Introduzione
allergie e patologie varie. La naturale presenza di questi gas è da anni
profondamente alterata dalla combustione degli idrocarburi che, in
varie forme e per vari usi, sono ormai divenuti la nostra fonte primaria
di energia.
E’ bene precisare che non tutti gli esperti del settore energetico hanno
opinioni concordi con quelle di Rifkin riguardo le riserve future di
combustibili fossili. Le nuove tecniche di monitoraggio ed estrazione,
infatti, potranno assicurare ancora per molti decenni la linfa vitale
della nostra civiltà, l’energia, senza che i prezzi dei combustibili
necessari alla sua produzione subiscano scossoni particolari.
Il maggior problema da risolvere non sarà di ordine economico, bensì
sociale ed ecologico. La crescita della popolazione che si avrà nei
prossimi decenni nei Paesi in via di sviluppo (PVS) porrà l’umanità di
fronte alla questione di assicurare ai nuovi “consumatori” l’energia di
cui necessitano senza provocare un aumento dei gas serra
nell’atmosfera. Cina, India ed altri Paesi in via di sviluppo, infatti, si
modernizzeranno e immetteranno nel pianeta altra anidride carbonica.
Un altro problema irrisolto è legato all’obsolescenza delle griglie
elettriche dei vari Paesi che porta a frequenti blackout e ad
insufficienze erogative. La soluzione migliore a questa problematica
sembra debba essere ricercata in una decentralizzazione della griglia
stessa, da attuarsi mediante una diminuzione della taglia degli impianti
che producono l’elettricità necessaria alle attività umane.
Introduzione
La decentralizzazione porta, però con sé, una questione anch’essa
particolarmente astiosa, ovvero l’accettazione da parte della
popolazione di minicentrali ubicate nelle vicinanze dei centri abitati.
Le centrali elettriche tradizionali, infatti, nonostante l’ottimo livello
tecnologico raggiunto, sono inquinanti e rumorose e non è proponibile
optare per una decentralizzazione basata sulle attuali tecnologie.
Appare chiaro, perciò, come si debba intraprendere una strada
alternativa alle fonti energetiche tradizionali, al fine di soddisfare la
domanda energetica di un numero sempre maggiore di persone che
hanno accesso all’elettricità e alle sue comode applicazioni e che
possa, al tempo stesso, essere rispettosa dell’ambiente.
Per molto tempo si è ritenuto che la soluzione potesse essere rinvenuta
nelle fonti energetiche rinnovabili. Le varie forme di energia pulita
ideate e sviluppate (si pensi ad esempio all'energia solare o a quella
eolica) non sono mai riuscite a fornire energia sufficiente al nostro
attuale fabbisogno, tanto meno potranno farlo in futuro.
Unica eccezione è l'idrogeno. In teoria inesauribile, è l'elemento più
diffuso non solo sulla terra, ma nell'intero universo; l'idrogeno è
l'unico vettore energetico capace di fornire energia pulita nelle
quantità attualmente richieste.
E’ molto importante sottolineare che l'idrogeno non è una fonte di
energia, ma un vettore energetico, ovvero un mezzo tramite cui
stoccare e distribuire l’energia prodotta tramite altre fonti.
Introduzione
Il principio su cui si basa la produzione di energia a partire
dall'idrogeno è quello della idrolisi inversa: idrogeno (H
2
) e ossigeno
(O
2
) si uniscono per generare acqua (H
2
O) allo stato di vapore.
Non è però tutto così semplice. L'idrogeno in natura non si trova allo
stato puro (H
2
) ma legato ad altre sostanze, come la stessa acqua e gli
idrocarburi. L'idrogeno puro va, quindi, raffinato, portando
produzione di materiale di scarto inquinante come il CO
2
. Dunque,
l'idrogeno è in grado di fornire energia pulita, ma la produzione di
idrogeno è ancora un processo inquinante, sebbene in misura
sensibilmente minore rispetto agli idrocarburi.
Il futuro è, però, pieno di promesse. Sfruttando l'idrolisi (il cui
significato è "separazione dell'acqua") si può ottenere idrogeno puro
(H
2
) e ossigeno puro (O
2
) che, reagendo attraverso l'idrolisi inversa,
portano alla produzione di energia elettrica e nuovamente acqua da cui
ottenere ancora H
2
e O
2
, generando un circolo virtuoso di produzione
di energia pulita. Ma per ottenere l'idrolisi dell’acqua, abbiamo
bisogno di elettricità che può essere fornita da fonti rinnovabili, come
quella solare, o da fonti non rinnovabili ma sostanzialmente pulite,
come il nucleare, messe al bando troppo incautamente.
Trasportare il mondo verso un Economia dell’Idrogeno è un processo
costoso, in quanto abbiamo bisogno di nuove applicazioni e nuovi reti
distributive per sfruttare al meglio le potenzialità offerte dalla nuova
frontiera energetica. Occorre ripensare il concetto di griglia elettrica
ed è necessario educare le popolazioni.
Introduzione
In questo senso diventa fondamentale il contributo che i Governi dei
vari Stati possono offrire nella fase embrionale della ricerca e
sperimentazione sul campo, affinché un’utopia scolpita nei sogni di
qualcuno diventi il futuro di tutti.
CAPITOLO PRIMO
IL PROBLEMA ENERGETICO
Il problema energetico
1.1 FABBISOGNO FUTURO DI ENERGIA PRIMARIA
Per la determinazione del fabbisogno futuro di energia primaria è
possibile impiegare, come strumento principale di analisi, il World
Energy Model
1
, un modello, cioè, di proiezione domanda/offerta di
energia elaborato dall’Associazione Internazionale dell’Energia (IEA).
Prima di iniziare a discutere il modello però, è bene chiarire che non
tutti gli autori concordano sulla sua importanza e validità. Già nel
1976 Herman Daly si poneva seriamente il problema relativo a come
vengono previsti questi fabbisogni energetici: “… I recenti tassi di
crescita della popolazione in rapporto all’uso di energia procapite
vengono estrapolati fino a una futura data arbitraria. Viene accettata
automaticamente qualsiasi tecnologia in grado di far fronte alla
domanda prevista, e con essa alle sue implicazioni sociali, senza che si
ponga mente a quanto il sistema possa resistere una volta che i livelli
previsti vengano raggiunti. … Un tale approccio è indegno di qualsiasi
organismo che abbia un sistema nervoso centrale, ancor di più di un
essere dotato di cervello.”
2
Tornando al modello, esso si basa su una serie di ipotesi riguardanti:
1. lo sviluppo economico;
2. la crescita demografica;
3. l’evoluzione dei prezzi dei combustibili fossili;
4. le politiche messe in atto dai vari governi.
1
Il World Energy Model è un modello dinamico di equilibrio parziale, composto da 13 sotto-
modelli regionali e molteplici modelli settoriali.
2
DUNN S. – Idrogeno, verso la sostenibilità dei consumi energetici - Edizioni Ambiente, Milano,
2002, p. 8.
Il problema energetico
Tra queste variabili, la crescita economica è certamente la
determinante principale nell’aumento della domanda di fonti
energetiche primarie.
Per quel che concerne la prima ipotesi posta alla base di questo
importante strumento previsionale, ovvero lo sviluppo economico, il
modello ipotizza che il PIL mondiale cresca ad un tasso medio annuo
del 3,1%, sorpassando nel 2020 i 67.000 miliardi di dollari.
La Tabella 1 mostra in dettaglio le ipotesi di crescita economica e
demografica globale su base regionale.
Tab.1- Ipotesi di crescita economica e demografica (tassi medi annui 1997-2020).
3
PIL POPOLAZIONE
1997 - 2020 1997 – 2020
OCSE 2,0% 0,3%
Economie in transizione 3,1% 0%
Cina 5,2% 0,7%
Est Asia 4,2% 1,1%
Sud Asia 4,7% 1,4%
America Latina 3,2% 1,3%
Africa 2,9% 2,1%
Medio Oriente 3,2% 2,6%
Totale PVS 4,3% 1,3%
MONDO 3,1% 1,1%
Fonte: IEA, 2000.
3
CNEL - Rapporto 2000: The World Energy Outlook – elaborato dell’Agenzia Internazionale
dell’Energia dell’OCSE, sintesi in italiano, Presentazione del Consiglio Nazionale dell’Economia
e del Lavoro (CNEL), 16 Marzo 2001, p. 2.
Il problema energetico
Come è agile notare, Cina, India e più in generale il Sud-Est asiatico
traineranno la crescita mondiale, con tassi medi annui attesi intorno al
5%, mentre i Paesi OCSE cresceranno solo di due punti percentuali
ogni anno.
I differenziali di crescita si rifletteranno in una diminuzione del peso
economico dei Paesi OCSE che nel 2020 rappresenteranno il 42%
della ricchezza mondiale rispetto all’attuale 54%.
Ciononostante, le forti disparità di reddito pro-capite che attualmente
caratterizzano la distribuzione della ricchezza, non verranno livellate
nei prossimi vent’anni.
Infatti, nel 2020 un abitante dei Paesi OCSE avrà a disposizione in
media 27.000 dollari, ossia tre volte di più di un abitante della Russia
o della Cina e oltre dieci volte il reddito di un abitante dell’Africa.
Passando alla seconda ipotesi, ovvero la crescita demografica, sempre
dalla Tabella 1 possiamo notare come la popolazione mondiale subirà
un incremento dell’1,1% ogni anno, passando dagli attuali 6 miliardi
di abitanti ai 7,4 miliardi nel 2020. Il dato più eclatante è che l’80%
della popolazione risiederà nei Paesi in Via di Sviluppo (PVS).
Analizzando ora la terza ipotesi e, quindi, l’evoluzione dei prezzi dei
combustibili fossili, bisogna dire che le stime sull’andamento del
prezzo internazionale del greggio considerano che le riserve
4
non
4
Secondo la più recente stima dell’US Geological Survey (USGS), le riserve recuperabili di
greggio ammontano a 3.345 miliardi di barili.
Il problema energetico
rappresentano un vincolo alla soddisfazione della domanda almeno
per i prossimi due decenni.
Fatta questa premessa, il prezzo del greggio, determinato
esclusivamente dalle condizioni di mercato, dovrebbe rimanere stabile
a 21 dollari al barile fino al 2010 (Tabella 2). In seguito, il ricorso a
fonti più costose spingerà il prezzo del barile sino a 28 dollari nel
2020. Queste ipotesi non vanno interpretate in maniera assoluta poiché
la prevista concentrazione geografica della produzione del greggio fa
prevedere un aumento della volatilità del mercato. Anche su questo
dato non c’è pieno consenso. Jeremy Rifkin, già citato autore del best
seller “Economia all’Idrogeno”, afferma che le risorse petrolifere sono
limitate e tenderanno ad esaurirsi nel giro di pochi anni. Egli sostiene
che, una volta esaurite la metà delle risorse mondiali di petrolio, il
prezzo del barile salirà vertiginosamente mettendo in crisi l’economia
mondiale. L’agricoltura, l’industria, la società dei consumi e della
produzione di beni e servizi potrebbero crollare, con conseguenze
devastanti per gli Stati occidentali e non solo.
Passando al prezzo del gas naturale
5
, questo è correlato, a causa
dell’indicizzazione dei contratti, a quello del greggio. Inoltre, a causa
delle infrastrutture necessarie al trasporto, il gas naturale è per lo più
scambiato su mercati regionali.
L’atteso aumento dei volumi scambiati e la maggiore globalizzazione
dei mercati, tenderanno a ridurre le differenze di prezzo tra le regioni e
porteranno ad un graduale disaccoppiamento dal prezzo del petrolio.
5
Come per il petrolio, le riserve mondiali di gas si dimostrano più che sufficienti a soddisfare la
domanda. Cedigaz stima le riserve in 158.300 miliardi di metri cubi.
Il problema energetico
Questo sarà vero soprattutto in Nord America ove per soddisfare la
robusta domanda di gas sarà necessario il ricorso a risorse non
convenzionali
6
. Ciò eserciterà una pressione al rialzo sul prezzo del
gas a partire dalla metà del decennio prossimo.
Infine, per ciò che concerne il prezzo del carbone, si ipotizza che esso
rimanga stabile su tutto il periodo di previsione a 46,5 dollari per
tonnellata.
Tab. 2 – Ipotesi di prezzo dei combustibili fossili ($ USA 2000).
7
1997 1998 1999 2010 2020
20 13 17 21 28
2,4 2,0 2,1 3,1 4,4
112 98 84 101 165
169 132 127 164 227
Greggio $/bbl
Gas Nord America $/000 tf
Gas Europa $/tep
GNL Pacifico $/tep
Carbone $/tonn
45,8 40,8 36,4 46,5 46,5
Fonte IEA, 2000.
L’ultima ipotesi di riferimento del World Energy Model incorpora le
politiche in materia energetica implementate dai Paesi OCSE fino a
metà 2000, gran parte delle quali sono state disegnate al fine di
limitare le emissioni di CO
2
. Le misure considerate variano dagli
accordi volontari ai programmi di efficienza energetica, dagli standard
sulle apparecchiature ai programmi di supporto per lo sviluppo delle
fonti rinnovabili.
6
Nella macrocategoria delle risorse non convenzionali includiamo i gas di origine non naturale.
7
Op. cit. nota 3, p. 3.
Il problema energetico
Elaborando le variabili poste alla base del modello, il risultato
ottenuto dall’IEA è che la domanda mondiale di energia primaria
dovrebbe crescere ad un tasso medio annuo del 2%, superando i
13.700 milioni di tep nel 2020. Il petrolio rimarrà il combustibile più
utilizzato mantenendo inalterata la quota del 40% del mix energetico
mondiale nei prossimi due decenni. Il massiccio utilizzo del gas
naturale, specie nella generazione elettrica, farà sì che il consumo
mondiale di gas nel secondo decennio sorpassi quello del carbone.
L’insieme dei combustibili fossili dominerà ancora lo scenario
energetico, appagando il 90% della domanda di energia primaria al
2020.
Nucleare e rinnovabili si spartiranno in maniera equa il restante 10%.
Non considerando l’energia idroelettrica (2% della domanda di
energia nel 2020), le restanti energie rinnovabili cresceranno ad un
tasso medio annuo del 2,8%. Ciononostante riusciranno a soddisfare
solo il 3% della domanda di energia primaria al 2020.
Per quanto riguarda la distribuzione geografica della domanda, i 2/3
dell’incremento della domanda energetica mondiale dei prossimi due
decenni proverranno dai PVS e ciò grazie alla rapida crescita
economica, all’espansione industriale, alla crescita della popolazione
ed all’aumento del tasso di urbanizzazione.
Il peso di questi Paesi nella domanda energetica passerà dal 44% nel
1997 al 54% nel 2020.
Tra i PVS, la sola Cina rappresenterà il 14% della domanda mondiale
di energia nel 2020.
Il problema energetico
Nonostante questi tassi di crescita, è necessario sottolineare come il
consumo nel Nord America al 2020 (3000 mil. tep a fronte di una
popolazione di 350 milioni di persone) sarà superiore a quello di Cina
ed India messe insieme (2600 mil. tep e 2,7 miliardi di abitanti).
Per quanto riguarda l’intensità energetica (misurata come domanda di
energia primaria per unità di PIL) è previsto un decremento medio
annuo pari all’1,1%. L’intensità energetica decrescerà più lentamente
nei Paesi OCSE nei prossimi due decenni rispetto al passato, mentre
esattamente l’opposto accadrà nei restanti Paesi.
La Tabella 3 mostra un quadro riassuntivo di quanto appena descritto.
Tab. 3 – Domanda di energia primaria, PIL, e abitanti per aree.
8
Energia primaria
(mil. tep)
PIL
(000 miliardi $)
Abitanti
(milioni)
1997 2020 1997 2020 1997 2020
OCSE 4750 5895 17826 28296 954 1026
EC. IN TRANS. 1001 1440 1300 2607 354 357
Cina 905 1937 4347 14023 1234 1443
Est Asia 550 1279 2873 7394 603 779
Sud Asia 315 843 1805 5240 1255 1716
America Latina 495 1004 2879 5889 490 657
Africa 241 457 1281 2460 736 1189
Medio Oriente 354 675 679 1393 156 280
PVS 2859 6194 13865 36398 4474 6064
MONDO 8743 13710 32990 67303 5783 7447
Fonte: IEA, 2000.
8
Op. cit. nota 3, p. 4.
Il problema energetico
1.2 FABBISOGNO FUTURO DI ELETTRICITA’
Nei Prossimi due decenni la domanda di elettricità avrà il più alto
tasso di crescita tra tutti gli usi finali di energia.
Con un tasso medio annuo del 2,8%, il suo consumo raddoppierà tra il
1997 e il 2020.
Nei PVS, il tasso di crescita annuo, trainato dal settore residenziale,
sarà pari al 4,6%.
L’aumento dell’elettrificazione e la diffusione delle apparecchiature
elettriche offriranno una spinta consistente alla crescita.
Per quel che concerne il livello dei consumi pro-capite, nel 2020 un
abitante dei Paesi OCSE consumerà mediamente 6 volte l’elettricità di
un abitante dei PVS. Ovvero i 4/5 della popolazione mondiale
consumeranno meno della metà della produzione elettrica mondiale.
Il tasso di crescita medio annuo della generazione di energia elettrica è
stimato al 2,7% per i prossimi vent’anni.
Si passerà dai 14.000 TWh nel 1997 a quasi 26.000 di TWh nel 2020.
Ciò richiederà circa 3000 GW di nuova capacità, 1/5 dei quali
rimpiazzerà impianti obsoleti mentre la restante parte servirà a
soddisfare l’incremento di domanda.
Il carbone continuerà a rappresentare la fonte più utilizzata su scala
globale nella generazione di energia elettrica e questo poiché esso
riveste ancora una grande importanza nei PVS. Cina ed India insieme
rappresenteranno al 2020 il 40% della capacità mondiale installata a
Il problema energetico
carbone. Nei Paesi OCSE, invece, tale fonte sarà sempre meno
utilizzata perdendo il 4% in vent’anni.
Tuttavia, date le ipotesi di prezzo segnalate nel paragrafo precedente,
il carbone diverrà più competitivo rispetto al gas il cui utilizzo
aumenterà comunque di tre volte e mezzo, diventando il secondo
combustibile nel mix dei combustibili per la generazione di elettricità,
superando sia la fonte idroelettrica sia il nucleare.
I Paesi OCSE contribuiranno circa alla metà della crescita.
La quota del petrolio nella generazione elettrica continuerà a
diminuire proseguendo nella tendenza manifestatasi a seguito degli
shock petroliferi degli anni Settanta, passando dall’attuale 9% al 6%
nel 2020.
La quota di nucleare passerà dal 17% nel 1997 al 9% nel 2020.
Attualmente più di 4/5 della generazione elettrica nucleare sono
prodotti nei Paesi OCSE e soddisfano 1/4 dei fabbisogni di quest’area.
L’energia idroelettrica è la sola energia rinnovabile sfruttata su larga
scala. Infatti, nel 1997 essa forniva il 18% del fabbisogno mondiale di
elettricità. Nonostante una crescita attesa media annua dell’1,8%, la
quota della fonte idrica diminuirà al 15% nel 2020.
Nei Paesi OCSE la maggior parte del potenziale idroelettrico è stato
già sfruttato, per cui i 4/5 dell’incremento della generazione
idroelettrica saranno installati nei PVS: 3/4 di essa in Cina e America
Latina.
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