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Discussioni sul problema energetico Bosconero, 29 Settembre 2008 Prof. Massimo Santarelli Dipartimento di Energetica - Politecnico di Torino

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Presentazione sul tema: "Discussioni sul problema energetico Bosconero, 29 Settembre 2008 Prof. Massimo Santarelli Dipartimento di Energetica - Politecnico di Torino"— Transcript della presentazione:

1 Discussioni sul problema energetico Bosconero, 29 Settembre 2008 Prof. Massimo Santarelli Dipartimento di Energetica - Politecnico di Torino

2 Nelle società umane la conversione dellenergia è un mezzo per conseguire una molteplicità di obiettivi: –Benessere –Sviluppo economico –Superiorità economica o strategica –….. Negli ultimi anni la questione energetica è tornata di stretta attualità per 3 ordini di motivi che si situano in una dimensione globale: –Economici –Politici –Ambientali QUESTIONE ENERGETICA

3 LE FONTI PRIMARIE: da dove luomo nel 2006 ha prelevato lenergia 3,95 VALORI IN BTEP: ,31 2,78 0,71 0,24 1,17 0,06

4 La sequenza di utilizzazione GLI USI FINALI o Trasporti o Abitazioni o Industria o Altro LE FONTI PRIMARIE Carbone Petrolio Gas En.Nucleare Biomassa En.Idraulica En.Solare En.Eolica En.Geoternica I VETTORI ENERGETICI Elettricità Derivati del petrolio(benzina, gasolio,GPL,kerosene,ecc.) Acqua calda Idrogeno, syngas, etc. PERDITE (efficienza conversione) PERDITE (efficienza conversione)

5 LE UTILIZZAZIONI: dove luomo nel 2006 ha impiegato lenergia Settore Milioni di tonn eq. Quota Trasporti2603,0423,2% Abitazioni3792,3633,8% Industria4050,4236,1% Altro762,966,8%

6 LE FONTI PRIMARIE

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8 Fabbisogni di energia per usi primari e tecnologici PERIODO STORICOtep/(pro-cap anno) Paleolitico (luomo nomade e cacciatore) 0,2 Neolitico (l'uomo contadino)0,3 Il mondo classico: Greci e Romani0,5 Medio Evo e Rinascimento0,5

9 LE FONTI PRIMARIE

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13 Gli scenari energetici al 2030

14 I fabbisogni energetici fino al 2030 cresceranno dell1,7% allanno aumentando di 2/3 il livello attuale e passando da circa 10 Gtep a 15,3 Gtep. I combustibili fossili copriranno il 90% dei fabbisogni Il consumo di petrolio crescerà di circa l1,6% allanno, passando da 75 Mb/d nel 2000 a 120 Mb/d nel Il 75% di questa richiesta proverrà dai trasporti. Il consumo di NG si duplicherà passando dal 23% al 28% del mix energetico. Si prevede che il 60% sarà utilizzato per produzione di energia elettrica in cicli combinati vapore-turbina a gas

15 Gli scenari energetici al 2030 I consumi di carbone aumenteranno meno. I principali consumatori saranno Cina e India. Lutilizzazione di energia nucleare diminuirà passando in termini di energia primaria dal 7% al 5%. (per la quota relativa allenergia elettrica dal 17% al 9%). I dati sul futuro sono incerti Le energie rinnovabili sono quelle che si espanderanno di più. Tra esse al primo posto rimane lenergia idroelettrica mentre le altre fonti (solare, vento, maree) cresceranno del 3,3 % allanno Al 2030 il contributo delle RES rimarrà comunque sempre minimo (da 2 a 6 giorni di copertura)

16 Gli scenari energetici al 2030 I trasporti aumenteranno del 2,1% allanno; già nel 2020 costituiranno la principale utilizzazione finale I fabbisogni di energia dei paesi in via di sviluppo si avvicineranno rapidamente a quelli dei paesi OECD Aumentano le preoccupazioni relative a Sicurezza dei rifornimenti Aumento degli investimenti necessari alle infrastrutture Danni ambientali provocati dalle produzioni energetiche e dagli accessi asimmetrici dei paese sviluppati e non alle risorse energetiche Perché questi obiettivi possano essere consolidati occorre che i governi si impegnino fortemente nel settore energetico

17 ITALIA

18 ITALIA

19 ITALIA

20 ITALIA La politica energetica è attualmente guidata da: liberalizzazione del mercato; decentramento di poteri specifici decisionali, politici e amministrativi alle singole regioni; diversificazione delle fonti di approvvigionamento (sicurezza energetica); miglioramenti dellefficienza; tutela dellambiente.

21 ITALIA Il mix energetico dellItalia si sta spostando dal petrolio verso un maggior uso del gas: domanda che per l85% è di petrolio e gas; Basse probabilità di diversificarsi ulteriormente in tempi rapidi a causa della limitata crescita delle energie rinnovabili, delle resistenze locali al carbone e dal difficile (e controverso) rientro nel settore nucleare. Alto livello di dipendenza dalle importazioni che, anche se diminuito dal picco del 1966 (94%), rimane con l89% estremamente alto; anzi, negli ultimi anni ha ripreso ad aumentare dal minimo (83%) del 1993; Limitate risorse sul territorio e crescita della domanda;

22 ITALIA Gli impianti per la produzione di elettricità sono i più datati del continente con 24 anni di media, contro, per esempio gli 11 di quelli olandesi; Limitate interconnessioni (per lelettricità) con le nazioni confinanti, che hanno limitato fortemente la crescita di un paese che ha importato nel 2006 circa il 16% del fabbisogno di elettricità. Malgrado lobiettivo dellItalia di ridurre le emissioni di gas a effetto serra del 6.5% tra il 1990 e il , le emissioni di anidride carbonica del settore dellenergia sono aumentate costantemente e nel 2000 superavano già del 6.5% il livello del 1990.

23 Gli scenari energetici al 2030: Italia

24 Secondo le stime della IEA la popolazione italiana dovrebbe aumentare fino ai milioni del 2010 per poi diminuire ai del 2030, il PIL dovrebbe aumentare dai dollari americani pro capite del 2001 ai del Il fabbisogno pro capite di energia passerà dalle 2.97 Mtep del 2001 a 3.72 Mtep del Il gas naturale diventerà la fonte energetica privilegiata (rischi per la sicurezza energetica) Infine, le emissioni in ambiente di anidride carbonica passeranno dalle attuali MtCO 2 /anno alle del 2030.

25 Questioni socio-politiche

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27 Si prevede un forte aumento dei commerci energetici che provocheranno: –Interdipendenze sempre più forti tra le nazioni –Aumento della vulnerabilità delle linee di rifornimento, tenuto conto che la produzione rimarrà concentrata in pochi paesi Si assisterà di conseguenza ad un aumento delle emissioni di CO2. Solo se si faranno politiche di forti interventi si potrà prevedere un inizio di riduzione tra 30 anni. Questioni socio-politiche

28 Quadro di riferimento anni 80-90: –Bassa crescita della domanda di energia e forte eccesso di capacità produttiva –Fase declinante del ciclo degli investimenti –Elevata sicurezza degli approvvigionamenti energetici sui mercati internazionali –Contenuta importanza della questione ambientale Nuovo quadro di rifermento (post 9/11): –Shock dei prezzi per esponenziale crescita della domanda (Cina, India) e decisa riduzione del surplus di capacità produttiva –Rischi nella sicurezza energetica per moltiplicarsi di crisi internazionali –Svolta necessaria nel ciclo degli investimenti con avvio di fase espansiva –Fondamentale importanza della questione ambientale Questioni socio-politiche

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30 Aumento prezzi petrolio (e quindi energia): –Elevata e sostenuta crescita economica mondiale –Elevatissimo aumento della domanda in economie emergenti (Cina, India) –Riduzione (nei paesi industrializzati) di possibilità alternative a petrolio (per vincoli ambientali ed economici) a parte il ricorso crescente al gas naturale (altro problema, e comunque con prezzo indicizzato rispetto a quello del petrolio) –Rigidità (nei paesi industrializzati) della domanda di petrolio ai prezzi (monopolio assoluto del settore trasporti) Concause: –Riduzione degli investimenti nel settore della perforazione petrolifera (anche per accresciuti rischi e incertezza dei mercati) –Ridotta accessibilità alle risorse di idrocarburi delle società internazionali –Prevalere (nelle imprese occidentali) di logiche finanziarie su quelle industriali –Speculazioni finanziarie sui mercati ATTUALE RIDUZIONE: crisi della domanda (recessione internazionale) Questioni socio-politiche

31 La crisi dei prezzi non sembra essere una crisi delle risorse Risorse stimate petrolio (miliardi di barili) al Produzione cumulata1.117 Riserve provate1.293 Rivalutazioni riserve730 Riserve da scoprire939 TOTALE RISORSE CONVENZIONALI4.070 Non convenzionali recuperabili1.300 Non convenzionali teoriche (sabbie e scisti bituminosi, Orimulsion) TOTALE RISORSE NON CONVENZIONALI6.000 TOTALE RISORSE ULTIME Se verificata, con sole riserve convenzionali > 100 anni ai ritmi di consumo attuali (32 miliardi barili / anno)

32 Questioni socio-politiche Dipendenza europea dal metano e strategia GAZPROM (Putin)

33 Questioni socio-politiche Opzione nucleare? Evoluzione dellenergia nucleare ( ) Numero paesi n.d. Numero reattori n.d. Potenza installata (GW) Taglia media (MW) n.d. % domanda energia % produzione elettrica

34 Questioni socio-politiche Problemi del nucleare Politico-sociali: ostilità delle opinioni pubbliche (occidentali) Economici: difficile attrattiva economica nel contesto della liberalizzazione dei mercati elettrici (concorrenza) –Elevatissima intensità di capitale (elevata dimensione delle centrali, elevato costo unitario potenza) –Preferenza degli investitori per minor tempo di ritorno degli investimenti (meglio gas naturale, ma anche carbone) –Incertezza dei prezzi dei competitor (in primis il gas naturale) da cui dipendono le stime di competitività dellinvestimento nucleare –Processi autorizzativi –Incertezza delle condizioni di mercato Ambientali –Gestione delle scorie nucleari Geopolitici –Sicurezza delle centrali –Proliferazione nucleare

35 Questioni socio-politiche Eppure … nuove centrali nucleari PAESEIN COSTRUZIONEIN PROGETTAZIONEIN FASE DI PROPOSTA ARGENTINA100 BRASILE014 BULGARIA020 CANADA240 CINA42354 NORD COREA010 SUD COREA170 FINLANDIA100 FRANCIA011 GIAPPONE2111 INDIA6415 IRAN123 ISRAELE001 MESSICO001 PAKISTAN022 REPUBBLICA CECA002 ROMANIA103 RUSSIA5818 SLOVENIA001 SUD AFRICA0124 TURCHIA030 UCRAINA020 USA1221 VIETNAM002

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37 Energia e problemi ambientali La politica energetica italiana dopo Kyoto (1997) Obiettivo Italia: riduzione delle emissioni di CO 2 del 6,5 % rispetto al 1990 (508 Mt) –Anno 2010: 475 Mt (-33 Mt) –Nel 2002 siamo a 554 Mt (+ 46 Mt rispetto al 1990) –Nuovo obiettivo: riduzione di 79 Mt Strumenti –Risparmio energetico (titoli di eff. energetica) –Fonti rinnovabili (certificati verdi) –Riforestazione –Trasporti più efficienti –Produzione elettrica più efficiente - 7 Mt Quindi, tirando le somme, lItalia ha avuto un aumento del +12,9% nel periodo 1990/2005

38 Fonti rinnovabili Costo di installazione degli impianti a FR

39 Costo dellenergia Fonti rinnovabili

40 Problemi delle rinnovabili Fonti rinnovabili Problemi qualitativi: difficile compatibilità delle RES con gli assetti organizzativi, sociali, produttivi delle società industriali, che richiedono: –Alta concentrazione offerta in spazi ristretti –Massima affidabilità e controllabilità, possibilità di disporne nel posto e nel momento opportuni –Risorse stock e non risorse flusso (con relativi problemi di accumulo: IDROGENO può contribuire?) Altri problemi: –Scarsa flessibilità uso: difficoltà del loro utilizzo diretto nel settore trasporti –Vincoli economici: costi elevati –ANCHE: vincoli ambientali (caso emblematico: biocombustibili)

41 Fonti rinnovabili: … tuttavia… 2H 2 O 2H 2 O2O2 O2O2 Energia solare (100,000TWh) Consumo annuo (14TWh) Una pianta verde lo può fare … forse può imparare a farlo anche luomo 1 ora di energia solare è equivalente a 1 anno di consumi energetici attuali

42 ENERGIA E TRASPORTI La questione mobilita COMBUSTIBILE TECNOLOGIA ORGANIZZAZIONE Benzina Gasolio Elettricità (da quale fonte) Idrogeno (da quale fonte) Bio-carburanti … Motori a combustione interna Motori ibridi Accumulo elettrico + motore elettrico Cella a combustibile + motore elettrico … Trasporto condiviso Car sharing Intermodalità …

43 ENERGIA E TRASPORTI INDICE UNICO, su base monetaria, per la valutazione energetica ed economica delle opzioni combustibile/tecnologia per lautomotive Strumenti di analisi: WTW Lindice well-to-wheel (WTW): lintegrazione di tutti i passaggi richiesti per produrre e distribuire un combustibile (partendo dalla fonte energetica primaria) [WTT] e utilizzarlo in un veicolo [TTW]. Si calcola come prodotto tra il well-to-tank e il tank-to-wheel WTW energeticoWTW ambientale + COSTO DELLENERGIA (c/MJ) Internalizzazione del danno degli inquinanti (ExternE)

44 ENERGIA E TRASPORTI Indice Unico energetico-ambientale

45 La soluzione della crisi richiede che si affrontino cruciali questioni che sono insieme Tecnologiche Geopolitiche Economiche Sociali Non esiste Non esiste una tecnologia che da sola possa risolvere insieme tutti i problemi Occorrono avanzamenti significativi in –Gestione delle politiche internazionali –Sviluppo delle energie rinnovabili –Gestione dei rifiuti nucleari –Rimozione della CO 2 a basso costo –Aumento dellefficienza dei processi Questioni socio-politiche

46 ENERGIA E TRASPORTI Iniziativa Comune di Leinì - Fondazione TELIOS 1.Campo fotovoltaico grid connected 2.Conto Energia 3.Panda elettrica Ecolori 4.Integrazione con moduli fotovoltaici sagomabili sul tettuccio forniti da Enecom 5.Test su 1 anno di utilizzo in ambito comunale Serie HighFlex 80 W p

47 PROGETTO CHAMOIS

48 Serbatoio di stoccaggio H 2 Locale di produzione e utilizzo H 2 Stazione di rifornimento H 2

49 PROGETTO CHAMOIS POTENZIALITA INTERESSANTE Sfruttando lelettricità prodotta da fonte idroelettrica nelle fasce tariffarie più convenienti (notturne) si ottiene un costo di produzione di idrogeno 0.24 /Nm 3 (2.4 c/MJ del combustibile) contro metano 0.60 /Nm 3 (1.7 c/MJ del combustibile) Costo dellidrogeno prodotto MA Idrogeno può essere usato come combustibile di Celle a Combustibile (efficienza media ciclo misto 0.4) Metano può essere usato in Motori a Combustione Interna (efficienza media ciclo misto 0.2) Per cui, il costo finale a servizio reso (movimento del veicolo): idrogeno 6.0 c/MJ disponibile al veicolo contro metano 8.4 c/MJ disponibile al veicolo

50 GRAZIE PER LATTENZIONE Bosconero, 29 Settembre 2008 Prof. Massimo Santarelli Dipartimento di Energetica - Politecnico di Torino


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