BARI 18 Aprile 2011. 1 Energia: un problema globale

BARI

18 Aprile 2011

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Energia: un problema globale

Energia: quanta ne utilizziamo

3

Elettricità in costante crescita

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+ 50,2%

1997 2010

20.870 TWh

13.867 TWh

20.870 miliardi di kilowattora nel 2010 (338 dei quali in Italia)

Energia: un problema globale

I consumi sono in aumento costante

1, 6 su 6,7 mld senza elettricità

Fattore sviluppo socio-economico

e continueranno ad aumentare in futuro

Cina primo consumatore mondiale

Potenza installata anno 70-100GW

5

Trend mix elettrico nel mondo

FER moderne crescono più di 5 volte ma carbone e gas avanzano

6

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Carbone 38,4%

38,2%

38,0%

39,0% 38,7% 39,1% 40,3% 39,8% 40,3% 41,0% 41,6% 41,0% 41,0%41,7%

Olio combustibile

8,9% 8,8% 8,3% 7,7% 7,4% 7,1% 6,9% 6,7% 6,5% 5,7% 5,7% 5,5% 4,7% 4,2%

Gas 15,8%

16,5%

17,4%

17,8% 18,6% 19,0% 19,3% 19,7% 19,8% 20,2% 20,9% 21,3% 20,6%20,7%

Nucleare 17,2%

17,1%

17,2%

16,8% 17,0% 16,5% 15,8% 15,7% 15,2% 14,8% 13,8% 13,5% 13,9%13,4%

Idroelettrico 18,3%

17,9%

17,5%

17,0% 16,5% 16,3% 15,8% 16,1% 16,0% 16,0% 15,6% 15,9% 16,4%16,2%

Biomasse e rifiuti

1,0% 1,0% 1,1% 1,1% 1,1% 1,2% 1,2% 1,2% 1,3% 1,3% 1,3% 1,3% 1,4% 1,5%

Altre rinnovabili

0,4% 0,4% 0,5% 0,5% 0,6% 0,7% 0,7% 0,8% 0,9% 1,0% 1,2% 1,5% 2,0% 2,3%

19970%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

63.1

19.7

17.2

2010

66.6

20

13.4

Nucleare

Fonti rinnovabili

Combustibili fossili+ 3.5 %

+ 0.3 %

- 3.8 %

Mix elettrico chi guadagna terreno?

Il problema dei combustibili fossili

8

Emissioni inquinanti: SO2, NOx, CO

Emissioni di particolato: PM10, PM2.5

Emissioni di gas serra

800.000-1.000.000 morti premature riconducibili all’inquinamento atmosferico outdoor[OMS, Exposure to Air Pollution, A Major Public Health Concern, 2010)

L’equazione da risolvere

9

Crescono i consumi di energia

Si aggrava il riscaldamento globale

Si esauriscono risorse

Nuove politiche energetiche

Efficienza energetica

Più fonti carbon free: rinnovabili e nucleare

Tecniche innovative di sequestro e contenimento carbonio nell’elettrogenerazione CCS

Pacchetto clima EU 20-20-20 = incide 2% emissioni globali

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Obama: “Una centrale atomica a parità di energia prodotta in un anno è capace di ridurre l’inquinamento di 16 milioni di tonnellate di anidride carbonica. Praticamente è come togliere dalla strada 3,5 milioni di automobili” [Lanham, Maryland 16/02/2010]

CO2 per tecnologie di generazione

Fonte: Agency for Natural Resources and Energy

Japan

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Energia: il problema italiano

Dati e previsioni Terna su due scenari di sviluppo, con crescita media annua pari a 1,3-2,3%

339,9320,3

370-410

2007 2009 2020

Crescita dal 2009 al 2010: 1,8% (326,2TWh)

Crescita dal 2009 al 2020:+15,5-28%

Domanda di elettricità

TWh

La domanda di elettricità in Italia

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Un mix da correggere – produzione di elettricità per fonti (2008)

Energia: il problema italiano

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Giappone USA Francia Germania Spagna Regno Unito

EU 27 Italia

Altro

Olio combustibile

Rinnovabili

Gas naturale

Carbone

Nucleare

Fonte: OECD/IAEA 2008

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Italia: la dipendenza energetica La produzione di elettricità dipende da:

72% importazione di fossili

50% gas

17% carbone

5% olio combustibile

14% importazione di energia elettrica

Dipendenza dall’estero: 86%

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Mix Fabbisogno Italia 2010

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Elettricità: da chi la importiamo?

Francia: 58 reattori

Svizzera: 5 reattori

Slovenia: 1 reattore

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Impatto ambientale e fattore di produzione

Tecnologie equivalenti?A parità di produzione elettrica

Nucleare 1GW 8TWh

8670 ore

Eolico 4GW

2000 ore

Fotovoltaico 6GW

1400 ore

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Energie prevedibili (5%) ma non programmabili

8TWh

20

Nucleare

1,6 GWe

0,7 km2

Fotovoltaico

9 GWe

140 km2

Eolico

6 GWe

500 km2 (1% effettivi)

Spazio eolico e fotovoltaico vs nucleare

Limite endemico dell’attuale configurazione rete elettrica massimo contributo intermittente praticabile 25-30%

Energie pulite ad alta resa con produzione su larga scala

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Idroelettrico, geotermico, nucleare, eolico, fotovoltaico, solare a concentrazione,

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L’energia nucleare nel mondo

L’energia nucleare nel mondoe nella UE

Nel mondo 443 reattori in 30 diversi Paesi. 14% dell’energia elettrica prodotta; USA 20% Giappone 26%

UE e in Svizzera 149 reattori che generano quasi il 30% dell’elettricità totale prodotta nel Continente. Francia 75% Svezia 42% Germania 26%

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66 reattori in costruzione nel mondo

27 Cina

11 Russia

6 India

(Emirati Arabi 4 unità da 1400, Brasile

Turchia lease fuel)

Energia nucleare: i cantieri

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F. Birol: se si dimezzano programmi nucleari

“Questo incrementerà il costo dell’energia per tutto il

mondo.

È anche una brutta notizia per il cambiamento

climatico”

“Il livello delle emissioni atteso per il 2035 sarà

raggiunto nel 2030, con 5 anni di anticipo”

UBS: vincitori e vinti

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In general, UBS argues the big winners from Fukushima will be gas, and to a lesser extent coal and renewables. The losers will be nuclear, consumers (through higher power costs) – and the environment.

L’Italia e il nucleare:l’anomalia del G8 e G20

Stati Uniti

Francia

Giappone

Regno Unito

Canada

Russia

Germania

Italia

Fra i Paesi del G8, chi non usa l’energia nucleare?

Paesi con energia nucleare

Argentina, Brasile, Canada, Cina, Corea del Sud, Francia, Germania, Giappone ,India, Lituania, Messico, Stati Uniti, Sudafrica, Regno Unito, Russia

Paesi senza energia nucleare

Australia, Arabia Saudita, Italia, Turchia, Indonesia

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Conclusioni

Domineranno combustibili fossili

(prezzi in aumento, tensioni negli approvvigionamenti, guerre ….

Addio lotta contro cambiamenti climatici

(inquinamento, disastri ambientali, migrazioni …

Graveranno su bollette pesanti incentivi FV per coprire circa 5% mix elettrico

Tagliati fuori dallo sviluppo delle nuove tecnologie nucleari

(reattori torio, reattori IV gen, mini nucleare …

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29

Grazie per l’attenzione

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La sicurezza del nucleare

Fonte: Rapporto Scherrer, 2007

Carbone, gas, olio, idroelettrico, GPL: 90.149 morti

Nucleare (Chernobyl): 50-60 morti +4000 nell’arco di 80 anni (stime OMS-ONU)

Le vittime dell’energia 1970-2005:

30

Mortalità per tecnologia energetica

31

Morti per carbone in Cina

32

Yanke Rowe dic 2006- set2007

33

34

• Senza sistema di contenimento;

• Reattore moderato a grafite (1000 t di grafite combustibile).

• L’esplosione è stata di natura fisica e chimica, (sovrapressione, produzione di H2), non nucleare

• Edificio di contenimento costituito da due pareti in cemento armato dello spessore di 1.3 m ciascuna;

• Reattore moderato ad acqua;

• La probabilità di un incidente grave è di 1 ogni 10.000.000 anni.

Reattore

La nuova tecnologia nucleare

Reattore di Chernobyl EPR(III gen.avanzata)

I costi del nucleare

[Prof G.Zollino, DIE Università di Padova, Consorzio RFX-CNR,2010]

Costo gas: 0,26 €/m3

Costo carbone: 54 €/ton

Costo CO2 : 30 €/ton

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OCSE CBO CCR EPRI HoL MIT(Nuclear Energy

Agency)(Congress Office

of Budget)(Centro Comune di

Ricerca)(Electrical Power

Research Institute) (House of Lords) (Massachusetts Institute of Technology)

Nucleare 42-71 €/MWh 57 €/MWh 50-85 €/MWh 57 €/MWh 60 €/MWh 62 €/MWh

Carbone 56-68 70 63-73 77 76 70

Gas naturale 61-67 71 69-79 77 77 73

Scorie problema gestibile

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Habog, Olanda

Osthammar Svezia

Oklo, Gabon

20 m

Totale scorie prodotto da 6-8 reattori nei prossimi 60 anni

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Titolo slide

Primo livello

Secondo livello

Terzo livello

Quarto livello

Il costo delle alternative

“Al fine di attenuare l’impatto che tali costi determinano sulle bollette di famiglie ed imprese e rendere le incentivazioni maggiormente efficienti, appare opportuno intervenire urgentemente”.

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[Relazione legge 99.2009 AEEG - 3 febbraio 2011]

Per produrre circa 18 TWh.Pari al 6% della domanda di

energia elettrica italiana.

Vantaggi economici

E’ un volano per lo sviluppo tecnologico generale

Gli investimenti in nucleare finiscono in larga misura (85%) in sostegno a un’occupazione qualificata, laureati e diplomati

1500 persone funzionamento/ fino a 3000 cantiere

Investire nel nucleare significa far crescere industrie innovative, competitive a livello internazionale, basate su forti investimenti in ricerca e sviluppo

39

40

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Grazie per l’attenzione

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Fukushima cos’è successo

Terremoto di magnitudo pari a 9

Onda di tsunami alta 15 m

Perdita dell’alimentazione elettrica ed impossibilità di raffreddare i reattori n.1, n.2, n.3

Esplosioni di idrogeno hanno lesionato gli edifici dei reattori n.1, n.3 e n.4, possibile danneggiamento al sistema di contenimento (giallo) del reattore n.2

Incendio alle piscine di combustibile esaurito nei reattori n.3 e n.4

Contaminazione aree circostanti.

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Referendum 1987Tre domande marginali.

Potere decisionale del Cipe per la localizzazione centrali nel caso di ritardata decisione degli enti locali

Compensi ai comuni ospitanti centrali nucleari o a carbone

Possibilità per l’Enel di investire in progetti nucleari esteri

Votanti 29,9

SI 21

NO 5,1

Astenuti 16

Schede bianche, voti nulli 3,8

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L’incidente di Chernobyl

•Reattore RBMK •Errori umani molto gravi

•Senza sistema di contenimento

•Reattore moderato a grafite (1000 t di grafite contenute nel reattore).

•Aumento incontrollato di potenza e temperatura ha causato una sovrapressione esplosiva che ha danneggiato il reattore.

•La temperatura elevata ha prodotto idrogeno che è esploso distruggendo il tetto della centrale e scoperchiando il reattore.

•Le mille tonnellate di grafite hanno bruciato per giorni e come un grande camino la centrale ha diffuso fumi radioattivi sull’Europa.

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Conseguenze dell’incidente di Chernobyl

Centrale di Chernobyl

L’incidente di Chernobyl è il più grave incidente nucleare mai avvenuto.Ha avuto pesanti conseguenze :

• In 24 anni 56 morti direttamente correlate alle radiazioni assorbite nell’incidente;

• 4000 morti per tumore attese nei prossimi 80 anni (UNSCEAR, WHO [Organizzazione

Mondiale della Sanità], Governi: Russo, Bielorusso, Ucraino);

• 3.000 km2 ancora interdetti, 30.000 km2 sotto controllo periodico;

• circa 350.000 persone evacuate;• pesantissime ricadute psicologiche e

sociali sulla popolazione (alcolismo, tabagismo).

Il rapporto KiKK sulle leucemieCosa dice lo stesso rapporto KiKK (pagina ix)

L’esposizione alle radiazioni dovuta alla presenza di centrali nucleari è tra 1.000 e 100.000 volte inferiore all’esposizione alla radioattività naturale e di origine medica.

Alla luce di questi fatti ed alla luce delle attuali conoscenze scientifiche i risultati dello studio non sono spiegabili dal punto di vista radioprotezionistico.

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49

Centrale di Chernobyl

• Nello studio KiKK si considera una correlazione statistica tra insorgenza di leucemie e l’inverso della distanza dalla centrale senza misurare la presenza o meno di sostanze radioattive. Gli stessi autori del KiKK confermano che non c’è correlazione tara emissioni radioattive delle centrali

• In realtà la diffusione di isotopi radioattivi non è mai concentrica rispetto alla fonte

• Studi in India e Cina su popolazioni che vivono in località con 6 mSv

Centrale nucleare

[KiKK Studie]]

Il rapporto KiKK

100 mSv (30 volte dose annua dovuta a radiazione ambientale)

zona di incertezza

LNT

50

Effetti sulla salute di basse dosi di radiazioni

Per conoscere gli effetti sanitari di dosi di radiazioni molto basse e prolungate bisogna effettuare analisi statistiche su un numero estremamente elevato di persone;

La scienza medica non ha fornito ancora risultati certi a riguardo;

In via cautelativa si utilizza il modello LNT (linear no treshold) lineare senza soglia per cui una dose comunque piccola di radiazioni produce un danno [ICRP International Commission on Radiation

Protection].

Dose di radiazioni [mSv]

Effetti sulla salute

Effetti deterministici di dosi acute di radiazioni (dati epidemiologici certi)

0.0003 mSv (dose annua entro 5 km da centrali, KiKK)

3 mSv (dose annua radiazione naturale)

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Percezione del rischio e sua accettabilitàPete Sandman sulla correlazione tra risk, hazard e outrage = la percezione del rischio non è funzione dell’alea di pericolo scientificamente determinato (hazard) ma dipende dalla allarme emotivamente alimentato dai media (outrage).

Quando l’alea è alta e l’allarme a livelli bassi, le persone tendono a sottovalutare il rischio

Quando l’alea è bassa e l’allarme a livelli alti, le persone tendono a sovrastimare il rischio

Radiazioni dosi e conseguenze

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53

Ogni attività umana comporta dei rischi….

Fonte di rischioMinore

aspettativa

di vita

Fumare 20 sigarette al giorno 6,7 anni

Essere sovrappeso del 20% 2,7 anni

Lavorare in miniera 328 giorni

Lavorare nelle costruzioni 302 giorni

Lavoro agricolo 277 giorni

Lavoro nel manifatturiero 43 giorni

Dose Radiazioni (0,1 mSv/anno) x 70 anni

34 giorni

Dose Radiazioni (0,0003 mSv/anno) x 70 anni

< 1 giorno ?[DOE su B.L Cohen and I.S. Lee, "Catalogue of Risks Extended and Updates", Health Physics, Vol. 61, September 1991]

….bisogna cercare di dare un giusto peso ad i rischi correlati con la nostra vita

Una dose di 0,1 mSv/anno è pericolosa quanto:

• Fumare 1,4 sigarette

• Guidare per circa 60 km in auto

• Guidare per circa 7 km in bici

• Fare canoa per 6 minuti

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Il nucleare è fuori mercato?

Un reattore nucleare EPR costa molto: circa 5 miliardi di €

Ma in 60 anni di funzionamento produce energia del valore di:

1600 MW x 8000 h x 60 anni x 70 €/MWh = oltre 50 miliardi di €

Prezzo medio annuo dell’energia elettrica in Italia(borsa elettrica)2008: 87 €/MWh (prezzo barile petrolio 150 $)2009: 64 €/MWh2010: 64 €/MWh2011: 70 €/MWh (previsione)

Risorse di Uranio secondo il Red Book 2007

0

5.000.000

10.000.000

15.000.000

20.000.000

25.000.000

30.000.000

35.000.000

40.000.000

ACCERTATE PRONOSTICATE SPECULATIVE NON-CONVENZIONALI TOTALE

Riserve stimate (convenzionali+non convenzionali): 38 500 000 tonnellate

Al rateo di consumo attuale (65 000 tonnellate annue) si avrebbe una autonomia per 592 anni.

Dati cortesemente forniti da Ing.V.Romanello KIT (Karlsruher Institut für Technologie)

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[Fonte U.S. Nuclear Regolatory Commission]

Come funziona una centrale nucleare?

Struttura di contenimento

Reattore

Barre di controllo

Generatore elettrico

Condensatore

Generatore di vapore

Acqua di mare

Acqua di fiume

Torri di raffreddamento

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Cosa entra in una centrale nucleare?

Le barre rimangono nel reattore producendo energia

per 18-24 mesi

E’ pericoloso il combustibile che entra in una centrale nucleare?

[Carico combustibile reattore Bushehr, Iran. Agosto 2010]

No, è solo debolmente radioattivo e vi si può stare vicini senza protezioni.

Nel reattore di una centrale nucleare viene immesso il ‘combustibile nucleare’ che è costituito da gruppi di barre di uranio arricchito al 3-5 %. Ovvero il 3-5% è Uranio 235 ed il resto è Uranio 238.

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Emissioni aeree o liquide.

< 0.00001% dell’attività (centrale

di Gundremmingen)

Più del 99% dell’attività

Combustibile esaurito. Quando fuoriescono dal reattore le scorie sono estremamente radioattive ed estremamente calde

Cosa esce da una centrale nucleare?

Rifiuti radioattivi di vario tipo (compresi rifiuti derivati dal decommissioning della centrale)

Meno dell’ 1% dell’attività

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Cosa sono le radiazioni?Le radiazioni sono costituite da particelle (alfa e beta), da onde elettromagnetiche (raggi gamma) oppure da neutroni ad alta energia.

Per schermare le radiazioni prodotte dal combustibile nucleare esaurito può essere sufficiente uno strato di circa 50 cm di cemento.

alluminio cementopiombo

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Radiazioni, possiamo evitarle?

[Fonte Sogin]

Siamo comunque esposti ad una Radiazione ambientale di fondo di origine naturale che in Italia comporta una dose assorbita mediamente pari a 3 mSv/anno (millisievert/anno) ed è causata da:

• Raggi cosmici 0,3 mSv/a• Radiazione terrestre esposizione esterna 0,58 mSv/a• Sorgenti interne al corpo umano (K40; C14) 0,20 mSv/a• Esposizione a Radon e suoi prodotti 2,0 mSv/a

Le radiazioni causate dagli impianti nucleari contribuiscono per circa un millesimo alla dose di radiazioni che assorbiamo a causa della radioattività naturale ed a causa delle applicazioni mediche.

Siamo anche esposti mediamente ad una Radiazione antropica pari a circa 1 mSv/anno causata da:

• Pratiche mediche, radiologia 1,0 mSv/a• Fallout di passati esperimenti nucleari 0,04 mSv/a• Viaggi aerei 0,001 mSv/a• Impianti nucleari 0,0003 mSv/a (valore più elevato per emissioni aeree in Germania, tratto dal

KiKK)

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Dopo circa una decina d’anni le barre di combustibile vengono riposte in contenitori per lo stoccaggio in superficie che schermano completamente le radiazioni e che non hanno mai causato incidenti.

Le barre di combustibile esaurito vengono riposte in piscine piene d’acqua presso la centrale. L’acqua scherma le radiazioni e raffredda le barre. Nell’arco del primo anno si perde il 99% della radioattività.

Che fare con le scorie? soluzione “ad interim”

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In Finlandia i depositi geologici sono attualmente allo stadio di progettazione avanzata e di test (Onkalo). Le barre di combustibile esaurito verranno riposte in contenitori appositi in acciaio a loro volta inseriti in contenitori di rame spessi 5 cm. Progettati per durare almeno 100.000 anni anche se immersi in acqua. Posiva, la società incaricata della costruzione del sito indica un costo complessivo dell’operazione pari a circa 4 miliardi di € (meno di 1 miliardo di € a centrale). [Fonte Posiva]

Che fare con le scorie? La soluzione finlandese

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Alcuni paesi come ad esempio Francia, Giappone, Inghilterra, Svizzera, Cina, Belgio, Regno Unito hanno scelto un’altra strada per la gestione delle scorie, il RIPROCESSAMENTO ovvero la separazione chimica dei vari elementi contenuti nel combustibile esaurito.

Il 96% del combustibile esaurito (Uranio e Plutonio) diventa nuovo combustibile per i reattori di III generazione ma soprattutto sarà combustibile per i reattori di IV generazione che diventeranno una realtà tra 30-40 anni

Il 3-4 % del combustibile esaurito è costituito da prodotti di fissione estremamente radioattivi che vengono vetrificati e successivamente riposti in depositi (attualmente in depositi di superficie).

Che fare con le scorie? Il riprocessamento

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Utilizzo d’acqua nelle centrali nucleari•Ciclo aperto (in riva a

mare o fiumi di grande portata)

Prelievo 160 l/kWh

EPR 90 m3/s

•Ciclo chiuso con torri di raffreddamento (o evaporative)

Prelievo 3 l/kWh

EPR 2 m3/s1 m3/s evapora

Restituita per la quasi totalità al fiume od al mare con un aumento di temperatura di alcuni gradi

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E’vero che i reattori di III generazione avanzata sono obsoleti e che la IV generazione è dietro l’angolo?

I reattori di IV generazione saranno disponibili tra almeno 30 anni.

I primi reattori di III generazione avanzata sono attualmente in cantiere.

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Tavola colori x grafici