1- FONTI (PRIMARIE) DI ENERGIA Il Ciclo dell’Energia: dalle Fonti Energetiche (naturali), attraverso i Vettori Energetici, all’Effetto Utile (+ l’impatto ambientale). 1- FONTI (PRIMARIE) DI ENERGIA 2- VETTORI ENERGETICI 3- UTENTI FINALI DI ENERGIA (effetto utile) + (rifiuti) Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 1

Lo schema che seguiremo: 1- INSOSTENIBILITA’ DELL’ATTUALE MODELLO Lo schema che seguiremo: 1- INSOSTENIBILITA’ DELL’ATTUALE MODELLO ENERGETICO – AMBIENTALE 2- GLI IMPIANTI E I REATTORI NUCLEARI, SI’ (?) 3- LE RINNOVABILI (E L’EFFICIENZA) SI’… 4- … MA NON BASTANO Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 2

INSOSTENIBILITA’ DEL MODELLO DI SVILUPPO PROBLEMI QUANTITÀ DI ENERGIA CONSUMATA [ 13,5 MILIARDI TEP / ANNO ] FOSSILI [ NON RINNOVABILI ] [ 11,8 MILIARDI TEP / ANNO ] FER [ RINNOVABILI ] [ 1,7 MILIARDI TEP / ANNO ] DENSITÀ (CONCENTRAZIONE) DI DOMANDA DI ENERGIA [ CITTÀ | INDUSTRIA | TRASPORTI ] Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018

INSOSTENIBILITA’ DEL MODELLO DI SVILUPPO CONSEGUENZE QUANTITÀ DI EMISSIONI GLOBALI [ GAS SERRA ] DENSITÀ DI IMPATTO AMBIENTALE LOCALE [ INQUINAMENTO CITTÀ ] Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018

INSOSTENIBILITA’ DEL MODELLO DI SVILUPPO NECESSITÀ NUOVO MODELLO “DI SVILUPPO” FONTI EN. VETTORI USI FINALI RINNOVABILI e SOSTENIBILI VETTORI ENERGETICI PULITI USO RAZIONALE / EFFICIENZA ENERGETICA H2 VERDE ELETTRICITÀ VERDE Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 6 6

QUELLO CHE NON SI DEVE FARE: CONTARE SUI FOSSILI NON CONVENZIONALI - GAS HYDRIDES - OIL SHALE(2.5 Gb; 72% in USA) - SHALE GAS (30% del gas USA, oggi) - OIL SANDS, EXTRA HEAVY OIL- NATURAL BITUMEN

CONCENTRIAMO QUESTA ANALISI SU: 1- EFFICIENZA ENERGETICA 2- ENERGIA NUCLEARE 3- ENERGIE RINNOVABILI

1- EFFICIENZA ENERGETICA UNA RISORSA ENERGETICA “ENDOGENA”: L’EFFICIENZA ENERGETICA ( e L’ ECO-INDUSTRIA o ECO-ECONOMIA)

Le potenzialità di risparmio energetico nell’Europa dei 27 nel 2020: un business per gli imprenditori dell’efficienza energetica Settore Consumo calcolato di energia nel 2005 (Mtep) Consumo di energia al 2020 in caso di situazione invariata (Mtep) Risparmio potenziale di energia al 2020 (Mtep) Potenzialità di risparmio energetico al 2020 (%) Edilizia abitativa (domestico) 280 338 91 27% Edifici commercial i (terziario) 157 211 63 30% Trasporti 332 405 105 26% Industria manifatturiera 297 382 95 25%

2- ENERGIA NUCLEARE

SITUAZIONE AL 30 LUGLIO 2010 440 NUCLEAR ELECTRICITY GENERATION 2010   NUCLEAR ELECTRICITY GENERATION 2010   REACTORS OPERABLE   1 July 2011  REACTORS UNDER CONSTRUCTION   REACTORS PLANNED    July 2011  REACTORS PROPOSED   URANIUM REQUIRED 2011  billion kWh  % e  No.  MWe net  MWe gross                tonnes U  WORLD**  2630  13.8  440   376,442   61   63,334  154   171,445  343   391,355  68,971  MWe  tonnes U  NUCLEAR ELECTRICITY GENERATION   REACTORS OPERATING  REACTORS BUILDING  ON ORDER or PLANNED  PROPOSED  URANIUM REQUIRED   

SITUAZIONE AL 30 LUGLIO 2011

I PREGI ED I VANTAGGI DEGLI IMPIANTI NUCLEARI: LA SOSTENIBILITA’

Numero annuo di avvio di costruzione di nuovi impianti

RICERCA E SVILUPPO: IV GENERAZIONE (E LA FUSIONE…) BREEDER, REFRIGERATI AL: - SODIO (Superphoenix; Cina; Russia; EU: Prototipo da 600 MW in Francia); - PIOMBO (Già in sottomarini; vantaggi del Piombo, ma problemi di compatibilità con leghe); - GAS (Elio) (più sicuri, ma pericolo di dispersione del gas)

3- LE FONTI RINNOVABILI

312 GW di Rinnovabili; 386 GW di Nucleare 500 TWh da Rinnovabili; 2 312 GW di Rinnovabili; 386 GW di Nucleare 500 TWh da Rinnovabili; 2.580 TWh da Nucleare

Previsioni sulle ricadute industriali e occupazionali al 2020 Dati: GSE - IEFE

Occupazione potenziale al 2020 negli scenari VINCO 1 e 2 (unità di occupati per comparto) al 2020 Dati: GSE - IEFE

4- LE FONTI RINNOVABILI NON BASTANO … OCCORRE INTEGRARLE CON: A – EFFICIENZA ENERGETICA B - VETTORI ENERGETICI “VERDI” - ELETTRICITA’ “VERDE” - IDROGENO “VERDE” C - CICLI ENERGETICI E DELLE RISORSE “CHIUSI” Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 40

LIMITI DELLE F0NTI RINNOVABILI DISCONTINUITA’ ALEATORIETA’ BASSA DENSITA’ DI POTENZA/ ENERGIA NECESSITA’ DI ACCUMULO!!! Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 41

Oggi un sistema energetico: consuma risorse produce rifiuti usa fonti d’energia esauribili e incerte Nel settore dell’energia possiamo affermare di essere rimasti uomini primitivi: raccogliamo quello che ci ha dato la natura lo consumiamo buttiamo via i residui Quel che abbiamo imparato per il cibo lo dobbiamo applicare anche all’energia: imparare a “coltivarla” pensare in termini di ecosistemi energetici Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 42

Schematizzazione di un SE a ciclo chiuso INTERAZIONI CON L’AMBIENTE VETTORI “PULITI” USI FINALI Risorse Energetiche Rinnovabili Effetto Utile Occorre tendere all'individuazione di cicli che, partendo da risorse rinnovabili, siano in grado di "chiudersi completamente” Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 43

L’era della diversificazione delle fonti e dei vettori energetici Molti parlano della futura era dell’idrogeno: è molto più corretto fare riferimento innanzitutto all’affermarsi deciso - e, in una certa misura, ineluttabile- dell’era della diversificazione delle fonti e dei vettori energetici. Una società ed uno sviluppo basati, quindi, sulla distribuzione e sulla possibilità di produzione di alcuni vettori di energia. La principale e decisiva novità sarà rappresentata proprio dall’ingresso dell’idrogeno tra questi vettori Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 44

Principali vettori energetici oggi utilizzati Elettricità Biocombustibili Idrogeno Fluidi termovettori Trasmissioni meccaniche Irraggiamento Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 45

Necessità di “produrre” H2 Tra questi vettori, l’idrogeno, a differenza dei combustibili di origine fossile, è un vettore-combustibile che non è disponibile “libero” in natura, ma in aggregazione con altri componenti, e deve perciò essere oggetto di specifici processi di “produzione” (peraltro con dispendio di energia primaria) Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 46

PROCESSI DI PRODUZIONE dell’IDROGENO Non rinnovabili (Combustibili fossili) Produzione di idrogeno Rinnovabili Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 47

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Elettrolytic & Biologic Processes Combustion or Fuel Cells L’IDROGENO PUO’ ESSERE CONSIDERATO “PULITO” ED ECOCOMPATIBILE SOLO SE PRODOTTO CON ENERGIE RINOVABILI E A CICLO CHIUSO Geothermal H2 Hydro Elettrolytic & Biologic Processes Thermal, Combustion or Fuel Cells Sun O2 Wind H2O Biomass Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 49

SCHEMA DEL CICLO DI PRODUZIONE E UTILIZZO DELL’ IDROGENO Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 50

TRASPORTO e DISTRIBUZIONE di IDROGENO Il trasporto dell’idrogeno può essere considerato similare al trasporto del gas naturale (in forma gassosa), o al trasporto di oli combustibili (se in fase liquida, quindi con tutte le condizioni già viste nell’esempio del serbatoio BMW). Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 51

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SISTEMI ENERGETICI “A IDROGENO” Essenzialmente l’idrogeno in campo energetico può essere utilizzato o in pile a combustibile (fuel cell) per la produzione di energia elettrica o in motori a combustione interna (MCI) con produzione di energia meccanica (in ambo i casi ovviamente trasformabili in seguito in diverse forme energetiche). MCI FUEL CELL Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 53

FUTURO: IDROGENO E FUEL CELL Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 54

APPLICAZIONI FC Portatili Stazionario Trasporti Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 55

Auto con cella a combustibile Energia Elettrica Combustibile Acqua Calore - + electric motor Idrogeno Metanolo Serbatoio di idrogeno Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 56

AUTO 2006 -2009 Provoq Kluger V Class B F-Cell Clarity (500km—145 km/h) FC 70kW + Battery St 670 bar Kluger V (560km—175 km/h) FC 90 kw + Battery ST 700 bar Class B F-Cell (400km—180 km/h) FC 100 kW St 700 bar Clarity (430 km—160 km/h) FC 100 kW , St 350 bar Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 57

Stazioni di rifornimento di Idrogeno Norvegia Irvine (CA-USA) Valdaro (I) Tokyo Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 58

Autostrade per Idrogeno B. C. Canada Hydrogen Highway Norvegia California (USA) Giappone Prof. Vincenzo Naso 19/09/2018 Pagina 59