Energia Materia Ambiente Popolazione Alcuni strumenti per: Capire come funziona il mondo, Valutare la situazione, Scegliere le azioni sensate Ing. Andrea Fanelli Associazione ASPO Italia

Argomenti della presentazione Premessa Il Mondo in cui viviamo Quali sono le Regole del gioco, come funziona Informazioni oggettive sulla situazione La Popolazione nel tempo Previsioni ed Azioni Alcuni Strumenti per Valutare Consapevolmente da ROI ad EROEI valutare e sfruttare l’Energia Incorporata (Grigia, “Embedded”, LCA)

Il mondo è grande, ma “finito” Le Misure del Mondo Il mondo è grande, ma “finito” Foto da archivi NASA Non si scende e non si può fare il pieno ….

Energia e Materia – Flusso e Stock Sole 6500°C Energia chimica Accumulo di energia solare (stock) Energia (Flusso) Energia Solare diretta Energia nucleare (fisica - fissione) (stock) Energia (Trasformazioni) Aria Petrolio, Gas (idrocarburi fossili) Acqua Rotazione terrestre Energia Eolica (derivata dal Sole) Cibo Uranio (minerali fissili) Energia Idraulica (derivata dal Sole) Terra Materie prime (minerali) Nessuna Energia o Materia è infinita Permesse solo trasformazioni tra vari tipi di energia (1° principio) Flusso energia sempre da “Temperature Alte” a “Temperature Basse” (2° principio - entropia) Rendimento delle trasformazioni è sempre minore di 1 Calore interno 6500°C Energia (Flusso) 14°C 287°K Energia termica e meccanica (fisica - stock) -269°C 4°K

Energia e Materia – Flusso e Stock 2 Parecchie materie prime sono “in riserva” (non c’è il tappo per fare il pieno e non c’è neanche la stazione di servizio) Solare diretto ed indiretto è abbondante Solare termico (bassa ed alta temperatura) Solare fotovoltaico Eolico (derivato dal Sole) Idro (derivato dal Sole)

Energia e Materia – Flusso e Stock 2

Materie Prime

Materie Prime - Carbone

Materie Prime

Energia SOLARE e le altre energie

Energia SOLARE e le altre energie 2

Cicli CHIUSI Cicli APERTI

Le Regole del Gioco

“Leggi Naturali” “Leggi Economiche” L'ENERGIA SI TRASFORMA non si PRODUCE, non si CREA L'ENERGIA FLUISCE e si DEGRADA Dal Sole (6.300 °K) allo Spazio (4 °K) passando per la Terra (media 14 °C = 287 °K) Il flusso è IRREVERSIBILE, ENTROPIA RINNOVABILE Solo le Energie di “FLUSSO” (Solare e derivate, Eolico, Idroelettrico, ...) Alcune parole che non hanno significato Energia ALTERNATIVA, Energia VERDE, carbone PULITO, … Le “leggi” dell’Economia classica e Neo-classica NON considerano l’Energia La BIO-ECONOMIA sta da qualche tempo ampliando e correggendo le leggi economiche per tenere conto in modo coretto di Materia ed Energia

I “tempi” dell’Uomo – Ciclo di vita lavorativa Andamento (qualitativo) dell’accumulo di “Formazione” ed “Esperienza” personale Prevalenza dell’accumulo di esperienza Prevalenza di formazione teorica Trend “base” senza imparare ad imparare Organizzazione che Impara e Cambia sempre Paragone periodo “artigianale/preindustriale” 5 25 45 65 Anni 5 – 18/25 => studio, formazione teorica Crescita rapida conoscenze teoriche Un po’ di esperienza “generica” 25 – 65 => fase lavorativa Crescita esperienza “Specifica/operativa” (però legata al passato, svalutata dal “cambiamento”) Calo della conoscenza teorica (statica, anch’essa svalutata dal “cambiamento”) Mantenimento/crescita conoscenza teorica/pratica (aggiornamento/formazione continua (pag. 17 Previtali)) Nota sulla “evoluzione lenta” delle abitudini umane

La Situazione Energie FOSSILI Non serve sapere la data esatta del picco di estrazione delle risorse per capire che, prima o poi, ne potremo estrarre quantità sempre minori, con sforzi e costi sempre maggiori, senza possibilità di scelta, perché è una Legge Naturale.

Oggi, 2013, è una Previsione Facile Limiti fisici alla CRESCITA e non allo Sviluppo Il modello, del 1970, è stato verificato confermandone la robustezza Le risorse mondiali sono limitate e la crescita continua è IMPOSSIBILE Passare subito ad usare Energie di Flusso, che riceviamo dal Sole Ridurre la “Dispersione” di Materia Prima (concentrazione) Prolungare l’uso normale dei beni Riutilizzi ulteriori dei beni già costruiti Riciclo del materiale quando l’uso diventa impossibile

Se ne parla anche oggi (all’estero) http://www.theguardian.com/commentisfree/2014/sep/02/limits-to-growth-was-right-new-research-shows-were-nearing-collapse?CMP=fb_gu

Tipi di energia usati nel tempo

Crisi banche di Firenze Popolazione nel Tempo oltre 7 miliardi 1290 - 1340 Piccola era glaciale Carestie in Europa Crisi banche di Firenze Peste nera Primo pozzo di petrolio 1859 Termodinamica 1858 Agricoltura 10.000 AC Piramidi 2700 AC Colosseo 78 DC mettendo in scala

La Logica delle Azioni Abbattere gli sprechi (veloce) Eliminare consumi inutili, sia di energia che di materia prima (impianti/beni) Estensione vita oggetti, riuso, “sobrietà”, ... (richiede un riallineamento dei “Valori” culturali) Uso razionale delle energie (lento) Scelta delle fonti ottimali per i vari utilizzi, tra quelle di “Flusso” Solare termico per riscaldamento abitazioni e sanitario Solare fotovoltaico, eolico (alta quota) per energia elettrica Usare le energie pregiate (di stock, fossili) per preparare la transizione al futuro in cui praticamente solo le energie rinnovabili saranno disponibili (richiede capacità concrete nei decisori e “Capitale” investito) Selezionare Azioni e Tecnologie ad alto EROEI e con minimo impiego di energia e materie prime pregiate

EROEI intuitivo

ROI ed EROEI ROI = Return On Investment [€/€]   ROI ed EROEI ROI = Return On Investment [€/€] (Soldi recuperati alla fine della vita dell’investimento) è un rapporto tra valutazioni monetarie è un valore variabile in funzione del contesto influenzato dalle “quotazioni di mercato” che sono soggettive e ricadono nelle leggi “Umane” Tecnologia EROEI (Elliott) (Hore-Lacy) Altri autori Grande idroelettrico 50-250 50-200   Mini idro 30-270 Petrolio “anni d’oro” 50-100 Petrolio oggi 5-15[1] Eolico 5-80 20 Nucleare 5-100 10-60 <1[2] Fotovoltaico a film sottile 25-80[3] Fotovoltaico convenzionale (silicio) 3-9 4-9 <1[4] Carbone 2-7 7-17 Gas Naturale 5 - 6 Biomassa 3-5 5-27 Etanolo 0.6[5]-1.2[6] Sabbie bituminose <1? EROEI = Energy Return On Energy Investment [J/J] (ENERGIA recuperata alla fine della vita dell’impianto) è un rapporto tra misure di energia, oggettive è una misura fisica, ripetibile è oggettiva e ricade nelle leggi “Naturali” EROEI < 1 è una perdita da subito EROEI = 1 è una perdita fino alla fine, forse pareggeremo EROEI > 5 è la stima di EROEI minimo necessario per garantire il sostentamento della Società

EROEI 2 L’EROEI delle risorse energetiche di STOCK si riduce sempre col tempo (miniere/pozzi scomodi) (minerale meno concentrato) (petrolio di minor pregio: light => heavy, sweet => sour)

EROEI necessario per la vita della Società

EROEI Prof. Charles A. S. HALL

Energia “Grigia” (Incorporata, Embedded) E’ l’energia utilizzata per costruire gli oggetti, “congelata nell’oggetto” finché non viene distrutto/riciclato completamente. Si calcola sommando tutte le energie usate, partendo dall’inizio del processo, comprendendo a cascata anche tutte le energie impiegate per supportare la produzione delle materie e dei componenti e delle lavorazioni necessarie. Le materie prime a bassa concentrazione richiedono molta energia per essere rese utilizzabili, quindi l’uso dei minerali meno pregiati/concentrati comporta un peggioramento del “costo energetico” della produzione degli oggetti (ed anche una riduzione dell’EROEI). I prodotti ad alta tecnologia ed i grossi impianti hanno un altissimo contenuto in energia “grigia”.

Energia “Grigia” (Incorporata, Embedded) 2 I prodotti “Usa e getta” sprecano, in un numero ridotto di utilizzi, (a volte uno solo) tutta l’energia congelata nel prodotto gettato. I prodotti progettati male non permettono la riparazione ed obbligano a disperdere molta energia con la carcassa e le parti funzionanti invece di sostituire solo una parte. Gli imballaggi eccessivi (Overpackaging) normalmente aggiunti per fini estetici e di promozione alla vendita peggiorano di molto la quantità di energia sprecata con i prodotti (ed aumentano il volume ed il peso dei rifiuti). I materiali compositi, sono difficili/impossibili da riciclare e quindi disperdono maggiori quantità di materiale ed energia quando vengono dismessi (plastiche accoppiate, laminati di rivestimento, plastiche con ritardanti di fiamma e cariche inerti/coloranti, ecc.).

Conclusioni Guardate con occhio nuovo le cose attorno a voi. Cercate di vedere “attraverso le cose” il valore REALE di materiale ed energia che incorporano. Prima di fare scelte, oltre alla valutazione economica, fate anche una valutazione energetica delle conseguenze delle vostre scelte, con la logica dell’EROEI. Non serve fare conti precisi, a volte basta anche solo porsi la domanda ……..

Per Approfondire

Grazie per l’attenzione Andrea Fanelli 335 7 634 630 ansfans@gmail Grazie per l’attenzione Andrea Fanelli 335 7 634 630 ansfans@gmail.com ing.andrea.fanelli@gmail.com