciale verso il
2040) serve solo a rimandare decisioni e realizzazioni.
Occorre però inquadrare la 3° generazione nel percorso parallelo
di ricerca e sviluppo per la 4° generazione. Esempio eclatante è
la Francia.
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Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

In Italia si può e si deve portare avanti un piano
nucleare in un libero mercato e senza sussidi. Gli
interventi dello stato debbono essere limitati a:
●
garantire i siti e tempestive autorizzazioni;
●
coprire rischi da grandi incidenti per la quota eccedente un
valore da definirsi in accordo con normative europee;
●
gestire “cimiteri finali” delle scorie, realizzati tuttavia con gli
accantonamenti degli operatori, che non possono però
assumersi liabilities secolari;
●
garantire rischi di cambio di legislazione;
●
gestire il controllo della sicurezza e della salute.
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Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09

Le centrali nucleari hanno circa l’80% di contenuto di
ingegneria, opere civili e di componenti/sistemi termoelettromeccanici, i quali, previa adeguata qualifica a
lavorare in garanzia di qualità, potrebbero essere
prodotti in Italia con un elevamento tecnologico delle
nostre imprese, rendendole anche potenziali fornitrici
per il “rinascimento” nucleare in atto all’estero. Un piano
nucleare in Italia deve comportare quindi un
trasferimento da una spesa all’estero per i combustibili a
quella per contenuto industriale italiano con relativa
occupazione e sviluppo del sistema industriale.
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Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
I politici devono trovare il coraggio di
presentare e discutere dati e fatti e non seguire
tendenze ed ideologie “popolari” al solo scopo
di avere un effimero consenso a breve termine,
foriero di serie future conseguenze e disastri (e
di esempi ne abbiamo tanti in Italia!).
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Crema-Cremona, 25-26-27 Settembre ‘09
Grazie per l’ascolto
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