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UniversityUniversityUniversityUniversity of Triesteof Triesteof Triesteof Trieste
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
[email protected]@[email protected]@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