Benvenuti nell'era dei ritorni decrescenti


giovedì 9 luglio 2015

Produzione di energia: come stiamo con le rinnovabili?

Utilizzo delle fonti di energia (composizione di immagini)
Sintesi

L’utilizzo delle fonti rinnovabili è aumentato notevolmente negli ultimi anni.
Tanti grafici ci vengono presentati (e lo farò anch'io) con curve esponenziali in cui si vede che: l’installazione di impianti eolici e fotovoltaici sono aumentati notevolmente; allora, come mai c’è tutta questa difficoltà a soppiantare i combustibili fossili?

Capiremo perché le fonti rinnovabili sono marginali nella produzione di energia e di come servirebbe un investimento notevolmente superiore all'attuale; oltre a questo, ci sono alcuni vincoli che ne limitano il potenziale, dovuti al fatto che: solo una piccola parte (circa il 16%) dell’energia utilizzata dall'uomo è sotto forma di energia elettrica.

Introduzione

La nostra società si basa sull'utilizzo di fonti energetiche che forniscono, ogni anno, una quantità enorme di energia.

Continuare ad utilizzare i combustibili fossili a lungo, non è possibile per vari motivi:

1. Sono una fonte esauribile: finiti quelli a disposizione, sarà necessario un lunghissimo periodo (milioni di anni) prima che se ne formino ancora;

2. Sono inquinanti (carbone in primis): se sfruttate intensamente, l’ambiente non riesce a smaltirli;

3. Aumentano la concentrazione di gas serra nell'atmosfera con effetti sul clima nel lungo periodo;

Chiaramente se l’uscita dai combustibili fossili è una cosa desiderabile, è anche vero che bisogna avere un’idea quantitativa delle forze in gioco, per capire come muoversi e con quale velocità. Ogni giorno, l’energia primaria utilizzata dall'uomo nel mondo equivale a circa 260 Mbep/day (Mbep: milioni di barili di petrolio equivalente); chiaramente questa energia non è fornita solo dal petrolio (poco più di 90 Mbep/day) ma da un mix di fonti energetiche. Le fonti energetiche non esauribili (rinnovabili) su cui si sta puntando sono principalmente le seguenti: Eolico, solare (fotovoltaico) e biomasse. Ci sono altre fonti energetiche, ma non sono risultate competitive o hanno potenziali inferiori.

Potenza installata

Se ci concentriamo alla sola energia elettrica abbiamo visto che, negli ultimi anni, la potenza installata, di campi eolici e solari, è aumenta di molto.

(Grafico 1)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html

Possiamo vedere che: mentre la crescita, nei primi anni, è aumentata velocemente (maggiore pendenza curva), in questi ultimi anni si è quasi stabilizzata (crescita costante, pendenza costante).

Se inseriamo pure le altre fonti energetiche abbiamo il seguente:

(Grafico 2)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html

Si può vedere che: la potenza installata predominante, utilizza ancora i combustibili fossili; la seconda fonte è l’idroelettrico e al terzo posto, superando il nucleare, c’è l’eolico.
I valori del 2014 sono i seguenti:

(tabella 1)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html

L’idroelettrico, come si vede, è stata sempre la fonte rinnovabile più usata, ma si può anche notare che essa è cresciuta lentamente e non abbia più grandi potenzialità di crescita. Alcuni parlano di micro dighe, ma la loro manutenzione incide molto sul rendimento ed è “come raschiare il fondo del barile”; non si prevedono grandi aumenti. Analizzare i grafici in potenza installata, però ci potrebbe indurre in errore, in quanto, alla fine, quello che a noi interessa è la quantità di energia prodotta e non quella potenziale.

Energia prodotta

Vediamo l’energia prodotta dalle fonti rinnovabili

(Grafico 3)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html

Si può vedere che la maggiore fonte energetica per la produzione di energia elettrica è l’eolico (escludendo l’idroelettrico), mentre il solare, malgrado abbia metà della potenza dell’eolico, esso ne produce poco più di ¼ di energia (solare 186 TWh, eolico 706 TWh).

Se adesso paragoniamo l’energia prodotta da tutte le fonti rinnovabili con quella delle altre fonti, abbiamo:

(Grafico 4)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html

Come si vede, le nuove fonti rinnovabili, tutte messe insieme, stanno guadagnando terreno, ma risultano ancora minoritarie. Il nucleare, che ha una potenza installata inferiore all'eolico, risulta produrre più energia di tutte le fonti rinnovabili messe insieme (eolico + solare + geotermico + …).
Se poi facciamo il paragone con l’energia elettrica prodotta dalle fonti fossili abbiamo:

(Grafico 5)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html


E i seguenti valori:

(tabella 2)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html


Dai quali è possibile fare le seguenti considerazioni:

1. La maggior parte dell’energia elettrica prodotta al mondo, viene prodotta dalle centrali a combustibili fossili. Malgrado nell'ultimo anno, si sia ridotta leggermente la loro incidenza percentuale (- 0,78 %), in valore assoluto, sono continuate a crescere (+93 TWh);

2. La produzione da fonti rinnovabili (escluso idroelettrico) è aumentata dello 0,61 % con un incremento di +167 TWh;

3. L’aumento totale di energia consumata nell'ultimo anno è stato di +410 TWh; quindi le fonti rinnovabili, pur crescendo (+93 TWh), non sono riuscite neanche a soddisfare l’aumento del fabbisogno energetico; questo vorrebbe dire che: le rinnovabili pur crescendo in valore assoluto e in percentuale, rischiano di avere un’incidenza con una curva a campana (aumenta la loro incidenza in %, poi si stabilizza, per poi ridiscendere).

Confronto tra energia primaria ed elettrica

Guardiamo adesso i consumi totali di energia primaria al mondo:

(Grafico 6)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html


Quindi, le rinnovabili (escluso idroelettrico) coprono il 6% del fabbisogno energetico elettrico, il quale è una piccola parte rispetto al totale di energia primaria richiesta.

La percentuale di energia elettrica sul totale di energia primaria è la seguente:

(Grafico 7)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html

I cui valori degli ultimi due anni sono:

(tabella 3)
fonte: http://www.bp.com/en/global/corporate/about-bp/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html

L’energia primaria, nell'ultimo anno, è cresciuta di +0,2 Gtep (equivalenti a 880 TWh elettrici).

Come si vede, ci sono voluti ben 30 anni per aumentare l’incidenza dell’energia elettrica dal 31% al 41% (+10%) cioè +3,3% a decennio.

Se la nostra società continuasse con questo ritmo, ci potrebbe essere una migrazione all'uso totale di energia elettrica in circa 180 anni ((100 % - 41 %) / 3.3 * 10).

Chiaramente, se i trasporti riuscissero a passare all'elettrico (invenzione di una pila rivoluzionaria), la crescita della quota dell’elettrico aumenterebbe molto più velocemente.

Ci potremmo soffermare sulle caratteristiche tecniche (pro e contro) di ogni fonte, ma per trarre delle conclusioni, ci bastano i dati che abbiamo analizzato.

Conclusioni

Sono le seguenti:

1. Le fonti rinnovabili eolico e solare, stanno crescendo, ma essi, oggi, rappresentano solo una minima quota dell’energia elettrica prodotta al mondo (circa il 6% dell’elettrico e il 2,5 % dell’energia primaria);

2. Gli investimenti in questo settore sono stati alti da parte di alcuni paesi come: Italia, Germania e Cina; ma l’aumento della loro produzione di energia nell'ultimo anno (+93 TWh) non è riuscito a compensare l’aumento del consumo di energia elettrica (+410 TWh) e ancor meno, l’aumento totale di energia primaria (+0,2 Gtep uguali a 880 TWh elettrici); da questo ne consegue che gli investimenti in rinnovabili sono nettamente inferiori al necessario.

Quindi: è necessario che, i vari settori dell’economia (trasporti, estrazione mineraria, ecc) passino all'elettrico e nel frattempo gli investimenti in fonti rinnovabili dovrebbero aumentare (a livello mondiale) di 25 volte per poter fare una transizione entro il 2035 (20 anni), oppure di 15 volte, per fare una transizione entro il 2050 (35 anni).

Prossime pubblicazioni

Magari, in un prossimo post, metteremo a confronto i maggiori investimenti necessari nelle fonti rinnovabili, con l’andamento a campana della disponibilità dei combustibili fossili.

Della serie:
se stiamo raggiungendo il picco della produzione netta di energia annua, sarà possibile mantenere la società attuale, e nel frattempo investire una parte dell’energia nelle fonti rinnovabili?

By Alessandro Pulvirenti