Energie 2016-17 - Stesecoetica

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Energie 2016-17

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FONDAZIONE UT VITAM HABEANT - STES
ENERGIA LA TRANSIZIONE DAL FOSSILE AL RINNOVABILE
Ing.Manlio Palmarocchi
L’effetto Serra determinato dalla combustione dei combustibili fossili con forte produzione di CO2 e non solo con conseguente surriscaldamento del pianeta, determina problemi che vanno dalle desertificazioni alle alluvioni, dall’innalzamento del livello del mare,  alle grandi migrazioni, etc
Per fermare il fenomeno  occorre non superare i 2 gradi di aumento della temperatura media del pianeta al 2050, il che non è certamente semplice anche se finalmente quasi tutto il mondo ne è consapevole vuole ridurre la produzione di CO2!
Gli interessi in gioco sono enormi, pensate ai paesi produttori di carbone e di petrolio (il gas produce meno CO2 ed  è comunque più pulito) ed a quelli consumatori!
I consumatori più grandi e quindi produttori di CO2 sono gli USA e la CINA (insieme superano il 50 % della CO2 prodotta nel mondo) e finalmente si sono impegnati (PARIGI,COM 21) a ridurre.. certamente gli USA ormai usano solo gas nazionale da Fracking   e chiuso le importazioni di petrolio; la Cina ,ormai avendo soldi, investe nelle rinnovabili ( foto e vento) oltre ad importare gas dalla Russia.
Nel frattempo però succede che :
gli USA vendono il loro carbone ”pulito” alla Germania che avendo chiuso col Nucleare non può importare energia dalla Francia ne usare il suo “ quasi  carbone “  molto sporco
la Cina abbandona il suo carbone terribile per zolfo e ceneri e lo vende alla “ povera India”

  Fortunatamente le tecnologie vanno avanti velocemente e i costi del “foto e del vento” diminuiscono!
Non dimentichiamo però che gli investimenti in centrali, nella trazione e quant’altro vanno ammortizzati e ciò richiede tempo!
STES ha calcolato che per salvare il pianeta nel 2050 occorrerà portare i consumi annui di carbone da 9 GTEP  a 2 e  per il petrolio da 9 GTEP a 3, il tutto a vantaggio del gas, dell’idroelettrico e delle altre rinnovabili specie innovative (marino, geotermico ecc.), nonché il nucleare unico modo per riciclare l’uranio militare (Amaldi, STES 1993) e realizzare il disarmo con enorme produzione di energia elettrica.
La COSA E’ POSSIBILE…SPERIAMO BENE

TRANSIZIONE DA FOSSILI A RINNOVABILI


                             ENERGIA   IERI   OGGI  E  DOMANI….E…L’ITALIA ?

Era il ‘900 ed il petrolio andava alla grande, aveva inoltre sostituito buona  parte del carbone, il gas con il quale invece il petrolio veniva estratto non veniva  considerato e  bruciato in " fiaccola".Fu Enrico Mattei il primo a capire l’importanza del gas ed a trovare la maniera di raccoglierlo e utilizzarlo In val Padana.
Il secolo non era ancora finito che l’ONU attraverso i compartimenti di meteorologia  e   di ambiente  avvertì i primi segnali di cambiamento del clima in  diverse zone del pianeta; nacque così l’IPCC (Intergovernmental  Panel on Climate Change) che nel 1997 diede vita al primo Protocollo di Kyoto:
" La CO2 prodotta dalla combustione dei combustibili fossili determina nell’atmosfera  un effetto serra con aumenti della temperatura media del pianeta così forti  da determinare desertificazioni, alluvioni e scioglimento dei ghiacciai dell’Artico e conseguente innalzamento del livello del mare; le grandi emigrazioni furono la prima conseguenza…( Sud Est Asiatico e Sub Sahara) "
Per ottenere energia bisogna  ricorrere ad altre materie prime o comunque altre tecnologie!
Per molti principi arabi (possessori di pozzi) Kyoto suonò come una dichiarazione di guerra..e la risposta arrivò nel 2001 con l’inizio del Terrorismo (twin towers) una risposta che tanti soldi avrebbe richiesto al mondo occidentale e quindi allo sviluppo di energie alternative , mentre il nucleare continuava a dare segnali gravi di pericolosità.
Doveva arrivare  Dicembre 2015 ( Parigi, con le firme di USA e CINA, i maggiori produttori di CO2 al mondo) per il riconoscimento ufficiale dei danni che i combustibili fossili hanno e  stanno creando e cercare di correre ai ripari :
le energie rinnovabili non programmabili assieme all’idraulica sono subito apparse come la soluzione migliore in attesa della fusione nucleare che sembra essere ancora lontana. Non possiamo a questo punto non menzionare l’idea  di prendere l’energia solare nello spazio (stazione spaziale con  pannelli fotovoltaici) per poi trasferirla a terra sotto forma di microonde ; l’idea  ultimamente portata avanti dall’agenzia spaziale giapponese  (JAXA) e da Mitsubishi, è meravigliosa ed i tempi non sembrerebbero poi così lunghi.


Oggi però l’energia da fonti fossili rappresenta l’80 % del totale e sostituirla prenderà qualche decennio oltre a molti soldi:   dobbiamo fin da subito pensare alla TRANSIZIONE  che può avvenire soltanto attraverso l’utilizzo esteso  del  GAS NATURALE anche liquido,  e l’entrata in funzione di  BIORAFFINERIE  (materie prime bio no food ).
Il gas naturale,
lanciato da Mattei, va esteso al trasporto marittimo commerciale e turistico, ed a quello pesante su strada con l’utilizzo di GNL, la bioraffineria, nata anch’essa in ENI (Ecofuel 1993) da dedicare alla produzione di bioetanolo , biodiesel e biogas ed a tutto il necessario per rinnovare la "petrolchimica".
Venendo al nostro Paese, pur avendo esperienze e cultura  nel settore, l’Italia è  riuscita a buttare soldi senza limite (Montalto di Castro, 4 centrali nucleari, chiuse subito dopo l’apertura, etc ) come pure a respingere il progetto BP di un  impianto di ricevimento e stoccaggio GAS NATURALE  a Brindisi che oggi sarebbe una vera fortuna fosse stato recepito.
Le ragioni sono come al solito politiche.. basta pensare che l’ultimo piano energetico nazionale data 1988 . Solo oggi abbiamo un nuovo PEN e comunque per oltre 20 anni l’energia è stata sotto il controllo di tutti e quindi di nessuno; forse una gestione centrale a livello nazionale e non regionale, che specialmente per l’Italia non ha alcun senso, avrebbe evitato tra l’altro anche il problema delle trivelle che non può essere affidato ad un referendum di gente inesperta.
Oggi le trivelle,
una volta esaurite, possono funzionare come stoccaggio di gas visto che il progetto Brindisi è stato abbandonato:  sono preziose  per la TRANSIZIONE

Roma   10 Aprile 2016                                                  Manlio   Palmarocchi


FONDAZIONE UT VITAM HABEANT -  STES
AUTOTRAZIONE A METANO E MOTORE IBRIDO
Roma Salone dei Piceni 22 sett 2016
Dr Roberto Macri’
Nello scenario energetico dell’ing. Palmarocchi i rischi climatici per la vita del pianeta sono imminenti e drammatici , l’inversione di rotta dalle fonti fossili alle rinnovabili è però appena agli inizi nonostante gli investimenti crescenti .Ancora oggi nel mondo  l’84% dell’energia viene da carbone ,petrolio  e gas  ,il 5%dal nucleare e solo l’11% dalle rinnovabili, ma  i due terzi di queste vengono prodotti dalla “vecchia” fonte  idroelettrica ,peraltro assai efficiente, e solo poco più del 3% è generata   dalle fonti nuove: solare, fotovoltaico ed eolico. Bisogna  perciò agire in fretta per ridurre drasticamente l’inquinamento generato  dalla trasformazione dell’energia  in attesa  che lo sviluppo tecnologico raggiunga nel tempo di qualche decennio un livello di efficienza competitivo nell’impiego delle nuove fonti rinnovabili. In questa fase di transizione  per passare all’era delle  rinnovabili Palmarocchi sostiene il metano come la fonte più adatta  perché pronta all’uso  e  tra i combustibili fossili di gran lunga la fonte più pulita .
In questa scia mi è parso utile fare l’esempio del  trasporto su strada che nel 2015 ha consumato ”solo” il 32% dell’energia totale(tab.2) a fronte però di un pesante contributo  all’inquinamento di sei sostanze letali per la salute umana (tab.3). E’ su  questo aspetto il nettissimo vantaggio dell’alimentazione a metano messa a  confronto con  gasolio e benzina (tab.4) dove si vede che ,salvo per l’anidride carbonica (comunque inferiore  del 40%) il metano  non genera né gli idrocarburi incombusti della benzina né il particolato del gasolio che hanno accertati effetti cancerogeni ,tanto più quando concentrati nel traffico cittadino.
Ma  a vantaggio del metano va anche apprezzato il fatto  che il trasporto a mezzo dei metanodotti fino alla stazione di servizio  è ad inquinamento zero mentre il trasporto su strada dei  combustibili liquidi comporta forti consumi di gasolio e un notevole ingombro stradale. E’ stato stimato  che la sostituzione di 825 mila tonnellate di fossili (784  gasolio, 25 olio combustibile e 16  carbone)  con un 1 miliardo di mc di metano oltre a eliminare  6570 tonnellate di ossidi(zolfo e azoto) e 638 mila tonnellate di anidride carbonica toglie dalla circolazione su strada circa 20mila autocisterne, ognuna pesante  44 tonnellate ,lunga 11metri e con un consumo medio di 3lt di gasolio a Km con emissioni inquinanti pari al 75% del suo potere calorifico (tab.5).Questa differenza tra i due sistemi di trasporto rende anche evidente  il notevole vantaggio del metano in termini di sicurezza.
Perché allora  il  metano  è rimasto la povera  Cenerentola del sistema di trasporto su strada ? Nel 2015 soltanto 880mila autovetture  su 37,3milioni ,meno del 3% del consumo e solo 1100 stazioni di rifornimento (tab 7 e 8 ) nonostante l’Italia disponga di  una rete di distribuzione che raggiunge 6800 Comuni  e di una tecnologia di primo ordine nell’ autotrazione, impiantistica e motori.
I due motivi  più evidenti dipendono da un’ immagine negativa del metano nella pubblica opinione sia per la difficoltà obiettiva di rifornimento in grande parte dell’Italia ,solo 14 stazioni di servizio in autostrada, sia per la  percezione  diffusa  di alto rischio per il possibile scoppio della bombola ad alta pressione e di prestazioni motoristiche meno brillanti. Una percezione  infondata se si considera che “mai”  è  scoppiata una bombola ,le caratteristiche costruttive sono garanzia della massima sicurezza e  anche in questo l’Italia ha un primato ,  e che nel motore bifuel le prestazioni del metano  sono ridotte dalla convivenza con la benzina che ha una  potenza inferiore come potere calorifico e antidetonante(tab.9). Ma il metano è rimasto Cenerentola soprattutto per responsabilità di una politica energetica ondivaga che dopo  l’impulso iniziale negli anni ‘50 arrivando a 1300 il numero delle stazioni di servizio (200 più di adesso!) nei decenni successivi relegò il metano in un spazio del tutto marginale(solo 95 punti di rifornimento negli anni’60) e negli anni ’70 la Snam rispose alla scelta del Governo mettendo in second’ordine la fornitura di metano per l’autotrazione. Le conseguenze sono state gravi per l’ambiente e per l’industria nazionale:  il gasolio più inquinante della benzina copre i due terzi del consumo, nelle grandi città l’emergenza inquinamento peggiora,  l’industria nazionale dei mezzi pubblici a metano è uscita da un  mercato asfittico(tab  10 e 11) .
In un’audizione del 2002 alla Commissione Ambiente del  Senato i responsabili di allora dei Laboratori Ricerca della Fiat  espressero con estrema efficacia le ragioni  a favore della motorizzazione a metano come ricetta per risolvere la crisi ambientale delle città e come ponte verso il motore a idrogeno accennando anche al progetto del motore ibrido per sommare i vantaggi ecologici dei due vettori e raggiungere prestazioni massimamente competitive. Obiettivi, purtroppo, inascoltati :permane l’emergenza ambientale e la  Fiat ha adeguato  la produzione a metano ad un mercato limitato abbandonando il motore ibrido che cinque anni dopo nel 2007 entrò nel mercato per mano giapponese.
Alle ragioni del metano si oppongono oggi le ragioni di chi ritiene invece maturo il tempo dell’auto elettrica poiché  il motore elettrico rispetto al motore termico è più efficiente di due volte e mezzo   nel processo di trasformazione dell’energia calore in energia meccanica (95 contro il 38 %) e perché è totalmente privo di emissioni inquinanti.
Sono  due mezze verità che   rischiano di  portarci  fuori strada .
In quanto ai rendimenti il calcolo va fatto sull’intero ciclo di produzione dell’elettricità. Se l’elettricità viene generata dai combustibili fossili(carbone, petrolio e gas)alle perdite di rendimento  del 5% del motore elettrico vanno aggiunte le perdite di energia   prima nella  fase di estrazione, trattamento e  trasporto e poi nella successiva di trasformazione nelle centrali termoelettriche (o ciclo termico). Se la fonte è il petrolio nella fase di trattamento e  trasporto va contato il consumo di energia dal pozzo alla centrale termoelettrica che riduce nettamente l’energia prelevata a cui si aggiunge la perdita di energia  nella centrale termolettrica dove il coefficiente di trasformazione da petrolio a elettricità è attorno al 45%. Se la fonte è il metano tal quale la generazione di energia elettrica ha un rendimento nettamente migliore, intanto non è necessario alcun trattamento e le perdite nella fase di estrazione e trasporto sono molto limitate( l’energia per togliere l’acqua e per comprimere e spingere il gas nei tubi) e poi nelle centrali a turbogas dove il coefficiente di trasformazione del metano in energia elettrica raggiunge il 55/ 60 %. Tenuto conto di questi fattori correttivi il rendimento del motore elettrico  scende dal 95 al 43% nel ciclo del petrolio e al 57% nel ciclo metano mentre la correzione di rendimento del motore termico  comporta una riduzione dal 38% a circa il 32 per il petrolio (la raffinazione ha un’’efficienza doppia a rispetto al termoelettrico) e a circa il 35 per il gas .Resta comunque  il vantaggio del motore elettrico  ma si riduce della metà a circa 1,3 /1,5 volte .E’ peraltro vero che questi calcoli sono molto approssimativi in funzione della complessità tecnologica e della assai diversa qualità energetica e chimica dei fossili trattati ma fanno capire quanto sia complesso questo confronto che non può essere risolto con la spada e con gli slogan: ci vuole la pazienza di misurare e pesare situazioni molto diverse tra loro. Né il problema dei rendimenti si risolve producendo l’energia elettrica dal fotovoltaico e dall’eolico dove in termini di Kwh prodotte per kcal combusto il rendimento è ,ancora, molto scadente: è vero che l’energia viene dal sole ma i costi multipli dell’energia rinnovabile compensati da generosi incentivi pubblici  debbono comunque entrare  nel calcolo delle convenienze; è  molto più conveniente la resa elettrica nelle  centrali idroelettriche e geotermiche con tecnologie vecchie ma assai più efficienti e sperimentate da decenni e dove vi è ancora  molto margine per utilizzare al meglio il grande potenziale di energia disponibile. Sull’altra mezza verità dell’inquinamento zero, avendo dimostrato che la produzione di energia elettrica inquina per la grossa parte ancora oggi generata da carbone e idrocarburi, resta da dire che per lo stesso motivo anche il motore ibrido è inquinante ,sia pure in  misura ridotta, per la parte di ricarica delle batterie generata dal motore termico; anche in questo un motore ibrido alimentato a metano conviene per ridurre drasticamente le sostanze nocive e in buona parte anche l’effetto serra. Ma  anche i modelli a sola trazione elettrica e alimentati solo da fonti rinnovabili non sono innocenti se si calcola  l’inquinamento generato nella  fabbricazione degli impianti fotovoltaici ed eolici e nella produzione e  smaltimento delle batterie; naturalmente lo stesso criterio vale per il motore termico per stabilire anche per questi aspetti  un confronto altrettanto necessario e altrettanto complesso tecnicamente.
Ma al di là di questi ragionamenti quel che vale è che  oggi sul mercato non vi sono autovetture elettriche con prestazioni competitive con il vettore termico né in termini di costo né in termini di mobilità; oltre all’elevato prezzo di acquisto l’auto elettrica  comporta infatti costi e tempi di ricarica ( casalinga o presso le stazioni di servizio) nettamente più elevati.  Sono innegabili i miglioramenti per questi aspetti ma non tali da risolvere il distacco entro pochi anni . E’ questo che in conclusione  giustifica una transizione a metano per combinare al meglio le qualità dei  due vettori nel motore ibrido . Affinché lo sviluppo della motorizzazione a  metano diventi prioritario e venga promossa  la versione  ibrida  (tab 13) sono però indispensabili tre condizioni :che il progetto del motore ibrido diventi obiettivo comune  dell’industria automobilistica e della ricerca pubblica, che funzioni stabilmente  un sistema di incentivi efficaci e uguali su tutto il territorio nazionale e che   la  metanizzazione e la elettrificazione dei mezzi pubblici diventi il primo obiettivo della strategia di mobilità (tab 14) .

POST SCRIPTUM
Il 3 di ottobre, 12giorni dopo il convegno, Governo , Fca Iveco e Snam hanno firmato un accordo per sviluppare l’autotrazione a metano, una svolta positiva  perché  Cenerentola diventi Principessa ma saprà e vorrà il Governo trasformare l’obiettivo in un progetto operativo?       

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