4
La scienza e la tecnica hanno fatto a gara per offrire nuove forme di controllo
della materia, nuovi tipi di impiego delle varie fonti di energia con continue scoperte,
ciascuna delle quali, promuoveva altre scoperte. Spesso però, è mancato il quadro dei
pericoli che sarebbe venuto dall’impiego di determinate sostanze, considerate utili per
altri fini, mentre il rapporto, che collegava taluni effetti a determinate cause, è stato
spesso del tutto ignorato anche dagli stessi esperti.
Anche il ricorso alle fonti di energia, sollecitato dalle scoperte fatte a partire dal
secolo scorso, per molto tempo ha condiviso, erroneamente, il concetto della mancanza
di conseguenze negative dal punto di vista ecologico, quando i problemi di costo
generale si limitavano soltanto a quelli connessi al costo dello sfruttamento diretto delle
fonti di energia. Così si cominciò con il carbone per la macchina a vapore; si passò poi
al costo degli impianti per le centrali idroelettriche, ed infine al costo degli oli minerali,
quando essi cominciarono ad essere usati o come combustibile in sostituzione del
carbone, o in forma diretta dopo la scoperta del motore a scoppio. Che l’uso del carbone
o del petrolio potesse provocare effetti negativi all’ambiente, sia pure attraverso la
diffusione nell’aria dei residui gassosi della combustione, erano fatti ai quali si è
cominciato a pensare solo da qualche tempo, perché prima si partiva dal presupposto
che la Terra è così grande che dalla utilizzazione delle sue varie risorse non potesse
derivarne alcun danno.
Negli ultimi decenni si è preso coscienza del fatto che l’uso incondizionato delle
fonti di energia non fosse immune da pericoli, e ciò ha indotto molti studiosi ad
indirizzare i loro sforzi nella ricerca della misura dei danni e dei mezzi più idonei per
attenuarli.
In tale scenario diventa, dunque, possibile obiettivo la prospettiva di un nuovo
sviluppo sostenibile duraturo, come si dice per indicare una crescita della ricchezza
prodotta che non porti alla sua distruzione, e né comprometta la possibilità di sviluppo
delle generazioni future. Dal punto di vista dei sistemi energetici lo sviluppo sostenibile
è, senza dubbio, lo sviluppo No Oil, o più in generale No fossil Fuel. Ed è altrettanto
evidente che deve essere uno sviluppo solare.
La sfida, oggi, è quella dei cicli completamente chiusi, ovvero quei cicli operativi
che partano da risorse, alle quali siano capaci di ritornare alla fine della loro funzione
utile. La realizzazione di ciò rappresenta la maggiore sfida per l’energia di domani; ed è
proprio in questa prospettiva che si fa largo l’opportunità di adozione dell’idrogeno
come nuovo vettore energetico. Idrogeno ed elettricità ottenuta da fonti rinnovabili,
infatti, applicati su larga scala, potrebbero consentire di realizzare già oggi tutti gli usi
finali di cui l’attività umana ha bisogno per lo sviluppo. Questa nuova strategia
energetica dei cicli chiusi e dell’idrogeno è una prospettiva verso la quale i Paesi più
avveduti e le imprese più dinamiche si spingeranno con grande velocità negli anni
avvenire.
Dopo questa sintetica premessa, sembra utile chiarire che l’ obiettivo di questo
lavoro è quello di fornire un quadro globale sulle fonti energetiche rinnovabili che
dovrebbero sostituire o quanto meno prendere il sopravvento sulle fonti fossili, al fine di
realizzare una sensibile riduzione delle emissioni in atmosfera.
5
Il lavoro è strutturato in tre capitoli. Nel primo capitolo si descrive l’ attuale
situazione del bilancio energetico nazionale con un occhio all’ importanza che le
politiche europee rivestono al fine del miglioramento di una situazione che rischia di
degenerare.
Nel secondo capitolo si analizzano le conseguenze di natura ambientale e non,
frutto di quel sistema energetico che, tanto ci ha dato, ma tanto rischia di toglierci, non
tralasciando di analizzare più dettagliatamente i settori maggiormente responsabili e le
possibili soluzioni e strategie.
Ed, infine, nel terzo capitolo si affrontano più da vicino le fonti energetiche
rinnovabili e le relative tecniche di utilizzo, in grado di dar vita nel giro di pochi anni ad
una consistente penetrazione delle Fonti di Energia Rinnovabili (Fer) nel sistema
energetico nazionale e mondiale.
6
CAPITOLO I
Energia e sostenibilità ambientale
1.1 Cenni storici
Tutte le attività umane, da quelle più elementari correlate alla mera
sopravvivenza, a quelle più complesse legate alle attuali necessità di relazioni,
produzione e soddisfacimento dei bisogni umani, richiedono grandi quantità di energia
sotto diverse forme.
Quando pensiamo o ci muoviamo utilizziamo energia immagazzinata nel nostro
corpo, tutti gli oggetti che ci circondano o di cui facciamo uso hanno bisogno di energia
per funzionare o ne hanno avuto bisogno per essere realizzati, i trasporti, la
comunicazione, rappresentano solo una parte delle innumerevoli attività rese possibili
grazie alla disponibilità di energia.
In generale, si può affermare che tutta questa energia disponibile sul nostro
pianeta deriva direttamente o indirettamente dal Sole: l’energia idrica, eolica, chimica
dei combustibili fossili (carbone, petrolio e gas naturale ) e delle biomasse (per esempio
la legna), tutte difatti sono il frutto di quel flusso ininterrotto di energia solare, che
alimentando tutti i processi vitali, vegetali e animali, nel corso di milioni di anni, ha
dato vita a quelle che oggi rappresentano le principali fonti energetiche.
Risalgono alla formazione della terra, invece, l’energia geotermica e quella
nucleare che come tali non derivano dalle trasformazioni successive dell’energia del
Sole. Il pianeta terra può essere, quindi, considerato come un unico grande sistema
energetico all’ interno del quale hanno luogo una serie di trasformazioni tra le diverse
forme di energia (1).
La storia dell'uomo è stata da sempre caratterizzata dalla ricerca di nuove fonti
energetiche: inizialmente per garantirsi la sopravvivenza, in seguito per il
miglioramento del proprio tenore di vita.
In origine l'energia era costituita dal lavoro muscolare, spesso fornito dagli schiavi
e dagli animali da soma; successivamente venne sfruttata l'energia eolica (mulini a
vento) e idraulica (ruote ad acqua e macchine similari).
Verso la fine dell'Ottocento, con lo sviluppo della civiltà industriale, il fabbisogno
energetico fu soddisfatto grazie all'utilizzo intensivo del carbone. Sotto il profilo
tecnologico, costituì un notevole passo avanti l'aver capito che il calore, attraverso la
produzione di vapore, poteva essere trasformato in energia meccanica. La prima
applicazione di questa nuova fonte di energia fu la macchina a vapore inventata da
Watt, che sostituì i tradizionali cavalli con i più moderni “cavalli-vapore”.
7
Nei primi decenni del Novecento, dopo un avvio promettente dell'energia
idroelettrica, grandi giacimenti di petrolio vennero scoperti in Medio Oriente: la corsa
all' “oro nero” era cominciata.
Negli anni ‘60, dopo mezzo secolo di dominio incontrastato del petrolio, il gas
naturale si è dimostrato una valida alternativa, soprattutto per quanto riguarda gli
impieghi domestici (cottura e riscaldamento), grazie al suo minore impatto ambientale.
All'inizio degli anni ’70, in alcuni Paesi cominciò a farsi avanti l'energia nucleare,
principalmente nell'ambito della produzione di elettricità. Lo sviluppo di tale energia,
così come quello di altre fonti energetiche alternative, si spiega con i forti incrementi
del prezzo del greggio provocati dalle crisi petrolifere verificatesi del ‘74 e del ‘79, e da
quella del ‘90 durante la Guerra del Golfo (2)(3).
Il serbatoio delle fonti energetiche attualmente disponibile nel mondo, è costituito
da petrolio, gas naturale, carbone, energia idroelettrica ed energia nucleare, in
percentuali variabili da nazione a nazione. A queste fonti principali se ne aggiungono
altre che, anche se in quantità ancora poco significative, sono dotate della caratteristica
di essere rinnovabili
1
: l'energia geotermica, solare, eolica, da rifiuti, da biomasse e così
via.
L'Agenzia Internazionale dell'Energia
2
prevede che da qui al 2020 il consumo
mondiale di energia nel mondo aumenterà di circa il 65% rispetto ai livelli attuali. Le
ragioni sembrano chiare: Il 50% dei paesi nel mondo sono in una fase di
industrializzazione con economie che si sviluppano rapidamente, alcuni come la Cina
per esempio al ritmo del 10% o più. Inoltre, la situazione mondiale si è fatta più
mutevole a causa del rapido aumento della popolazione del pianeta. L’attuale
popolazione di circa 6 miliardi di persone raggiungerà oltre i 10 miliardi nel 2050 e
l’80% di tale popolazione abiterà nei paesi in via di sviluppo, dove il 50% attualmente
non ha elettricità. E’, quindi, prevedibile che la loro domanda di erogazione di servizi di
energia e di un migliore livello di benessere, andranno rapidamente crescendo (4).
Quali fonti forniranno tutta questa energia all'uomo?
La disponibilità di combustibili fossili sarà sempre più ridotta con il passare del
tempo (a causa dell'esaurimento dei giacimenti) e, per poter soddisfare la crescente
domanda di energia, sarà necessario avvalersi di nuove fonti, in particolare di quelle
rinnovabili, caratterizzate da minore impatto ambientale.
L’accesso ai servizi energetici e a un’adeguata disponibilità di energia, sono
requisiti essenziali per lo sviluppo socio-economico e per il soddisfacimento dei bisogni
umani fondamentali.
Il fatto che gli effetti negativi dei sistemi energetici possano compromettere la
qualità della vita delle generazioni future rende, però, necessario l’impegno da parte
dell’uomo a compiere sforzi per assicurare che tale sistema energetico evolva,
rispettando quegli equilibri che regolano gli ecosistemi naturali, evitando così di
produrre sul paesaggio radicali modifiche in tempi veloci.
1
Fonti la cui velocità di consumo è paragonabile alla velocità di ricostituzione delle stesse (fonti
virtualmente inesauribili).
2
Uno dei più importanti istituti di ricerca che si occupa di studi sull'energia.
8
Infatti, lo sfruttamento continuo e incontrollato delle risorse naturali, può portare
ad un loro rapido esaurimento e all’alterazione dell’equilibrio degli ecosistemi a tal
punto da compromettere la salute e la capacità produttiva dell’ecosistema stesso.
La gestione dell’ambiente deve essere pensata tenendo sempre in considerazione
quale impatto hanno prodotto sul territorio le attività umane e valutando la somma degli
effetti fisici, chimici, biologici, culturali e socioeconomici. In questo modo, si possono
creare le condizioni che permettono agli esseri viventi di soddisfare i propri bisogni,
realizzando ciò che viene definito uno sviluppo sostenibile
3
.
Per questo è necessario avere una cultura dei comportamenti ecologicamente
corretti, con il fine di modificare alcuni atteggiamenti e fare in modo che questi siano
sostenibili non solo attraverso un maggior utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili,
ma soprattutto attraverso la riduzione della velocità di produzione dei rifiuti,
uguagliandola alle capacità naturali di assorbimento da parte degli ecosistemi (5).
Tutto ciò riveste un ruolo preminente, perché non sempre l’ambiente degradato
può essere recuperato dall’uomo con opportune azioni di ripristino.
3
Uno sviluppo in grado di soddisfare i bisogni attuali senza compromettere quelli delle generazioni
future.
9
1.2 Il Bilancio Energetico Nazionale
Oggi viviamo in un mondo interamente dominato dall’energia. E’ diventata la
valuta del potere politico ed economico di un paese, il fondamento della nostra
ricchezza, del nostro benessere, della nostra smania di progresso. E’ ormai diventata la
compagna inseparabile dell'uomo, che la utilizza in ogni momento della sua giornata e
in tutte le sue attività.
Per assicurarsi la possibilità di usufruire di questa risorsa in modo semplice,
stabile e continuo, l'uomo ha dovuto applicarsi in studi e ricerche per molto tempo, e
solo negli ultimi decenni del diciannovesimo secolo è riuscito, in molte nazioni, ma non
in tutte, a predisporre sistemi energetici che assicurano la qualità e le quantità di energia
necessaria allo sviluppo. Sistemi energetici che se mal realizzati possono
compromettere quella stessa qualità e quantità fautrice della realizzazione dei medesimi.
L'importanza dell'energia nella società moderna ha portato l'uomo non solo a
creare complessi sistemi energetici, ma anche a porsi il problema di misurare quanta
energia egli consuma ogni anno e di capire da quale fonte la ricava e da quale Paese la
importa.
A questi problemi l'uomo ha risposto utilizzando apposite unità di misura
dell'energia ed elaborando uno schema di rappresentazione dei flussi energetici che
entrano in un Paese e vengono utilizzati dai diversi settori di utenza nell'arco di un anno:
il Bilancio Energetico Nazionale.
Come tutti i bilanci, anche il bilancio energetico, raccoglie informazioni sulle
entrate e sulle uscite, in questo caso di energia.
Quello nazionale è il bilancio energetico più noto e utilizzato e consiste in una
raccolta di informazioni su come viene prodotta l'energia e su come viene utilizzata in
un Paese nell'arco di un anno (6).
Ecco, in sintesi, come va letto il Bilancio Energetico Nazionale. Innanzitutto
l'energia messa a disposizione dalle diverse fonti viene espressa con un' unità di misura
comune: la TEP
4
, questo consente di sommare tra loro e confrontare i dati relativi alle
differenti fonti.
La prima informazione contenuta nel BEN è la disponibilità di energia totale e la
suddivisione per fonti (dette anche consumi primari di energia o fonti primarie). Questi
dati indicano quanta energia è messa a disposizione di un Paese per essere consumata
direttamente (ad esempio l'energia elettrica importata o prodotta dalle centrali
idroelettriche), oppure per essere trasformata in prodotti derivati, da inviare
successivamente al mercato del consumo finale (ad esempio il petrolio, che va poi alle
raffinerie per essere trasformato in benzina e gasolio) o, infine, per essere trasformata in
energia elettrica ( il carbone, il gas e il petrolio utilizzati dalle centrali termoelettriche
per produrre elettricità).
4
Tonnellata equivalente di petrolio pari a 41,87 miliardi di Joule.
10
L'energia fornita dalle fonti primarie può appartenere al Paese (produzione nazionale: ad
esempio il gas estratto nei giacimenti della Val Padana o del Mare Adriatico) oppure
essere importata (ad esempio il petrolio che l'Italia importa dal Medio Oriente o il gas
che importa dalla Libia e dalla Russia).
E' importante ricordare che in questa fase di definizione dei consumi primari di energia,
la produzione nazionale di energia elettrica include solo quella da centrali idroelettriche,
geotermiche, solari ed eoliche o da eventuali altre fonti rinnovabili, ma non include,
quella ottenuta bruciando combustibili fossili. Questa distinzione è stata introdotta per
evitare che parte della disponibilità di energia venga conteggiata due volte, una volta
come petrolio e una volta come energia elettrica prodotta dalla combustione di quel
petrolio.
Dalla somma della produzione nazionale e delle importazioni delle diverse fonti,
va sottratta l'energia esportata e la variazione delle scorte. A questo punto si ottiene la
disponibilità primaria di energia (detta anche consumo primario o consumo interno
lordo).
Il Bilancio Energetico Nazionale viene preparato ogni anno. In questo modo è
possibile confrontare i consumi di energia nel corso degli anni analizzando la diversa
provenienza delle fonti (se importata o di produzione nazionale), la diversa
composizione (quali fonti energetiche si sono utilizzate) e l'andamento dei consumi
nazionali (se crescono o diminuiscono).
Le informazioni che si possono trarre dal confronto dei consumi di energia nei
diversi anni sono molto importanti. Ad esempio, confrontando il consumo primario di
energia con i dati sulla produzione, è possibile vedere se, nel corso del tempo, un Paese
é riuscito a utilizzare meglio l'energia disponibile, impiegandone di meno per produrre
di più. Ma si può anche verificare che le fonti energetiche rinnovabili, o quelle il cui
utilizzo provoca minori impatti ambientali, abbiano progressivamente sostituito le fonti
energetiche maggiormente inquinanti.
Un'altra utile indicazione è la dipendenza di un Paese dalle importazioni di
energia. In paesi come l'Italia, ad esempio, le risorse energetiche del sottosuolo sono
limitate ed è necessario importare dall'estero circa l'80% dell'energia primaria. Poiché
dalla disponibilità di energia dipende gran parte del nostro sviluppo e benessere
quotidiano, è necessario che i paesi come il nostro, fortemente dipendenti dall'estero per
l'approvvigionamento di energia, mantengano buone e stabili relazioni con i paesi
fornitori.
L’attuale sistema energetico è essenzialmente basato sulle fonti primarie
5
di
origine fossile, cioè costituite da riserve di combustibili naturali formatesi in milioni di
anni nel corso dell’ evoluzione del nostro pianeta, che vengono bruciate per soddisfare
circa l’ 83% dell’ attuale fabbisogno energetico globale e sono costituite essenzialmente
da petrolio, gas naturale, e carbone; un altro 7%, circa, del fabbisogno energetico
globale è coperto dal materiale fissile
6
, solo l’ 8% circa del fabbisogno energetico
mondiale è coperto da fonti di energia rinnovabili.
5
Fonti presenti in natura prima di aver subito una qualunque trasformazione, siano esse esauribili, quali
petrolio grezzo, gas naturale, carbone, oppure rinnovabili, quali energia solare, eolica, idrica, eccetera.
6
L’Uranio 235 dalla cui fissione si ottiene energia nucleare.
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