La grande sfida dell energia: come evitare la tempesta ... · Aumento del rischio terremoti: la...

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La grande sfida La grande sfida La grande sfida La grande sfida

delldelldelldell’ energia: come energia: come energia: come energia: come

evitare la evitare la evitare la evitare la

‘ tempesta perfettatempesta perfettatempesta perfettatempesta perfetta’

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 1La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Dipartimento di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria e e e e

ArchitetturaArchitetturaArchitetturaArchitettura

‘ tempesta perfettatempesta perfettatempesta perfettatempesta perfetta’

Maurizio Maurizio Maurizio Maurizio FermegliaFermegliaFermegliaFermeglia

UniversitUniversitUniversitUniversità di Triestedi Triestedi Triestedi Trieste

Maurizio.Fermeglia@units.itMaurizio.Fermeglia@units.itMaurizio.Fermeglia@units.itMaurizio.Fermeglia@units.it

www.mose.units.itwww.mose.units.itwww.mose.units.itwww.mose.units.it

La tempesta perfetta La tempesta perfetta La tempesta perfetta La tempesta perfetta di John di John di John di John

BeddingtonBeddingtonBeddingtonBeddington

• Aumento popolazione

globale (da 6.8 miliardi

a 8.3 miliardi).

• Richiesta di cibo

aumentata del 50%, ma

produzione non adeguata

• Richiesta di energia aumentata

del 60% ma produzione non

adeguata

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 2La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

adeguata

• Domanda globale di acqua

aumentata del 30%, problemi di

approvvigionamento acqua

potabile

• Riduzione delle emissioni di

gas serra inferiori alle

aspettative – cambiamenti

climatici sempre più evidenti

• Scarsità di cibo, energia ed

acqua portano a tensioni

internazionali e migrazioni

4 Emergenze a livello Mondiale

CIBOAMBIENTE

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 3La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

4 Emergenze a livello Mondiale

ACQUAENERGIA

Richard E. Smalley, Nobel Laureate, Chemistry, 1996, MRS Bulletin, June 2005

La popolazionemondiale cresce……anche se meno deglianni passati.

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 4La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Un Un Un Un pionierepionierepionierepioniere

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 5La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Mtoe/anno

1912~ 1 TW

G. Ciamician, Science 1912

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 6La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Energia usata

Mtoe12.3 TW

Nel 2000 circa 12 TW16 TW

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 7La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

1 Mtoe/anno ~ 1.3GW

WWII

Dati nel 2009: 474 exajoules(474×1018 J) equivalenti a 15 TW h/y

Energia prodottaEnergia prodottaEnergia prodottaEnergia prodotta

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 8La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Dati da IEO2010 vedi EIA Home Page (http://www.eia.gov/oiaf/ieo/index.html)

Dati in QUAD. 1 QUAD (quadrillion BTU) = 1.055 EJ (10 E18 J) = 0.033 TW

2010 474 exaJ = 15,000,000,000,000 Wh => 17 TW

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 9La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’2030 ���� 23 TW ; 2058 ���� 32 TW

Alternative all’economia basata sucombustibili fossili (Peak Oil, CO2) ? Non facili, costose

EROEIEROEIEROEIEROEI

Processo di produzione

Materie prime

Scarti

Ene

rgia

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 10La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

C.A.S.Hall, J.W.Day Jr.,“Revisiting the Limits to Growth After Peak Oil”,Am. Sci. 97 (2009) 230

produzione

Ene

rgia

EROEI a confrontoEROEI a confrontoEROEI a confrontoEROEI a confronto

Power Source EROEI(actual)

Hydro 50, 43 and 205

Nuclear (centrifuge) 18.1, 18.4, 14.5, 13.6 and 14.8

Nuclear (diffusion) 6.0, 6.7, 5.8, 7.9, 5.3, 5.6 and 3.9

Coal 12.2, 7.4, 7.32, 3.4 and 14.2

Gas (piped) 16

Gas (piped a lot or liquefied) 3.4, 3.76 and 4

Solar 10.6

Fonte: da The World Nuclear Association, 2011

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 11La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Solar 10.6

Solar PV 12-10, 7.5 and 3.7

Wind 12, 6, 34, 80 and 50

Nuclear Power EROEI:Da Nuclear Electricity: Potential, EROI and Social and EnvironmentalImpacts Robert Powers - SUNY-ESF, Syracuse NY

FontiFontiFontiFonti fossilifossilifossilifossili non non non non convenzionaliconvenzionaliconvenzionaliconvenzionali –

SabbieSabbieSabbieSabbie bituminosebituminosebituminosebituminose, Alberta (Canada), Alberta (Canada), Alberta (Canada), Alberta (Canada)

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 12La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Servono enormi quantitServono enormi quantitServono enormi quantitServono enormi quantità di di di di

territorio e territorio e territorio e territorio e …

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 13La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

National GeographicMagazine, March 2009

…enormienormienormienormi camion camion camion camion …

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 14La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

…enormi impianti di enormi impianti di enormi impianti di enormi impianti di

trasformazione trasformazione trasformazione trasformazione …e e e e …

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 15La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

National Geographic Magazine, March 2009

…enormi territori dove enormi territori dove enormi territori dove enormi territori dove

realizzare bacini di scarico per realizzare bacini di scarico per realizzare bacini di scarico per realizzare bacini di scarico per

i residuii residuii residuii residui

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 16La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

National Geographic Magazine, March 2009

Average production

trend per x well ,

Bakken formation

Fonti fossili non Fonti fossili non Fonti fossili non Fonti fossili non

convenzionali: convenzionali: convenzionali: convenzionali: ShaleShaleShaleShale oiloiloiloil & & & &

GasGasGasGas

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 17La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Bakken formation

Montana, USA

Ground water contamination

Science 2013, 340, 826PNAS 2013, 110, 11250Nature 2013, 498, 415

Increased risk of earthquakes

Science 2013, 341, 142U.S. NAS Report 2012, ISBN 978-0-309-25367-3

“ FrackingFrackingFrackingFracking” : problemi e rischi: problemi e rischi: problemi e rischi: problemi e rischi

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 18La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Nature 2011, 477, 271

U.S. NAS Report 2012, ISBN 978-0-309-25367-3

Low EROEI

Environ. Sci. Tech. 2013, 47, 5459

Release of methane in atmosphere

Nature 2012, 482, 139

Fast production decline

Nature 2012, 494, 307

Aumento del rischio terremoti: la Aumento del rischio terremoti: la Aumento del rischio terremoti: la Aumento del rischio terremoti: la

nuova mappa evidenzia nuove zone di nuova mappa evidenzia nuove zone di nuova mappa evidenzia nuove zone di nuova mappa evidenzia nuove zone di

rischiorischiorischiorischio

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 19La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Le zone in blu indicano aree con terremoti indotti da cause umane.

Tra il 73 ed 2008 in media 24 all’anno;Dal 2009 al 2015 sono 318 (oltre 1000 nel 2015)

La nuova bolla USA nello La nuova bolla USA nello La nuova bolla USA nello La nuova bolla USA nello shaleshaleshaleshale gasgasgasgas

• 169 miliardi di

debiti

– Nel primo semestre

2015 deficit di 32

miliardi

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 20La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

CO2CO2

VariazioniVariazioniVariazioniVariazioni della della della della concentrazioneconcentrazioneconcentrazioneconcentrazione

di gas di gas di gas di gas serraserraserraserra in in in in atmosferaatmosferaatmosferaatmosfera

2010: 380ppm 1900: 280ppm

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 21La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

N2ON2O

CH4CH4

N2ON2O

CH4CH4

CO2CO2

La decade 2000-2010e’ stata la piu’ calda

ed il 2015 l’annopiu’ caldo da quandosi prendono misure a

livello globale

IPCC 2013

La temperatura della superficie della terra La temperatura della superficie della terra La temperatura della superficie della terra La temperatura della superficie della terra èaumentata di circa 0.85 gradi negli ultimi 100 aumentata di circa 0.85 gradi negli ultimi 100 aumentata di circa 0.85 gradi negli ultimi 100 aumentata di circa 0.85 gradi negli ultimi 100

anni anni anni anni

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 22La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

livello globale

Effetto: aumento di temperaturaEffetto: aumento di temperaturaEffetto: aumento di temperaturaEffetto: aumento di temperatura

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 23La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Aumento delle intensita’delle precipitazioni

IntensificazioneIntensificazioneIntensificazioneIntensificazione del del del del ciclociclociclociclo

idrologicoidrologicoidrologicoidrologico

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 24La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Aumento di siccita’ eondate di calore

“Piove meno frequentementema piu’ intensamente”

Pizzo Bernina, 1978Pizzo Bernina, 1978

ScioglimentoScioglimentoScioglimentoScioglimento deideideidei ghiacciaighiacciaighiacciaighiacciai

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 25La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

AlpsAlps

Pizzo Bernina, 2003Pizzo Bernina, 2003

GhiacciaioGhiacciaioGhiacciaioGhiacciaio TvuiberiTvuiberiTvuiberiTvuiberi ((((CaucasoCaucasoCaucasoCaucaso) ) ) ) –

GhiacciaioGhiacciaioGhiacciaioGhiacciaio Reid, AlaskaReid, AlaskaReid, AlaskaReid, Alaska

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 26La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Aumento del livello del Aumento del livello del Aumento del livello del Aumento del livello del maremaremaremare

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 27La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’Il livello del mare globale si e’ alzato di circa 20 cm dal 1880Il livello del mare globale si e’ alzato di circa 20 cm dal 1880

ProduttivitProduttivitProduttivitProduttività delle piantedelle piantedelle piantedelle piante

– In verde aumento - In rosso diminuzione

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 28La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Una Una Una Una provaprovaprovaprova del del del del riscaldamentoriscaldamentoriscaldamentoriscaldamento

globaleglobaleglobaleglobale ????????????

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 29La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

La terra La terra La terra La terra è un sistema isolato un sistema isolato un sistema isolato un sistema isolato …....

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 30La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

• … eccetto che per l’ irraggiamento solare

ConversioneConversioneConversioneConversione di di di di energiaenergiaenergiaenergia solaresolaresolaresolare

in in in in energiaenergiaenergiaenergia elettricaelettricaelettricaelettrica: : : : EffettoEffettoEffettoEffetto

fotovoltaicofotovoltaicofotovoltaicofotovoltaico

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 31La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Italia: potenza installata 16.420 MW Italia: potenza installata 16.420 MW Italia: potenza installata 16.420 MW Italia: potenza installata 16.420 MW

e 18.862 e 18.862 e 18.862 e 18.862 GWhGWhGWhGWh energia prodottaenergia prodottaenergia prodottaenergia prodotta

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 32La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Buone notizie!!Buone notizie!!Buone notizie!!Buone notizie!!

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 33La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Energia elettrica in ItaliaEnergia elettrica in ItaliaEnergia elettrica in ItaliaEnergia elettrica in Italia

• Consumo energia periodo 1 gennaio – 31 luglio 2015

– Più sole …meno acqua

GigawattOfferta di energie

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 34La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

0 10000 20000 30000 40000

Idroelettrica

Fotovoltaica

Eolica

Geotermoelettrica

2015 2014

54,60%

15,50%

15,30%

14,60%

Termolettrica Idroelettrica Geo-eolica-PV estero

Adair Turner Adair Turner Adair Turner Adair Turner ---- Financial Financial Financial Financial

Services Authority (FSA) Services Authority (FSA) Services Authority (FSA) Services Authority (FSA)

• Cause del collasso economico =

cause collasso ambientale

• Il neoliberalismo ha prodotto

danni incalcolabili per il

mercato finanziario.

– Imprese hanno tagliato investimenti

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 35La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

– Imprese hanno tagliato investimenti

per la crisi dei prestiti

• Il fervore nella

deregolamentazione ha causato

gli stessi danni per l’ ambiente naturale

– Scarsa attenzione all’ EROEI

– Illusione del shale oil e shale gas

– Scarsa attenzione all’ effetto serra

QualiQualiQualiQuali possibilitpossibilitpossibilitpossibilità? ? ? ?

• Fonti rinnovabili

– Biomasse: (solo) breve periodo

– Fotovoltaico: medio lungo periodo

– Eolico: breve – lungo periodo

– Dall’ acqua tradizionale: idroelettrica - sfruttata

– Dall’ acqua: maree, onde – costi

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 36La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

– Dall’ acqua: maree, onde – costi

investimento

– Dalla terra: geotermia -

trascurabile

• Soluzione finale:

– Energia solare

– Idrogeno

– Smart grid

– Combustibile

liquido

(aerei…)

– Risparmio

“ LLLL’ etetetetà delladelladelladella pietrapietrapietrapietra non non non non è finitafinitafinitafinita

perchperchperchperchè sisisisi sonosonosonosono esauriteesauriteesauriteesaurite le le le le pietrepietrepietrepietre; ; ; ; …

…llll’ etetetetà del del del del petroliopetroliopetroliopetrolio non non non non finirfinirfinirfinirà con con con con

llll’ esaurisiesaurisiesaurisiesaurisi del del del del petroliopetroliopetroliopetrolio”

Grado, venerdì 17 giugno 2016 - 37La grande sfida dell’energia: come evitare la ‘tempesta perfetta’

Don Don Don Don HubertsHubertsHubertsHuberts