IL RITORNO AL NUCLEARE:
dal dire al fare
Prof.ssa Paola Girdinio
Università di Genova
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
1
Il futuro




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
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.
Nel mondo 40% di CO2 è da produzione
elettricità: 10 miliardi di ton/anno. L’Europa
contribuisce per il 14%.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
2
MToe
La richiesta mondiale di energia primaria nello scenario di
riferimento 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
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
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
3
Produzione energia elettrica nel 2008
Elaborazione dati da Terna - WEC - Enerdata
Mondo
(~19000 TWh)
Carbone
Gas
Idro
Nucleare
Prodotti petroliferi
Eolico
Fotovoltaico
Altri
~ 40%
~ 17%
~ 17%
~ 14%
~ 7%
~ 1,3%
~ 0,08%
~ 4%
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
Europa 27
(~3200 TWh)
~ 32%
~ 21%
~ 9%
~ 30%
~ 4%
~ 4%
~ 0,1%
-
Italia (*)
(~315 TWh)
~ 16%
~ 53%
~ 15%
~ 10%
~ 2%
~ 0,01%
~ 4,2% (°)
4
LA SFIDA PER IL SETTORE ELETTRICO
Sicurezza energetica
Tenere insieme
Costi contenuti
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
Alta compatibilità
ambientale
5
LA SFIDA PER IL SETTORE ELETTRICO

Quanto si affronta la tematica energia occorre considerare
• Costi complessivi
• Affidabilità di approvvigionamenti della fonte considerata
• Impatto ambientale
• Immagazzinabilità dei vari tipi di energia
• Quantità di energia disponibile
• Potenza istantanea disponibile
• Regolabilità
• Scala temporale dell’effettiva disponibilità della
tecnologia energetica considerata (teorica, concettuale, in
sviluppo, commerciale)
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
6
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
3
(°) Gas 0.310 € - 0.570 €/m - 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
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
7
EMISSIONI DI CO2 IMPIANTO DA 1000 MWe
Tipo di
impianto
CO2
(Mt/anno)
Nucleare
0
Carbone
7,5

Si hanno inoltre per tutti gli
impianti a combustibile
fossile emissioni, i cui
quantitativi
variano
da
impianto a impianto, di
SO2, NOX, polveri.
•
Olio Combust.
6,2
Gas (ICC)
4,3
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
Assenti
nucleari.
negli
impianti
8
CONFRONTO TRA COMBUSTIBILI

Un solo grammo di combustibile
produce l'equivalente energetico di
nucleare
• tre tonnellate di carbone o
• 2700 litri di olio combustibile.




Il calore prodotto bruciando un kg di legno
produce appena 1 kWh di elettricità;
Bruciare un chilo di carbone ne produce tre,
Bruciare un chilo di petrolio ne produce quattro;
Un kg di uranio sottoposto a fissione nucleare di
kWh ne produce 400.000.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
9
GESTIONE DEI COSTI ESTERNI

Nelle centrali nucleari i “costi esterni”, compresi il
“decommissioning” e la gestione delle scorie
sono contabilizzate nel costo del MWh prodotto.

Il costo dell’impatto sull’ambiente delle centrali
termiche convenzionali derivante dalle emissioni
di CO2 e di sostanze nocive sono largamente
scaricati sulla società.

Se si abbandonasse il nucleare per un mix fossile
equivalente si avrebbe un aumento di produzione
di CO2 di circa 2300 Mt CO2 eq. all’anno pari al 9%
delle emissioni in un anno nel mondo.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
10
IL DOPO CHERNOBYL


“Il disastro di Chernobyl ha prodotto un
ripensamento generale sull’energia nucleare che
a livello mondiale è ormai in via di abbandono.....”
Non è vero
• Potenza
•
•
•
•
nucleare in funzione nel mondo al 31.12.1985:
249.688 MWe
Potenza nucleare in funzione nel mondo al 31.12:2002:
358.661 MWe
Crescita della potenza nucleare dal 1985 al 2002: 44%
Nuove centrali sono in costruzione in Giappone, Corea,
Cina (30 nuovi reattori nucleari entro il 2020, 60 entro il
2030 e oltre 200 entro il 2050), Russia e Finlandia.
La vita di centrali nucleari in occidente (in particolare
negli Stati Uniti) è stata prolungata dai 25-30 anni ai 5060 anni.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
11
L’EUROPA E IL NUCLEARE



La Svizzera ha da poco tempo bocciato un
referendum teso a bloccare e a chiudere le sue 5
centrali nucleari.
In Germania la decisione di limitare a 35 anni (fino
al 2020) la vita utile degli impianti nucleari trova
notevoli opposizioni. Il paese dovrebbe rinunciare
ad una fonte che copre il 33% dal fabbisogno
elettrico nazionale.
La Francia con la sua scelta del nucleare registra
il costo più basso del kWh in Europa; ha ridotto
dal 1973 la sua dipendenza energetica dal 78% al
50% e le proprie emissioni di CO2 del 30%.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
12
IL RUOLO DEL NUCLEARE

“Il nucleare ha un ruolo marginale, poiché da esso proviene
solo il 7% dell’energia prodotta nel mondo….”

Il nucleare serve a produrre soltanto energia di tipo
elettrico. Il suo contributo va quindi confrontato con la
produzione di energia elettrica.

L’energia nucleare contribuisce alla produzione elettrica
(dati ONU-IAEA 2003)
•
•
•

per il 35% in Europa;
per il 25% nei paesi dell’OCSE;
per il 17% a livello mondiale.
Oggi l’energia nucleare è la prima fonte di produzione
elettrica in Europa (più ancora del carbone).
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
13
L’EUROPA E IL NUCLEARE
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
14
NUCLEARE NEL MONDO
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
15
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 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.

Sulla base della richiesta di energia, soprattutto da paesi
come Cina, India, Brasile, Messico, Sud Corea, Egitto,
Sudafrica, gli analisti hanno calcolato che entro il 2050 si
prevede un raddoppio a livello mondiale del numero di
impianti nucleari (da 441 a 882).
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
16
IL COSTO DEL “NO” AL NUCLEARE

L’Italia, “uscita” dal nucleare a seguito del
referendum del 1987, è tra i paesi europei che
utilizzano
in
modo
consistente
l’energia
elettronucleare: circa il 19% del fabbisogno
nazionale di energia elettrica viene fornita dalle
centrali nucleari di Francia, Svizzera e Slovenia.
• Il costo dell’abbandono del nucleare per il nostro paese
•
è stato di circa oltre 100 miliardi di euro.
Attualmente paghiamo circa 165 milioni di euro all’anno
per smantellare gli impianti esistenti. Tassa nucleare
sulla bolletta elettrica.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
17
LA VERITA’ SU CHERNOBYL
1. Il disastro di Chernobyl è stato causato da un improvvido
2.
3.
4.
5.
test compiuto in un reattore che ben difficilmente sarebbe
stato autorizzato all’esercizio in un qualsiasi Paese
occidentale.
Il reattore presentava una serie di difformità rispetto al
progetto che hanno ulteriormente indebolito la sicurezza.
Buona parte dei problemi del reattore non erano noti al
personale operativo, dal momento che all’epoca in URSS
imperava la cultura del segreto.
I test non vennero interrotti prima che la situazione
sfuggisse di mano perché il capoturno in servizio all’epoca
voleva ben figurare per ricevere un riconoscimento.
I tecnici presenti non si ribellarono all’ordine di eseguire
manovre palesemente pericolose perché nell’URSS
dell’epoca un ammutinamento avrebbe significato perdere
un lavoro ottimamente remunerato.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
18
LA VERITA’ SU CHERNOBYL
 Il nocciolo del reattore era realizzato in grafite.
Quando la temperatura è andata fuori controllo
(essendo stato interrotto il raffreddamento) si è
arroventata.
 Nel tentativo di ripristinare il raffreddamento il
contatto tra acqua e grafite rovente ha prodotto
una notevole quantità di CO e di H2 (il cosiddetto
gas di cokeria)
 esplosione
 Mancanza di sistema di contenimento adeguato
 fuoriuscita di prodotti di combustione e materiale
radioattivo.
REATTORE NON A SICUREZZA INTRINSECA
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
19
SICUREZZA

I reattori odierni sono a “sicurezza intrinseca”,
cioè progettati in modo tale da fare sì che i
meccanismi principali di funzionamento siano
automatici, e non possano essere bloccati per
errore; ad esempio la circolazione del fluido di
raffreddamento deve avvenire spontaneamente,
per evitare che ci possano essere pompe di
circolazione (che potrebbero guastarsi, o essere
spente più o meno volontariamente, lasciando il
nocciolo del reattore senza raffreddamento).
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
20
SICUREZZA




I più moderni reattori, generazione 3+, progettati
con probabilità di accadimento di un incidente
grave con fusione del nocciolo e contaminazione
del mondo esterno superiore a 10-6 eventi per
anno.
Ossia in un parco di 1000 reattori nucleari si potrà
verificare un incidente grave una volta ogni 1000
anni.
Hanno un elevato grado di “sicurezze passive”
ossia basate su fenomeni naturali invece che su
interventi pilotati. (ERP- Francia, AP1000 –USA)
Requisiti NCR (Nuclear Regolatory Commission):
10-4
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
21

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.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
22
RIFIUTI RADIOATTIVI

Il combustibile nucleare consiste:
• 95% uranio 238 (elemento naturale di partenza)
• 1% plutonio
 Entrambi utilizzabili, se opportunamente trattati,
come combustibile in reattori a ciclo chiuso.
• Il restante 4% componente energeticamente inutilizzabile

Solo la componente energeticamente non utilizzabile
trattata come rifiuto.

Se l’energia elettrica che ciascuno di noi attualmente
consuma fosse solo nucleare, le scorie annualmente
prodotte da ognuno di noi occuperebbero il volume di una
tazzina di caffè.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
va
23
GESTIONE DEI RIFIUTI RADIOATTIVI

Depositi definitivi per materiali a bassa e media
attività (II categoria):
•
•
di tipo superficiale (Francia, Spagna);
di tipo sotterraneo (Germania, Svezia);


Progettati per isolare i materiali dalla biosfera per 300 anni
Materiali ad alta attività (III categoria 5% dei rifiuti
prodotti):
•
Diluiti e inglobati a caldo in una matrice di vetro
minerale all’interno di un contenitore in acciaio (flask) e
successivamente inseriti in contenitori corazzati (cask)
adatti al trasporto e allo stoccaggio in depositi idonei.

Le scorie ad alta attività derivanti da tutto il combustibile
nucleare utilizzato in Italia impegneranno complessivamente 20 cask.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
24
IL RIENTRO DELL’ITALIA NEL NUCLEARE

Definizione di un
lungimirante.
•


Piano Energetico Nazionale equilibrato e
La stesura di tale cruciale strumento programmatico richiede il
coinvolgimento di un arco di forze politiche molto ampio, anche
perché i tempi di realizzazione di centrali ed elettrodotti superano
abbondantemente la durata di una legislatura.
Comunicazione:
•
campagna capillare multimediale a livello nazionale promossa da
Ministero dello Sviluppo Economico congiuntamente con Ministero
Ambiente e Ministero Welfare.
Ricostruzione delle basi culturali:
•
deve essere realizzato un processo di formazione di esperti per gli
organi di controllo indirizzato a fisici, ingegneri e tecnici, con corsi
ufficiali di adeguata durata da erogare e certificare da strutture
pubbliche.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
25
IL RIENTRO DELL’ITALIA NEL NUCLEARE

I punti principali su cui basare la scelta dei nuovi
impianti nucleari in Italia.
• massima
•
•
•
sicurezza intrinseca ed alto livello di
standardizzazione internazionale;
eliminazione dei problemi connessi alla gestione locale
delle scorie radioattive;
importante inserimento dell’industria italiana già a
partire dalla fase di progettazione;
coinvolgimento delle strutture nazionali di ricerca in
possesso di adeguate competenze scientifiche e
tecniche.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
26
IL RIENTRO DELL’ITALIA NEL NUCLEARE

Individuazione dei siti:
• specifici programmi di comunicazione mirata affrontata
•
•
con argomenti di tipo razionale, non dissimili da quelli
accettati come convincenti, per esempio, da molte
regioni francesi
il sito deve essere visto come opportunità in modo da
creare consenso. Ossia cosa ci guadagnano i cittadini?
una volta chiarito che non si tratta di ospitare un mostro
nucleare, il problema si riduce a quello di compensare
adeguatamente una servitù non pericolosa.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
27
IL RIENTRO DELL’ITALIA NEL NUCLEARE


Programma per il ciclo del combustibile e
decommissiong.
Scelta di filiera e politica industriale conseguente:
• la
filiera deve essere ben definita a partire da chi
fornisce il combustibile, da chi lo processa a chi si
occupa della dismissione.

Partecipazione dell’industria italiana ai programmi
internazionali:
• partecipazione
alla ricerca sul nucleare della IV
generazione e sulle tecniche di ritrattamento delle scorie
che consentano la diminuzione dei tempi di
decadimento.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
28
CONFRONTO

Per produrre 1% dell’energia elettrica di cui il Paese in FV bisognerebbe installare 3
GW di FV: costo 20 miliardi, quanti ne bastano per installare 6 reattori nucleari del tipo
di quello che stanno installando in Finlandia e produrre così il 25% dell’energia
elettrica che ci serve.

Solare termodinamico. Da16 kmq di specchi si ottiene una potenza accumulata di
1000 MW, pari a quella di una grossa centrale convenzionale.
•
•
•
•
•
l’insolazione media annua in Sicilia è di 200 W/mq, e su 16 kmq si hanno 3200
MW, ma di radiazione solare incidente, non di potenza elettrica prodotta.
specchi hanno un’efficienza, se va bene e se li si lucida bene e frequentemente,
dell’80 per cento; e il fluido di sali fusi (che, con spesa d’energia, dovranno
essere mantenuti a 240 gradi sennò solidificano) avrà un’efficienza termica, a
essere generosi, dell’ordine del 50 per cento; infine, c’è l’efficienza della
conversione dell’energia termica accumulata in energia elettrica del 40 per cento
(in condizioni ottimali).
3200 MW dal sole diventano 500 MW elettrici: per uguagliare una centrale
convenzionale, quindi, di specchi ce ne vogliono 32 milioni di metri quadri)
I costi? l’obbiettivo che ci si illude di voler raggiungere: 160€ per metro quadrato
di specchi, pari - sempre come obbiettivo - a oltre 5 miliardi, il doppio di un
reattore nucleare.
5 miliardi di euro per 32 milioni di metri quadrati di specchi (da lavare
frequentemente) per un impianto.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
29
IL FUTURO


La Francia è il paese che ne ha di più, generando il
73% della sua elettricità.
Dei 34 impianti in costruzione
• uno è in Argentina,
• due in Bulgaria,
• uno in Finlandia,
• uno in Francia,
• sei in India, dove ne sono stati progettati altri sette.
• Cinque in Cina, due dei quali a Taiwan, tre in costruzione in
•
•
•
Corea del Sud.
Uno in Giappone,
uno in Pakistan,
uno in Iran.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
30
IL FUTURO





Visto che centrali atomiche in Italia non ne poteva
costruire, l'Enel ha acquistato impianti nucleari in
Slovacchia, Romania, Spagna e Francia.
In Slovacchia ha acquistato quattro impianti e due li
ha in costruzione.
In Romania gestirà due centrali atomiche in
costruzione.
In Spagna partecipa con Endesa, che possiede sette
centrali.
In Francia collabora nella costruzione dell'impianto di
nuova generazione di Flamanville.
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
31
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
32
Prof. ssa Paola Girdinio – Università di Genova
33