Era da tempo che volevo parlare di fonti di energia e di approvigionamento energetico, in ottica principalmente futura. L’argomento è quanto mai non solo “di moda”, perché la questione è di un’importanza che va oltre la moda, ma proprio di interesse nazionale. Il prezzo del petrolio ha raggiunto livelli che solo due anni fa avremmo definito da capogiro, i carburanti sono sempre più salati, e di conseguenza i trasporti incidono sempre di più sui prezzi finali, col risultato di avere un’inflazione al 3.8% senza avere una crescita economia che lo giustifichi (e dunque anzi ne risente terribilmente). Senza contare, poi, i costi dell’elettricità e del gas per il riscaldamento e per la cucina.

Questo sarà il primo di una serie di articoli che voglio scrivere sull’argomento, perché sento che in giro c’è parecchia disinformazione, che riguarda soprattutto la comprensione delle cifre in gioco, che invece giocano un ruolo fondamentale nella progettazione di un piano nazionale energetico decente nei prossimi decenni. Il premier Silvio Berlusconi negli ultimi mesi ha rilanciato l’opzione nucleare per la produzione di energia in Italia; ma sempre più spesso si parla di “energie rinnovabili” (vedremo poi cosa vuol dire), come il solare e l’eolico, e dell’utilizzo di idrogeno al posto di benzina e gasolio; ed ancora di biocarburanti, termovalorizzatori, risparmio energetico e tutta una serie di concetti conciati alla bell’e meglio dai media italiani, per cui uscirne con le idee confuse può essere comprensibile.

Cominciamo innanzitutto col distinguere il concetto di energia, che viene intuitivamente compreso praticamente da tutti come “quantità di sforzo” usato da una persona od un apparecchio, da quello di potenza, che talvolta viene spesso confusa con l’energia e che invece è la quantità di energia che viene fornita o consumata nell’unità di tempo. Affermare quindi che un apparecchio è più potente di un altro, o che assorbe più potenza, significa rispettivamente che può fornire uno sforzo energetico maggiore, o può consumare una quantità di energia maggiore, in un secondo (o in un’ora, un mese, un anno…) rispetto all’altro.

Secondo il Sistema internazionale, l’unità di misura della potenza è il watt, con simbolo W, così chiamata in onore del fisico scozzese James Watt. È comune trovare quest’unità di misura in relazione alle lampadine ed alla loro capacità di illuminare; ma anche relativamente agli elettrodomestici in generale, come un forno a microonde, un asciugacapelli, un aspirapolvere, e pure un frigorifero, un televisore, una radiosveglia. Gli allacci elettrici più comuni forniscono ad ogni abitazione una potenza massima di 3 kW (cioè tremilla watt). Questo significa che la somma della potenza consumata dagli apparecchi e dalle lampadine di una casa non può superare i 3 kW, pena il distacco automatico della fornitura elettrica (e la noiosa pratica di dover riattivare il contatore… al buio, pure).

Invece, in ambito automobilistico (ed in generale motoristico), si rimane fedeli all’utilizzo del cavallo vapore (con simbolo HP, o spesso in Italia CV), corrispondente a circa 745.7 W, per indicare la potenza meccanica fornita da un motore. Questo significa che anche un’utilitaria, come può essere ad esempio la recente Fiat 500 1.2 che ha un motore da 69 HP e quindi 51 kW, è in grado di fornire una potenza ben 17 volte superiore a quella che il gestore elettrico fornisce comunemente alle abitazioni. C’è da ricordare, ovviamente, che in un caso si tratta di potenza elettrica e nell’altro meccanica, e trasformare quest’ultima nella prima è un’operazione con un’efficienza al più del 65% in impianti industriali (cioè, il 65% diventa elettricità ed il restante 35% se ne va in calore); mentre l’operazione inversa ha un’efficienza di oltre il 95%, e dunque anche da questo si capisce come l’elettricità sia una forma di energia grandemente più pregiata rispetto a quella meccanica e, soprattutto, quella termica, oltre che per gli ovvi motivi di praticità e trasportabilità.

L’unità di misura dell’energia è il joule, pronunciato comunemente “giàul” (anche se sarebbe più corretto dire “giùl”, /ˈdʒuːl/, dal fisico inglese James Prescott Joule) ed indicato con il simbolo J. Tuttavia, negli impieghi più comuni non viene usato quasi mai il joule, quanto piuttosto, in ambito soprattutto alimentare, la chilocaloria (o “grande caloria”, o più comunemente ed erroneamente solo “caloria”), con simbolo kcal, corrispondente a 4186.8 joule; ed in ambito più propriamente elettrico il kilowattora, con simbolo kWh, corrispondente a 3.6 milioni di joule. Per i condizionatori d’aria si usa anche il Btu/h, dove un Btu è una british thermal unit, unità britannica di calore, definita in maniera simile alla caloria ma con le unità di misura tipiche anglosassoni. Un Btu equivale a circa 1055 joule. Questo dato però non si riferisce al consumo dell’apparecchio (che può essere anche inferiore, nei modelli più efficienti), ma alla sua capacità di raffreddare o riscaldare l’aria, cioè di immettere o portare via energia termica dall’aria.

Il kilowattora è l’energia consumata da un apparecchio della potenza di 1 kW in un’ora esatta. O da un phon da 1500 W in 40 minuti, o da un condizionatore da 2 kW in mezz’ora, o da un forno a microonde da 750 W in un’ora e venti minuti alla massima potenza. Un kWh, in Italia, costa ad un utente privato circa 19 centesimi di euro.

Per ora, concentriamoci sul fabbisogno di elettricità delle case e delle industrie italiane. Secondo l’ultimo recente rapporto Terna, nel 2007 l’Italia ha consumato 339.9 TWh (terawattora, cioè miliardi di kWh) di energia elettrica, in aumento dello 0.7% rispetto al 2006. Questo quantitativo, che è talmente grande da essere difficile da immaginare, è comunque circa un settimo dell’energia totale consumata in Italia, e circa i due terzi del fabbisogno di carburante per l’autotrazione, cioè per le auto, i camion, i treni diesel, gli aerei.

Di questi 339.9 TWh di energia elettrica consumati dall’Italia, che corrispondono ad una potenza consumata media di 38.7 GW, solo 293.6 provengono dal nostro territorio, ed i restanti 46.3 (il 13.6% del totale) sono acquistati dall’estero. Si noti, inoltre, che ben 21 TWh di energia vengono dispersi dalla rete elettrica. E non si tratta del solito “spreco all’italiana” (o almeno, solo in parte), ma di un fenomeno irrisolvibile e “fisiologico” del trasporto di energia elettrica, noto come effetto Joule (ancora lui!). Ma non è finita.

La nostra produzione di elettricità si basa per ben l’84.3% sul termoelettrico, cioè sulle centrali che sfruttano la combustione di gas, petrolio, carbone e biomasse: sono tutte fonti “deprecabili”, nel senso che sfruttano la combustione e che quindi comportano direttamente inquinamento dell’aria ed aumento dei cosiddetti “gas serra” nella nostra atmosfera. Per di più, dal momento che tale produzione è basata per il 66.1% dal gas naturale, per il 15.7% dal carbone e per l’8.2% da petrolio e derivati (per fortuna in netto calo), e che di tali materie prima l’Italia ne è assai povera, questo si traduce sostanzialmente in un’enorme importazione di tali fonti, e quindi di una colossale dipendenza dall’estero per il nostro fabbisogno di energia elettrica. Non sorprende che in Italia l’energia costi così cara.

E le fonti “rinnovabili”? Con “rinnovabile” s’intende una fonte energetica che è possibile sfruttare indefinitamente nel tempo, come nel caso del sole, del vento, dei fiumi, dei moti ondosi, del calore del sottosuolo. L’energia idroelettrica copre quasi tutto il resto del nostro fabbisogno elettrico nazionale, con il 12.6% (in forte calo rispetto al 2006 a causa della siccità, ma si spera che questo 2008 ben più piovoso riaggiusti le cose); l’energia geotermica ha contribuito nel 2007 per l’1.75%, quella eolica per l’1.3% (con una produzione in aumento del 36.1% rispetto al 2006). E l’energia solare? Parliamo di numeri talmente bassi da sembrare ridicoli: appena lo 0.013% della produzione nazionale, solo 39 GHw in tutto il 2007. Eppure, è un dato oltre 16 volte più alto rispetto al 2006. E per chi se lo chiedesse: no, non siamo un Paese con un occhio particolarmente negligente verso questa fonte di energia. Al limite, sono Germania e Giappone ad essere Paesi particolarmente fiduciosi.

Alla luce di questi dati, vorrei discutere su quali possono essere le migliori opzioni per la produzione energetica nazionale, ed anche europea, se non addirittura globale, per i prossimi decenni, ed inquadrare tutto il fenomeno all’interno del contesto economico, ambientale e politico. Nel prossimo articolo, parlerò proprio della risorsa che Italia pare essere la meno sfruttata, e sui cui in tanti ripongono immensa fiducia: il solare.

Nel 2006, secondo i dati pubblicati nel Barometro Biogas 2007, la produzione di energia in Europa ha raggiunto i 5,3 MTEP (milioni di tonnellate di petrolio equivalente) con un incremento di oltre il 13% rispetto all’anno precedente.

La produzione di biogas nella UE sta registrando un forte incremento: è raddoppiata negli ultimi quattro anni, con sforzi particolarmente rilevanti in Gran Bretagna e Germania. Sulla base dell’attuale andamento (che ipotizza maggiori sforzi anche da parte di altri Paesi potenzialmente forti produttori, come Francia, Italia e Spagna) si stima che la produzione al 2010 raggiungerà gli 8,6 Mtep. Un valore rilevante, ma che tuttavia è molto lontano dagli obiettivi prefissati. Il “Libro Bianco per lo sviluppo delle fonti rinnovabili“, infatti, nel 1997 fissava a 15 Mtep il valore da raggiungere nel 2010 per i 15 Paesi che allora componevano l’Unione Europea (oggi sono 27).

Figura 1. Produzione Primaria di Biogas in Europa 2006 (Fonte: EurObserv’ER – Biogas Barometer 2007 )

Nei paesi dell’Unione Europea i metodi attraverso i quali è prodotto il biogas e le tecnologie di valorizzazione impiegate sono molto variabili. Il Biogas può essere ottenuto per: captazione nelle discariche di rifiuti urbani, trattamento dei fanghi di depurazione, prodotto attraverso digestori anaerobici  alimentati con la frazione organica dei rifiuti urbani, con sottoprodotti agro-alimentari, o colture energetiche. Nel 2006 il 58%  della produzione primaria di biogas veniva realizzata nelle discariche (rappresentata in verde chiaro in figura 1), il 18% nelle stazioni di depurazione dei rifiuti urbani (verde più scuro) e il 24% da altre fonti (verde scuro) quali: impianti in aziende agricole, impianti di digestione anaerobica di rifiuti organici urbani e impianti centralizzati di codigestione che operano su rifiuti e sottoprodotti di diversa provenienza (agricola, industriale e urbana).  

La trasformazione del biogas in energia può avvenire per:

• combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica ;
• combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica;
• combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e di energia termica;
• uso per autotrazione come metano al 95%;
• immissione nella rete del gas naturale.

Situazione nei principali paesi della UE

Regno Unito

Il recupero di biogas dalle discariche per rifiuti rappresenta in Europa, e in particolare in Gran Bretagna, la più importante fonte di energia alternativa da biomasse. Nel Regno Unito  la produzione elettrica con questo combustibile ha particolarmente beneficiato del sistema nazionale dei “certificati verdi” a partire dal 2002.

Germania

In Germania lo sviluppo della produzione di Biogas nel 2006 è basata principalmente da 3600 digestori anaerobici agricoli di media e piccola dimensione che operano nella produzione di elettricità in unità di cogenerazione (produzione di elettricità e di calore). Il successo si può spiegare attraverso tariffe feed-in molto attrattive e stabili nel tempo, e dalla presenza di numerose imprese specializzate in impianti di produzione di biogas. Circa il 94% degli impianti di biogas operano in codigestione, trattando assieme ai liquami zootecnici altri substrati organici, scarti dell’agroindustria, scarti domestici e della ristorazione, colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, barbabietola da foraggio, patate ecc.) e residui colturali.

Danimarca

In Danimarca, la produzione di Biogas viene realizzata principalmente da 20 impianti consortili di codigestione anaerobica che trattano liquami zootecnici, residui organici industriali, FORSU e da piccole-medie unità produttive in aziende agricole.

Svezia

La Svezia ha sviluppato una proprio originale sistema di valorizzazione del Biogas. Il settore in questo paese non è solamente incentrato sulla produzione di energia elettrica e calore attraverso impianti di cogenerazione, ma anche nella produzione di carburante per veicoli e nella immissione nella rete del gas naturale. La maggior parte del biogas proviene dagli impianti di depurazione, ma la sua valorizzazione non è solo per la produzione di elettricità e di calore. Il 17% circa del biogas è infatti destinato alla produzione di biocarburanti, percentuale che salirà entro l’anno a oltre il 21%. A fine 2005 la Svezia disponeva di 779 autobus a biogas e di oltre 4.500 vetture utilizzanti un carburante composto da una miscela di biogas. È in servizio anche un treno alimentato esclusivamente a biogas.

La situazione in Italia

L’italia in Europa è il terzo produttore di biogas, ma condiderando la produzione primaria per 1000 abiatanti l’Italia è solamente al dodicesimo posto, con 6,1 tep/1000 abitanti. Secondo le stime ENEA nel 2006  la stragrande maggioranza dellla produzione di biogas 88% era ancora realizzata a partire dalle discariche, ma a seguito del meccanismo dei certificati verdi si assisteva a un veloce sviluppo degli impianti di digestione anaerobica nelle aziende agricole.

Fonte: EurObserv’ER – Biogas Barometer – maggio 2007

Nel 2006, secondo i dati pubblicati nel Barometro Biogas 2007, la produzione di energia in Europa ha raggiunto i 5,3 MTEP (milioni di tonnellate di petrolio equivalente) con un incremento di oltre il 13% rispetto all’anno precedente.

La produzione di biogas nella UE sta registrando un forte incremento: è raddoppiata negli ultimi quattro anni, con sforzi particolarmente rilevanti in Gran Bretagna e Germania. Sulla base dell’attuale andamento (che ipotizza maggiori sforzi anche da parte di altri Paesi potenzialmente forti produttori, come Francia, Italia e Spagna) si stima che la produzione al 2010 raggiungerà gli 8,6 Mtep. Un valore rilevante, ma che tuttavia è molto lontano dagli obiettivi prefissati. Il “Libro Bianco per lo sviluppo delle fonti rinnovabili“, infatti, nel 1997 fissava a 15 Mtep il valore da raggiungere nel 2010 per i 15 Paesi che allora componevano l’Unione Europea (oggi sono 27).

Figura 1. Produzione Primaria di Biogas in Europa 2006 (Fonte: EurObserv’ER – Biogas Barometer 2007 )

Nei paesi dell’Unione Europea i metodi attraverso i quali è prodotto il biogas e le tecnologie di valorizzazione impiegate sono molto variabili. Il Biogas può essere ottenuto per: captazione nelle discariche di rifiuti urbani, trattamento dei fanghi di depurazione, prodotto attraverso digestori anaerobici  alimentati con la frazione organica dei rifiuti urbani, con sottoprodotti agro-alimentari, o colture energetiche. Nel 2006 il 58%  della produzione primaria di biogas veniva realizzata nelle discariche (rappresentata in verde chiaro in figura 1), il 18% nelle stazioni di depurazione dei rifiuti urbani (verde più scuro) e il 24% da altre fonti (verde scuro) quali: impianti in aziende agricole, impianti di digestione anaerobica di rifiuti organici urbani e impianti centralizzati di codigestione che operano su rifiuti e sottoprodotti di diversa provenienza (agricola, industriale e urbana).  

La trasformazione del biogas in energia può avvenire per:

• combustione diretta in caldaia, con produzione di sola energia termica ;
• combustione in motori azionanti gruppi elettrogeni per la produzione di energia elettrica;
• combustione in cogeneratori per la produzione combinata di energia elettrica e di energia termica;
• uso per autotrazione come metano al 95%;
• immissione nella rete del gas naturale.

Situazione nei principali paesi della UE

Regno Unito

Il recupero di biogas dalle discariche per rifiuti rappresenta in Europa, e in particolare in Gran Bretagna, la più importante fonte di energia alternativa da biomasse. Nel Regno Unito  la produzione elettrica con questo combustibile ha particolarmente beneficiato del sistema nazionale dei “certificati verdi” a partire dal 2002.

Germania

In Germania lo sviluppo della produzione di Biogas nel 2006 è basata principalmente da 3600 digestori anaerobici agricoli di media e piccola dimensione che operano nella produzione di elettricità in unità di cogenerazione (produzione di elettricità e di calore). Il successo si può spiegare attraverso tariffe feed-in molto attrattive e stabili nel tempo, e dalla presenza di numerose imprese specializzate in impianti di produzione di biogas. Circa il 94% degli impianti di biogas operano in codigestione, trattando assieme ai liquami zootecnici altri substrati organici, scarti dell’agroindustria, scarti domestici e della ristorazione, colture energetiche (mais, sorgo zuccherino, barbabietola da foraggio, patate ecc.) e residui colturali.

Danimarca

In Danimarca, la produzione di Biogas viene realizzata principalmente da 20 impianti consortili di codigestione anaerobica che trattano liquami zootecnici, residui organici industriali, FORSU e da piccole-medie unità produttive in aziende agricole.

Svezia

La Svezia ha sviluppato una proprio originale sistema di valorizzazione del Biogas. Il settore in questo paese non è solamente incentrato sulla produzione di energia elettrica e calore attraverso impianti di cogenerazione, ma anche nella produzione di carburante per veicoli e nella immissione nella rete del gas naturale. La maggior parte del biogas proviene dagli impianti di depurazione, ma la sua valorizzazione non è solo per la produzione di elettricità e di calore. Il 17% circa del biogas è infatti destinato alla produzione di biocarburanti, percentuale che salirà entro l’anno a oltre il 21%. A fine 2005 la Svezia disponeva di 779 autobus a biogas e di oltre 4.500 vetture utilizzanti un carburante composto da una miscela di biogas. È in servizio anche un treno alimentato esclusivamente a biogas.

La situazione in Italia

L’italia in Europa è il terzo produttore di biogas, ma condiderando la produzione primaria per 1000 abiatanti l’Italia è solamente al dodicesimo posto, con 6,1 tep/1000 abitanti. Secondo le stime ENEA nel 2006  la stragrande maggioranza dellla produzione di biogas 88% era ancora realizzata a partire dalle discariche, ma a seguito del meccanismo dei certificati verdi si assisteva a un veloce sviluppo degli impianti di digestione anaerobica nelle aziende agricole.

Fonte: EurObserv’ER – Biogas Barometer – maggio 2007