Pianeta Terra: come salvarlo? 1 Energia cosa possiamo fare; cosa NON possiamo fare; cosa dovremmo fare Angelo Tartaglia Dipartimento di Fisica Politecnico di Torino

Pianeta Terra: come salvarlo? 2 Energia La capacità o possibilità di estrarre un lavoro da un dato sistema fisico L’energia in un sistema isolato rimane assolutamente costante nel tempo

Pianeta Terra: come salvarlo? 3 L’energia si trasforma L’energia non si crea né si consuma L’energia si trasforma Da una trasformazione energetica si può ottenere lavoro, ma necessariamente una parte dell’energia in gioco viene convertita in disordine. Secondo principio della termodinamica

Pianeta Terra: come salvarlo? 4 Fabbisogno energetico annuo mondiale Energia “di mercato” al 2010

Pianeta Terra: come salvarlo? 5 Flusso energetico annuo in entrata nell’ambiente umano dal sole ~1/3 viene riflesso

Pianeta Terra: come salvarlo? 6 Dall’interno della terra

Pianeta Terra: come salvarlo? 7 Energia gravitazionale del sistema luna-terra-sole

Pianeta Terra: come salvarlo? 8 “Serbatoi” di energia Combustibili fossili –Tempo di ricostituzione ~10 7 anni Biomasse –Tempo di ricostituzione ~1÷10 anni Fissione nucleare –Tempo di ricostituzione ~ infinito

Pianeta Terra: come salvarlo? 9 Consumo di petrolio Showing latest available data. Select another time period: Italia USA

Pianeta Terra: come salvarlo? 10 Fabbisogno energetico crescente + 1,95% all’anno in 25 anni

Pianeta Terra: come salvarlo? 11 La curva di Hubbard

Pianeta Terra: come salvarlo? 12 La crescita esponenziale + 1,95% l’anno: in ~ 500 anni si raggiunge W s

Pianeta Terra: come salvarlo? 13 La crescita economica fa crescere anche le differenze

Pianeta Terra: come salvarlo? 14 Gli obiettivi % consumi di energia -20% emissione di CO 2 20% sostituzione di fonti ad alto impatto con fonti a basso impatto

Pianeta Terra: come salvarlo? 15 Riduzione del consumo - 20% in 12 anni- 1,9% all’anno Ip: crescita del PIL Esempio: +1% all’anno Riduzione dei consumi per unità di PIL necessaria - 2,9% all’anno

Pianeta Terra: come salvarlo? 16 Obiettivo per il risparmio Ipotesi andamento PIL Effetto combinato

Pianeta Terra: come salvarlo? 17 Limiti dell’efficienza Efficienza energetica: Andamento nel tempo

Pianeta Terra: come salvarlo? 18 Andamento complessivo del consumo di energia

Pianeta Terra: come salvarlo? 19 Tasso di riduzione del consumo per unità di PIL - 15 % all’anno (con un margine del 34%) Il consumo all’inizio diminuisce ma poi inesorabilmente ricomincia a crescere

Pianeta Terra: come salvarlo? 20 Vincolo generale Se il prodotto interno lordo è fatto di cose e di attività materiali e deve crescere, allora anche il fabbisogno energetico deve necessariamente aumentare …ma il fabbisogno energetico non può continuare ad aumentare

Pianeta Terra: come salvarlo? 21 La triade dei consumi Industriali 33% Civili 33% Trasporto 33%

Pianeta Terra: come salvarlo? 22 Industria Attività manifatturiere: efficienza tramite mercato Edilizia: efficienza difficilmente incrementabile

Pianeta Terra: come salvarlo? 23 Usi civili È possibile ridurre da 3 a 5 volte i consumi domestici progettando e costruendo meglio le case

Pianeta Terra: come salvarlo? 24 Finanziare gli investimenti retribuendo e commercializzando il risparmio (formula nota) Energy Service Companies ESCO

Pianeta Terra: come salvarlo? 25 Intervento pubblico a sostegno Vincolare nuove edificazioni e interventi su edifici esistenti al rispetto di requisiti di efficienza; Intervenire sugli edifici pubblici; Contribuire (moderatamente) a fondo perduto all’investimento dei privati e fornire garanzie per mutui a tassi agevolati.

Pianeta Terra: come salvarlo? 26 Piani territoriali e PRG I piani regolatori prevedono normalmente espansioni dell’edificato residenziale con un tasso di crescita anche di 20 volte superiore a quello della popolazione In provincia di Torino l’espansione residenziale da PRG era (nel 1997) del 10,26% a fronte di un calo della popolazione dello 0,75%

Pianeta Terra: come salvarlo? 27 Crescita in atto superiore all’1% all’anno

Pianeta Terra: come salvarlo? 28 Consideriamo un margine dell’80% nell’efficienza in presenza di un tasso di crescita annuo del 1% nelle volumetrie L’obiettivo viene raggiunto con un tasso di miglioramento dei rendimenti del 4% all’anno La domanda di energia ricomincia a crescere dopo 60 anni

Pianeta Terra: come salvarlo? 29 Margine del 50% e tasso di crescita del 2% annuo Obiettivo raggiunto se l’efficienza cresce dell’11% all’anno Subito dopo (2022) il fabbisogno ricomincia a crescere Non basta intervenire solo sulle nuove edificazioni

Pianeta Terra: come salvarlo? 30 Andamento temporale

Pianeta Terra: come salvarlo? 31 Intervento solo sulle nuove case Se le nuove case sono ogni anno il 2% di quelle che già ci sono e ognuna consuma solo il 20% di una casa esistente …il consumo complessivo cresce dello 0,4% all’anno

Pianeta Terra: come salvarlo? 32 Sostituzione delle case esistenti Se ogni anno il 2% del patrimonio edilizio viene sostituito con case che consumano solo il 20% delle precedenti allora… …il consumo complessivo diminuisce dell’1,6% all’anno

Pianeta Terra: come salvarlo? 33 Con l’edilizia in crescita l’obiettivo del – 20% in 12 anni non può essere mantenuto

Pianeta Terra: come salvarlo? 34 Trasporti

Pianeta Terra: come salvarlo? 35 Efficienza dei motori delle auto Italia = verde, UE = blu Dati in litri/100 km

Pianeta Terra: come salvarlo? 36 Margini offerti dal recupero di efficienza: poco significativi

Pianeta Terra: come salvarlo? 37 L’uso dell’auto in Piemonte

Pianeta Terra: come salvarlo? 38 Per centrare l’obiettivo occorre ridurre dell’1,9 % all’anno i km percorsi/persona La crescita dell’edificato sparso implica una crescita dei km da percorrere a un tasso superiore a quello dell’abitato

Pianeta Terra: come salvarlo? 39 Per ridurre i km/persona occorre: Piani territoriali (contenimento della dispersione) Trasporto di massa

Pianeta Terra: come salvarlo? 40 Motori alternativi al motore a scoppio Con prospettive industriali e commerciali entro i prossimi 15 anni hanno tutti rendimenti globali inferiori a quello di un motore a scoppio L’uso dell’idrogeno come carburante implica un aumento dei consumi energetici

Pianeta Terra: come salvarlo? 41 Sostituzione energetica Solare Idrico Eolico Biomasse

Pianeta Terra: come salvarlo? 42 Solare fotovoltaico e/o a concentrazione Rendimento globale pratico ~ 10% 100 W/m ore (convenzionali) all’anno Costo: alcune volte superiore a quello delle fonti convenzionali

Pianeta Terra: come salvarlo? 43 Integrazione nelle coperture degli edifici Consumo annuo di una casa: ~ 100 kWh/m 2 di calpestio

Pianeta Terra: come salvarlo? 44 Recupero energetico: energia tramite copertura fotovoltaica/energia consumata; stessa cubatura a l l a ~ ~

Pianeta Terra: come salvarlo? 45 Pannelli fotovoltaici per rivestimenti Rendimento < 3% W/m 2

Pianeta Terra: come salvarlo? 46 Eolico Convenzionale: scarse possibilità per il Piemonte

Pianeta Terra: come salvarlo? 47 Alta quota: Kitegen Da sviluppare e testare a scala industriale

Pianeta Terra: come salvarlo? 48 Idroelettrico Disponibilità di acque libere in calo Conflitto con altri usi dell’acqua in aree montane Potenzialità di sviluppo marginali

Pianeta Terra: come salvarlo? 49 Biomasse Conflitto con altre colture Monocultura estensiva Pesticidi specifici ~ 100 MWh t /anno  ettaro

Pianeta Terra: come salvarlo? 50 Per raggiungere gli obiettivi europei: Evitare l’espansione dell’edificato Ridurre il volume degli spostamenti Riqualificare il patrimonio edilizio esistente Integrare negli edifici elementi fotovoltaici Agevolare il trasferimento tecnologico in ambito di aumento di efficienza e sostituzione di fonti

Pianeta Terra: come salvarlo? 51 Ce la faremo? Dovremmo cambiare vita… Il pianeta terra comunque se la caverà benissimo: il problema è nostro