Roma 10 giugno 2008Ing Francesco calamida Strategie energetiche Per una nuova fonte di energia

Roma 10 giugno 2008 Ing Francesco calamida

Strategie energetiche

Per una nuova fonte di energia


Situazione attuale

Ing. Francesco CalamidaRoma 10 giugno 2008

Situazione attuale

Combustibili fossili: petrolio, metano, carbone Dipendenza da importazioni Prezzi in forte crescita Inquinamento ed emissione di CO2

Le riserve sono destinate ad esaurirsi in tempi brevi Il metano è difficile da trasportare (gasdotti,

rigassificatori) Il carbone pone problemi di estrazione e

inquinamento


Situazione attualeEnergie rinnovabili:

Idroelettrica: ottima,ma ormai completamente sfruttata in Italia

Biocombustibili: Non risolvono i problemi di emissioni inquinanti e di CO2 Provocano riduzione delle scorte alimentari e conseguenti loro

rincari Solare:

costosissima come impianti e non sempre disponibile Eolica:

Costosa come impianti, problemi paesaggistici, non sempre disponibile

Eolica e solare richiedono anche una disponibilità di impianti tradizionali per quando non sono disponibili, oppure costosi e complessi sistemi di accumulo. Sono soluzioni affascinanti, ma utili solo come integrazione di fonti energetiche primarie.


Situazione attualeFissione nucleare

Usa come combustibile l’uranio E’ indicato come “la soluzione” che consentirebbe di ridurre la

dipendenza energetica dell’Italia da combustibili fossili Ridurrebbe le emissioni di inquinanti e di CO2

Presenta però numerosi inconvenienti e controindicazioni Trasporto combustibile radioattivo Smaltimento scorie radioattive, problema minimizzato da chi è a favore

del nucleare a uranio, ma non risolto Dismissione centrali, anche questa minimizzata, ma non risolta Sicurezza: poiché non esiste una sicurezza al 100 % quali possono

essere le conseguenze di un incidente? Le esperienze sono negative Tempi di realizzazione delle centrali comunque lunghi: 8-10 anni

dall’inizio dell’opera L’uranio è destinato ad esaurirsi in tempi simili a quelli del petrolio


Proposte attuali del governo

Nuovo piano energetico per arrivare a produrre il 30 % del fabbisogno energetico col nucleare “tradizionale”

Inizio della costruzione di 5 nuove centrali entro il 2013 Se tutto va bene non potranno essere pronte prima del 2021

Costruzione di centrali di terza generazione Per quelle di 4a generazione, più sicure ed efficienti,

occorreranno ricerche, ingenti investimenti ed è previsto che saranno disponibili non prima di 20 anni

Dipendenza italiana da importazioni per il combustibile: l’uranio non risolve il problema

Nessun progetto e nessun nuovo investimento per la ricerca di nuove fonti energetiche


Una nuova energia

La fusione nucleare


La fusione nucleare

La fusione nucleare è una reazione in cui atomi di isotopi di idrogeno, deuterio e trizio, si fondono producendo atomi di elio ed energia

E’ la fonte di energia delle stelle


La fusione nucleare Avviene solo ad altissime temperature, dai 10 ai 100 milioni di gradi A queste temperature la materia si trova in uno stato particolare

definito “plasma” Produce una grande quantità di energia:

Una centrale a fusione da 1000 MWe consumerebbe in un anno circa 110 kg di deuterio e 380 kg di litio per produrre circa 8.760 GWh, una a fissione 200 t di uranio, una a carbone 2.600.000 t di combustibile

Non utilizza combustibili radioattivi I combustibili utilizzati, idrogeno e litio, da cui si genera il trizio, sono

a basso costo e presenti in abbondanza in natura Il deuterio è presente in una percentuale dello 0,015 % nell’acqua Il litio si trova nelle rocce ignee

Non si autoalimenta, nel caso di cessazione dell’afflusso di combustibile si spegne

Il prodotto finale è Elio, senza produzione di gas serra


Vantaggi

Combustibile a basso costo e disponibile anche in Italia in quantità praticamente illimitate

Altissimo rendimento in rapporto alla quantità di combustibile usata

Possibilità di produrre energia in quantità quasi illimitata e a basso costo

Combustibile non radioattivo: facilità di trasporto e stoccaggio

Nessuna produzione di scorie radioattive Nessuna produzione di CO2 o di inquinanti La reazione si spegne da sola se non alimentata o in caso

di incidente


Problemi

Necessità di grandi investimenti per completare la sperimentazione delle nuove tecnologie

Attualmente sono previsti tempi lunghi per la sua disponibilità pratica, condizionati da investimenti e motivazione

Accettazione di una tecnologia “nucleare” da parte della gente


Breve storia I primi studi risalgono agli anni 20-30 del 20° secolo (Rutherford e

altri) Negli anni 50 viene realizzata nella bomba H Sempre negli anni 50 Sacharov e Tamm progettano il primo

Tokamak Negli anni 60-70 lo studio della fusione si è diffuso presso tutti i

maggiori paesi industrializzati: si prometteva che dopo 30 anni sarebbe diventata l’energia del futuro

Negli anni 70 l’ENEA realizza nei laboratori di Frascati il suo primo Tokamak FT operativo dal 1977

Nel 1978 inizia la realizzazione del JET (Joined European Torus) il primo Tokamak costruito dalla Comunità Europea che ottiene ottimi risultati

Nel 1985 Gorbaciov propone a USA, Europa e Giappone il progetto per costruire un nuovo reattore per lo sviluppo della fusione per scopi pacifici, il progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)

Solo nel 2006 si avvia operativamente il progetto ITER


Tokamak


La ricerca europea

L’attività di ricerca e sviluppo è coordinata dall’EFDA (European Fusion Development Agreement) nell’ambito del consorzio Euratom

Al consorzio europeo sono associati numerosi altri paesi quali USA, Russia, Cina, India, Giappone e Corea

Le sedi dell’EFDA sono in Germania (Direzione generale), Regno Unito (JET) e Spagna (FFE)

Il principale nuovo progetto, ITER, sarà realizzato in Francia

E in Italia? Nulla


Realizzazioni Progetto JET (Joined European Torus)

operativo dal 1983 Localizzazione: Culham in UK Obiettivi: sperimentare la fusione fra deuterio e trizio

Progetto FTU (Frascati Tokamak Upgrade) Tokamak italiano realizzato dall’ENEA Seconda versione del primo tokamak di Frascati Operativo dal 1989 Localizzazione Frascati (RM) Obiettivi: sperimentare le tecnologie per la fusione

Altri tokamak PLT a Princeton USA JT-60 Giappone Altri …


Nuovi progetti Progetto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)

Obiettivo: produrre energia da fusione per dimostrare la fattibilità di una centrale Prima conferenza internazionale di negoziazione nel novembre 2001 Inizio previsto lavori 2006, slittato al 2008 Operatività prevista dal 2016, slittata al 2018 Localizzazione: Cadarache in Francia Costo circa 4.7 miliardi di euro (lo 0,5 % delle spese militari mondiali)

Progetto IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility) Impianto per provare i materiali per i futuri reattori Progettazione concettuale dal 1996 (ENEA) Progettazione operativa entro 2008 Costruzione 2008-2015 Prima operatività 2015 Localizzazione ? Giappone?


ITER


Nuovi progetti Progetto DEMO

Prima centrale prototipo per produrre energia Progettazione concettuale 2008-2017 Progettazione operativa 2017-2024 Costruzione 1a fase 2024-2033 Prima operatività 2033 Localizzazione non definita

Power plant Successiva centrale a fusione Progettazione concettuale dal 2030 Inizio costruzione 2045 Localizzazione non definita


Schema di centrale a fusione


Pianificazione


Perché investire sulla fusione

Per avere una prospettiva energetica che vada oltre il breve periodo (20-30 anni)

Per avere energia a basso costo, non inquinante, senza scorie radioattive e nella quantità che serve

Per ridurre e infine eliminare la nostra dipendenza energetica dalle importazioni di petrolio, gas e uranio

Perché è una tecnologia nuova mentre quella delle centrali a fissione è ormai vecchia

Perché i tempi di disponibilità non sono lontani come si vorrebbe far credere e soprattutto sono paragonabili con quelli del nucleare di 4a generazione

Per non trovarci fra 20 anni a ricominciare da capo avendo investito in centrali con vecchia tecnologia


Prospettive politiche L’Italia non avendo grandi riserve di petrolio, metano, carbone e non avendo

investito in centrali nucleari è la nazione con il maggior interesse e la maggior motivazione per investire in una nuova tecnologia come la fusione

Gli attuali progetti di sviluppo del nucleare sono a lungo termine: iniziare a costruire centrali entro il 2013 significa non averle disponibili prima del 2021

E’ necessario invece investire prioritariamente sulla fusione per ridurre i tempi di sviluppo previsti per gli attuali progetti

L’Italia deve avere quindi una partecipazione e una capacità decisionale maggiore nei progetti in essere e in quelli futuri

Sarebbe opportuna e di rilevante interesse nazionale la scelta dell’Italia per la localizzazione del futuro progetto DEMO

Potrebbero anche essere lanciati nuovi progetti a livello italiano o europeo in parallelo o in alternativa agli attuali

Si deve assolutamente evitare di disperdere tempo e risorse su progetti molto meno convenienti quali il nucleare di 4a generazione, il solare, l’eolico, i rigassificatori o i biocombustibili

La realizzazione di alcune centrali nucleari potrebbe essere solo uno strumento tattico, in attesa della disponibilità della fusione, se la loro realizzazione fosse molto rapida, entro il 2013


Conclusioni

La fusione nucleare è realizzabile E’ un’energia pulita e disponibile in quantità praticamente illimitata E’ di interesse strategico per l’Italia che ha poche altre risorse

energetiche I tempi attualmente previsti per i progetti per la sua realizzazione

sono troppo lunghi a causa di: Investimenti insufficienti Burocrazia Tempi decisionali troppo lunghi Pianificazione finalizzata più alla sperimentazione che al

raggiungimento di obiettivi concreti E’ possibile accelerare i progetti di realizzazione facendo maggiori

investimenti, semplificando gli iter burocratici e finalizzando i progetti al raggiungimento di obiettivi concreti in tempi brevi


Il fisico russo Artsimovich, padre del tokamak, diceva:

“La fusione ci sarà quando la società ne avrà bisogno”

Noi ne abbiamo bisogno adesso!


Riferimenti

http://www.efda.org/ http://www.enea.it/com/web/Attivita/fusione.html http://www.iter.org/index.htm http://www.jet.efda.org/ http://ec.europa.eu/research/energy/index_en.htm http://www.fusion-eur.org/


Ringraziamenti

Maria Grazia Battisti: fonti energetiche italiane Annalisa Calamida: fisica della fusione Alessandro Calamida: revisione generale e elenco energie alternative Ivana Rametta: revisione generale e inserimento schema fusione

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