Energia geotermica

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Tags : energia geotermica, energie rinnovabili, ambiente, società

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Energia geotermica

L'energia geotermica è l'energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e può essere considerata una forma di energia rinnovabile, se valutata in tempi brevi. Si basa sulla produzione di calore naturale della Terra (geotermia) alimentata dall'energia termica rilasciata in processi di decadimento nucleare di elementi radioattivi quali l'uranio, il torio e il potassio, contenuti naturalmente all'interno della terra.

La prima dimostrazione di utilizzo dell'energia geotermica avvenne il 4 luglio 1904 in Italia per merito del principe Piero Ginori Conti che sperimentò il primo generatore geotermico a Larderello.

L'energia geotermica rappresenta oggi meno dell'1% della produzione mondiale di energia.

L’energia geotermica è una forma di energia sfruttabile che deriva dal calore presente negli strati più profondi della crosta terrestre. Infatti penetrando in profondità la superficie terrestre, la temperatura diventa gradualmente più elevata, aumentando di circa 30 °C per km nella crosta terrestre (0.3 °C/km e 0.8 °C/km rispettivamente nel mantello e nel nucleo). I giacimenti di questa energia sono però dispersi e a profondità così elevate da impedirne lo sfruttamento. Per estrarre e usare il calore imprigionato nella Terra, è necessario individuare le zone dove questo si è concentrato: il serbatoio o giacimento geotermico.

Esistono diversi sistemi geotermici, ma attualmente vengono sfruttati a livello industriale solo i sistemi idrotermali, costituiti da formazioni rocciose permeabili in cui l’acqua piovana e dei fiumi si infiltra e viene scaldata da strati di rocce ad alta temperatura, Le temperature raggiunte variano dai 50-60 °C fino ad alcune centinaia di gradi.

In alcune particolari zone si possono presentare condizioni in cui la temperatura del sottosuolo è più alta della media, un fenomeno causato dai fenomeni vulcanici o tettonici. In queste zone "calde" l'energia può essere facilmente recuperata mediante la geotermia.

La geotermia consiste nel convogliare i vapori provenienti dalle sorgenti d'acqua del sottosuolo verso apposite turbine adibite alla produzione di energia elettrica e riutilizzando il vapore acqueo per il riscaldamento urbano, le coltivazioni in serra e il termalismo.

Per alimentare la produzione del vapore acqueo si ricorre spesso all'immissione di acqua fredda in profondità, una tecnica utile per mantenere costante il flusso del vapore. In questo modo si riesce a far lavorare a pieno regime le turbine e produrre calore con continuità.

La geotermia resta comunque una fonte energetica marginale da utilizzare solo in limitati contesti territoriali. Resta in ogni caso una potenzialità energetica da sfruttare laddove possibile, anche sfruttando le potenzialità del riscaldamento geotermico.

La geotermia è la fortuna energetica dell'Islanda, dove l'85% delle case è riscaldato con questa fonte energetica. La grande isola del nord Atlantico basa l'intera sua esistenza sul naturale equilibrio tra la presenza di acqua calda in profondità e l'atmosfera esterna sotto zero.

Il più grande complesso geotermico al mondo si trova in California a The Geysers (l'impianto ha un potenziale di 1400 MW, sufficiente a soddisfare le richieste energetiche dell'area metropolitana di San Francisco).

In Africa, il Kenya e l' Etiopia hanno costruito degli impianti per l'energia geotermica. In Etiopia l' Islanda ha calcolato che l'energia geotermica presente è di almeno 1000 MW. Si calcola che venti paesi al mondo abbiano progetti di sviluppo del geotermico. Anche Google ha investito nel geotermico di terza generazione, basato sulla trivellazione di profondità per raggiungere punti caldi della crosta anche da zone non naturalmente termali.

Dall'inizio del novecento l'Italia sfrutta il calore della Terra per produrre energia elettrica tramite la realizzazione di centrali elettriche geotermiche capaci di sfruttare la forza del vapore.

In Italia la produzione di energia elettrica dalla geotermia è fortemente concentrata in Toscana (Pisa, Siena e Grosseto).

A Larderello si trova il primo impianto geotermico costruito al mondo: i primi esperimenti del Principe Piero Ginori-Conti risalgono al 1904.

I "giacimenti naturali di vapore" in Toscana producono ogni anno oltre 4 miliardi di kilowattora di elettricità nelle sole centrali toscane di Larderello e di Montieri.

Gli impianti di Larderello (Pisa) hanno un'origine datata ben prima della metà dell'Ottocento. I vapori provenienti dal sottosuolo erano una valida alternativa delle innovative macchine a vapore industriali dell'epoca ed avevano il pregio di non utilizzare il costoso carbone per alimentare le caldaie. Un vantaggio che non passò inosservato agli imprenditori toscani del primo ottocento.

Una tradizione toscana che arriva fino ai nostri giorni e che pone la regione Toscana ai primi posti dello sfruttamento dell'energia rinnovabile dalla geotermia. Non è un caso che proprio a Larderello si trovi un "Museo dedicato al vapore".

Il flusso di vapore proveniente dal sottosuolo produce una forza tale da far muovere una turbina, l'energia meccanica della turbina viene infine trasformata in elettricità tramite un sistema alternatore.

I sistemi geotermici possono essere a vapore dominante, quando l’alta temperatura determina la formazione di accumuli di vapore, o ad acqua dominante, se l’acqua rimane allo stato liquido. Nel primo caso l’energia geotermica può essere utilizzata per produrre energia elettrica, inviando il vapore, attraverso dei vapordotti, a una turbina collegata a un generatore di corrente. Se il fluido non raggiunge una temperatura sufficientemente elevata, l’acqua calda potrà essere utilizzata per la produzione di calore.

La geotermia consente di trarre dalle forze naturali una grande quantità di energia rinnovabile e pulita. La trivellazione è il costo maggiore; nel 2005 l'energia geotermica costava fra i 50 e i 150 euro per MWh, ma si prevede che tale costo scenda a 40-100 euro per MWh nel 2010 e a 40-80 euro per MWh nel 2020.

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Energie rinnovabili in Africa

La centrale nucleare di Koeberg, Sudafrica

Fonti di energia rinnovabili sono utilizzate in molti paesi africani per soddisfare il fabbisogno energetico locale. Piccoli impianti di produzione energetica eolici, solari e geotermici sono presenti in molte località dell'Africa e forniscono energia nelle zone più remote dove manca una rete di distribuzione.

L'Africa è il continente più grande e popoloso del mondo dopo l'Asia. Circa un terzo della popolazione non ha accesso all'elettricità. Come altri prodotti della tecnologia (per esempio Internet), la disponibilità di energia elettrica è concentrata soprattutto in alcuni paesi (in particolare Libia, Egitto e Sudafrica); escludendo questi casi particolari, la stima della percentuale di popolazione con accesso all'elettricità scende al 20%, con picchi negativi del 5% nei paesi meno sviluppati. La maggior parte delle centrali elettriche di grandi dimensioni sono state costruite fra gli anni '50 e '60, e carenze nella loro manutenzione fanno si che molte di esse oggi producano energia solo per una frazione della loro capacità originaria.

Una più capillare diffusione dell'energia viene considerato uno degli elementi chiave nella lotta alla povertà e nel rilancio dell'economia dell'Africa, ed è fra gli obiettivi espliciti che le Nazioni Unite si sono poste rispetto allo sviluppo del continente nel nuovo millennio.

Per i paesi africani che stanno emergendo o cercano di emergere dalla condizione di sottosviluppo, in generale, l'utilizzo di combustibili fossili non viene considerato un'opzione percorribile per colmare le attuali lacune di approvigionamento energetico, data la sempre maggiore scarsità di tali risorse a livello planetario e le conseguenti complicazioni di ordine politico ed economico.

Il sistema di reti elettriche esistente raggiunge solo una piccola parte del territorio; sebbene alcuni progetti siano in corso per ampliare tale sistema, le caratteristiche demografiche dell'Africa, in cui la gran parte della popolazione è distribuita e dispersa in vaste aree rurali, rendono irrealistico ipotizzare che le reti fisse possano raggiungere capillarmente la popolazione. Questa distribuzione della popolazione è anche il motivo, per esempio, per cui la telefonia fissa in Africa ha una penetrazione enormemente inferiore a quella mobile.

In questo contesto, la soluzione energetica che appare più applicabile in Africa consiste nella produzione di energia attraverso piccoli impianti distribuiti sul territorio e destinati a soddisfare le esigenze locali, soluzione che è stata adottata anche in molte realtà rurali nel resto del mondo. La produzione energetica a partire da fonti rinnovabili (idroelettrica, eolica, solare, geotermica) sarebbe particolarmente conciliabile con le necessità di basso impatto ambientale proprie del mondo agricolo, ma anche di altri settore chiave dell'economia dei paesi africani, come il turismo. Questa linea di sviluppo energetico per l'Africa è sostenuta da numerose autorità nazionali e internazionali sia nella stessa Africa che nel resto del mondo.

Gli impianti per la produzione di energia solare ed eolica, in particolare, presentano numerose caratteristiche particolarmente adatte a una realtà demografica e geografica come quella delle grandi aree rurali dell'Africa subsahariana. Entrambi i tipi di impianti sono fortemente scalabili, e possono quindi essere impiegati per soddisfare le esigenze energetiche di comunità di diverse dimensioni, nonché adattati nel caso che tali esigenze mutino nel tempo (per esempio in seguito all'ingrandirsi di un insediamento). Inoltre, si tratta tipicamente in entrambi i casi di impianti modulari che possono subire guasti localizzati (per esempio la rottura di un pannello solare) senza perdere del tutto la propria funzionalità, caratteristica adatta all'impiego in località remote dove la manutenzione potrebbe essere sporadica e i tempi di intervento in caso di guasto non rapidi. Questa maggiore affidabilità degli impianti di questo tipo rispetto alle centrali elettriche più tradizionali li rende anche consigliabili in aree geografiche soggette a conflitti.

Molti paesi africani godono di un numero elevato di giorni di sole all'anno; oltre l'80% del territorio riceve quasi 2000 kw di energia solare all'ora per metro quadro. Uno studio recente mostra che un impianto solare che coprisse lo 0,3% della superficie del Nordafrica basterebbe a coprire il fabbisogno energetico dell'intera Unione Europea. Numerosi progetti per la produzione di energia solare, anche su grande scala, sono già in corso in molti paesi africani, inclusi Sudafrica e Algeria.

Sebbene l'energia solare sia usata in occidente per fornire energia a grandi agglomerati urbani, in Africa il suo impiego è particolarmente indicato per soddisfare fabbisogni energetici locali, per esempio relativi al rifornimento di energia elettrica per piccole comunità e per alimentare impianti di desalinazione, pompaggio e purificazione dell'acqua, contribuendo in questo modo a uno dei problemi più diffusi dell'Africa subsahariana, ovvero la scarsa disponibilità di acqua potabile incontaminata e di acqua per l'irrigazione. Il Kenya è un paese particolarmente adatto per fare da apripista in questo settore, essendo dotato di un ministero dell'agricoltura particolarmente ben finanziato ed efficiente, che ha dato tra l'altro vita a un importante centro per la ricerca agricola, il Kenya Agricultural Research Center. Nonostante i costi relativamente elevati di installazione e messa in opera di queste tecnologie, sulla lunga distanza esse risulterebbero più economiche di altre basate sui combustibili fossili. Insieme ad altre iniziative, come quelle portate avanti dalla rete SEARNET che diffonde presso gli agricoltori africani il know-how necessario per l'immagazzinamento di acqua piovana, l'uso di pompe idriche a energia solare potrebbe mutare radicalmente le condizioni di vita degli agricoltori di gran parte del continente. Iniziative basate sull'utilizzo di fonti idriche ed energetiche rinnovabili stanno emergendo in moltissimi paesi, inclusi Botswana, Etiopia, Kenya, Malawi, Ruanda, Tanzania, Uganda, Zambia e Zimbabwe.

Un impianto di pompaggio dell'acqua alimentato ad energia solare è stato installato nel 2004 a Kayrati, in Ciad, come risarcimento per la popolazione locale in cambio della terra sottratta all'agricoltura a favore della produzione petrolifera. In Sudan sono già presenti centinaia di stazioni di pompaggio simili, che hanno dimostrato la convenienza economica dell'operazion.

L'Africa dispone di una grande quantità di coste dove la disponibilità di energia eolica e di energia del moto ondoso sono abbondanti. Queste risorse, e in particolare quelle eoliche, si concentrano in corrispondenza di particolari elementi topografici come coste, catene montuose e altri canali naturali, e sono distribuite in modo molto meno omogeneo rispetto alla disponibilità di energia solare. Per esempio, mentre sulla costa occidentale il potenziale di produzione di energia eolica è stimato intorno ai 3.750 kw/h, l'Africa Centrale è da questo punto fortemente svantaggiata.

Attualmente, il più grande impianto per la produzione di energia eolica dell'Africa si trova a Koudia Al Baida, in Marocco; altri due grandi impianti stanno venendo creati a Tangeri e Tarfaya. Ci sono progetti in corso anche per una serie di grandi impianti presso Città del Capo, in Sudafrica.

Molti paesi africani, soprattutto in Africa orientale, hanno un elevato potenziale di produzione di energia geotermica. Particolarmente ricca da questo punto di vista è la zona di Rift Valley che si estende fra Eritrea, Etiopia, Gibuti, Kenya, Uganda e Zambia.

Finora, solo il Kenya ha iniziato a sfruttare il potenziale geotermico del suo territorio, che viene stimato intorno ai 2000 MWe. Il Kenya ha iniziato a produrre energia geotermica nel 1956, e ha realizzato il più grande impianto del continente, Olkaria II, gestito da Kengen, che amministra anche un impianto più vecchio, Olkaria I, e ne sta preparando un terzo, Olkaria III.

L'Etiopia dispone di un singolo impianto geotermico, ma non lo utilizza a pieno regime. Lo Zambia ha in progetto la costruzione di numerose centrali, ma al momento i lavori sono fermi per mancanza di finanziamenti. Eritrea, Gibuti e Uganda hanno appena iniziato a studiare in modo sistematico le possibilità offerte dal territorio.

Ci sono casi isolati significativi di uso di energia geotermica applicata all'agricoltura, come la fattoria Oserian in Kenya, dove vecchi impianti abbandonati dal gestore Kengen sono stati recuperati e vengono utilizzati per scaldare serre per la floricoltura. greenhouse temperatures.

I biocombustibili non sono considerati, in generale, una fonte energetica promettente per il futuro sviluppo dell'Africa, a causa dell'impatto ambientale. Combustibili di origine biologica sono comunque molto diffusi nell'Africa subsahariana, soprattutto per il riscaldamento delle abitazioni. Fa eccezione il Sudafrica, che ha infrastrutture energetiche più simili a quelle europee. L'uso che viene fatto di questo genere di combustibili in Africa è comunque estremamente inefficiente e contribuisce alla diffusione di malattie respiratorie.

Gli impianti per la produzione di energie rinnovabili hanno, in generale, un costo proibitivo per comunità come quelle delle zone rurali africane, dove non di rado il reddito medio è inferiore a 1 dollaro al giorno. Anche nell'ipotesi che tali impianti fossero forniti da terze parti, occorre considerare che l'approvigionamento elettrico delle zone rurali scarsamente popolate costituisce un tipo di investimento poco remunerativo e di scarso interesse per le società private. Di conseguenza, le strategie energetiche dei governi e delle comunità africane devono essere basati sull'identificazione di modalità e fonti di finanziamento.

Una proposta che è stata avanzata tra l'altro dal Programma delle Nazioni Unite per l'Ambiente (UNEP), con riferimento ai paesi africani produttori di petrolio come la Nigeria (o, più recentemente, il Ghana) è l'istituzione di un sistema di crediti per cui i paesi europei ripagherebbero i combustibili fossili di origine africana, almeno in parte, attraverso il finanziamento diretto o indiretto di progetti di approvigionamento energetico presso i paesi produttori di tali combustibili.

Il potenziamento delle strutture energetiche è anche un settore ideale per i finanziamenti da parte di organizzazioni politiche e ONG che si dedicano alla lotta contro la povertà, poiché costituisce un punto di partenza fondamentale per il rilancio di molti settori dell'economia nonché per la creazione di un sistema scolastico e universitario efficace. Inoltre, in questo settore è possibile contribuire direttamente attraverso l'invio di materiali anziché denaro, cosa che riduce il pericolo di usi impropri dei finanziamenti legati per esempio alla corruzione politica.

Sempre l'UNEP ha sviluppato un programma di prestiti mirati verso i paesi africani esplicitamente diretto alla creazione di impianti per la produzione di energia rinnovabile. Questo progetto ripeterebbe esperienze già concluse con successo in altri paesi, come l'Indian Solar Loan Programme che in India ha portato alla realizzazione di numerosi impianti solari. e anche già in alcune aree dell'Africa soprattutto settentrionale (Tunisia, Marocco, Kenya). Altre iniziative UNEP in Ghana, Kenya e Namibia hanno portato alla definizione di piani governativi per la politica ambientale rispetto al mutamento climatico. Fra questi si distingue in particolare il programma REED (Rural Energy Enterprise Development, "sviluppo dell'impresa energetica rurale") che finanzia gli imprenditori che producono energie pulite in diversi paesi dell'Africa occidentale e meridionale.

Gli impianti geotermici sono fra quelli che presentano costi iniziali di costruzione e messa in opera particolarmente proibitivi per i paesi poveri dell'Africa. La realizzazione di un sito può costare milioni di dollari ed essere un fallimento economico se la fonte di calore risulta inaffidabile. In ogni caso, il ritorno dell'investimento iniziale è sempre relativamente lento, tanto che il punto di break even può richiedere anni per essere raggiunto. I paesi che intendono percorrere questa via dovranno quindi disporre di finanziamenti internazionali significativi. Un esempio è il Kenya, in cui la produzione di energia geotermica è stata largamente finanziata dalla Banca Mondiale.

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Energie rinnovabili

Sezione laterale di una diga idroelettrica

Sono da considerarsi energie rinnovabili quelle forme di energia generate da fonti che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani" e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future.

Sono dunque generalmente considerate "fonti di energia rinnovabile" il sole, il vento, il mare, il calore della Terra, ovvero quelle fonti il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilità nel futuro, mentre quelle "non rinnovabili", sia per avere lunghi periodi di formazione di molto superiori a quelli di consumo attuale (in particolare fonti fossili quali petrolio, carbone, gas naturale), sia per essere presenti in riserve non inesauribili sulla scala dei tempi umana (in particolare l'isotopo 235 dell'uranio, l'elemento attualmente più utilizzato per produrre energia nucleare), sono limitate nel futuro.

La classificazione delle diverse fonti è comunque soggetta a molti fattori, non necessariamente scientifici, creando disuniformità di classificazione.

Una distinzione che spesso viene fatta in tale ambito è quella tra fonti rinnovabili "classiche" (essenzialmente idroelettrico e geotermia) e fonti rinnovabili "nuove" (anche dette "NFER"), tra cui vengono generalmente incluse l'energia solare, eolica e da biomassa.

Nell'ambito della produzione di energia elettrica le fonti rinnovabili vengono inoltre classificate in "fonti programmabili" e "fonti non programmabili', a seconda che possano essere programmate in base alla richiesta di energia oppure no. Secondo la definizione del Gestore Servizi Elettrici (GSE, anche conosciuto come GRTN), nel primo gruppo rientrano "impianti idroelettrici a serbatoio e bacino, rifiuti solidi urbani, biomasse, impianti assimilati che utilizzano combustibili fossili, combustibili di processo o residui", mentre nel secondo gruppo (non programmabili) si trovano "impianti di produzione idroelettrici fluenti, eolici, geotermici, fotovoltaici, biogas" .

Talvolta, in alcuni ambiti, anche risparmio energetico ed efficienza energetica sono considerate -per estensione - "fonti rinnovabili", sebbene a rigore tali tematiche facciano parte dell'utilizzo razionale dell'energia, e non della loro produzione. Taluni, ancora, considerano questi due aspetti, legati all'uso piuttosto che alla produzione, all'interno della categoria dell'energia sostenibile.

La tematica si intreccia anche con il problema del riscaldamento globale e delle emissioni di CO2: una definizione parallela di energie rinnovabili riguarda quindi anche il fatto che esse non contribuiscano all'aumento dell'effetto serra (pur fra difficoltà di effettiva verifica delle emissioni effettive e reali di tutta la filiera energetica/produttiva), sebbene anche in questo caso sia più rigoroso parlare di energia sostenibile, essendo l'accento posto sugli effetti ambientali della produzione di energia, piuttosto che sulle fonti da cui viene ottenuta.

A proposito della cosiddetta "termovalorizzazione" (cioè l'incenerimento) dei rifiuti, è da notare che solo in Italia (in violazione delle direttive europee in materia) viene considerata rinnovabile totalmente l'energia prodotta dalla termovalorizzazione laddove la UE considera invece "rinnovabile" solo la parte organica dei rifiuti (ovvero gli scarti biodegrabili). Fonte rinnovabile, per la UE, significa quindi riproducibile dal Sole attraverso la fotosintesi e la catena trofica.

Tale posizione è condivisa da gran parte dei movimenti ambientalisti, per i quali deve essere scartata da tale computo l'energia prodotta dai rifiuti solidi urbani, in quanto questi sono prodotti anche con materie prime fossili o prodotti sintetici non biodegradabili. La sola parte organica dei rifiuti sarebbe dunque da considerarsi realmente "rinnovabile".

Sono peraltro ormai noti da svariati decenni (ma finora di limitato utilizzo per problemi tecnici e di sicurezza) cicli di reazione nucleare "autofertilizzante" che, sfruttando il più abbondante uranio-238 (più del 99% del totale), promettono di prolungare la durata delle riserve di minerale. Analogo discorso può essere fatto a proposito dell'uso del torio-232, combustibile nucleare naturale più abbondante dell'uranio che sarebbe utilizzabile sia in reattori tradizionali che in autofertilizzanti. In prospettiva più lontana è anche allo studio lo sfruttamento l'energia nucleare da fusione nel ciclo del deuterio e trizio: prodotta a partire da elementi in pratica inesauribili in natura, è pertanto anche da considerarsi energia rinnovabile secondo la definizione data sopra.

Infine, una argomentazione per avallare non tanto la "rinnovabilità" quanto la "sostenibilità" dell'energia nucleare è la mancata produzione di anidride carbonica durante il processo di fissione nelle centrali nucleari. Viene tuttavia evidenziato che lo scavo del minerale, la sua raffinazione, l'arricchimento, il riprocessamento e lo stoccaggio delle scorie radioattive comportano comunque elevati consumi energetici e quindi una certa produzione di CO2, peraltro di difficile quantificazione. Prendendo dunque in considerazione tutta la filiera produttiva questa argomentazione viene parzialmente meno, anche se la quantità unitaria (per kW.h prodotto) di CO2 immessa nell'ambiente dal ciclo produttivo è comunque nettamente inferiore a quella di fonti rinnovabili come solare ed eolico.

Anche sulla classificazione dell'energia geotermica non esiste uniformità di giudizio, in quanto è stata rilevata e osservata la possibilità di esaurimento di un campo geotermico. Inoltre la produttività dei pozzi tende a diminuire nel tempo, anche del 30% in dieci anni.

Le fonti rinnovabili generalmente dette "classiche" sono quelle che vengono sfruttate per la produzione di energia elettrica fin dall'inizio dell'età industriale. Le prospettive di uso futuro dipendono dall'esplorazione delle risorse potenziali disponibili, in particolare nei paesi in via di sviluppo e dalle richieste in relazione all'ambiente e all'accettazione sociale.

Tra le più antiche si trovano certamente le centrali idroelettriche, che hanno il vantaggio di avere lunga durata (molte delle centrali esistenti sono operative da oltre 100 anni). Inoltre le centrali idroelettriche sono pulite e hanno poche emissioni. Tuttavia si è scoperto che le emissioni sono apprezzabili soltanto se associate con bacini poco profondi in località calde (tropicali), sebbene in generale le centrali idroelettriche producano molte meno emissioni nel loro "ciclo vitale" rispetto agli altri tipi di produzione di energia. Altre critiche dirette alle grosse centrali idroelettriche a bacino includono lo spostamento degli abitanti delle zone in cui si decide di fare gli invasi necessari alla raccolta dell'acqua e il rilascio di grosse quantità di biossido di carbonio durante la loro costruzione e l'allagamento della riserva.

L'energia prodotta da fonte idroelettrica, che ebbe un ruolo fondamentale durante la crescita delle reti elettriche nel XIX e nel XX secolo, sta sperimentando una rinascita della ricerca nel XXI secolo. Le aree con più elevata crescita nell'idroelettrico sono le economie asiatiche in forte crescita, con la Cina in testa; tuttavia anche altre nazioni asiatiche stanno installando molte centrali di questo tipo. Questa crescita è guidata dai crescenti costi energetici e il desiderio diffuso di generazione energetica "in casa", pulita, rinnovabile ed economica.

Le centrali geotermiche possono funzionare 24 ore al giorno, fornendo un apporto energetico di base e nel mondo la capacità produttiva potenziale stimata per la generazione geotermica è di 85 GW per i prossimi 30 anni. Tuttavia l'energia geotermica è accessibile soltanto in aree limitate del mondo, che includono gli Stati Uniti, l'America centrale, l'Indonesia, l'Africa orientale, le Filippine e l'Italia. Il costo dell'energia geotermica è diminuito drasticamente rispetto ai sistemi costruiti negli anni '70. La generazione di calore per il riscaldamento geotermico può essere competitiva in molti paesi in grado di produrlo, ma anche in altre regioni dove la risorsa è a una temperatura più bassa.

Il mercato per le tecnologie delle NFER è forte e in crescita principalmente in paesi come la Germania, la Spagna, gli Stati Uniti e il Giappone. La sfida è allargare le basi di mercato per una crescita continuativa in tutto il mondo. La diffusione strategica in un paese non solo riduce i costi della tecnologia per gli utenti locali, ma anche per quelli negli altri paesi, contribuendo a una riduzione generale dei costi e al miglioramento delle prestazioni.

I sistemi di riscaldamento solare sono tecnologie di seconda generazione ben conosciute e generalmente consistono di collettori termici solari, un sistema fluidodinamico per trasferire il calore dal collettore al punto di utilizzo e un serbatoio o una cisterna per lo stoccaggio del calore per usi successivi. Tali sistemi possono essere usati per riscaldare l'acqua domestica, quella delle piscine o per riscaldare ambienti. Il calore può anche essere usato per applicazioni industriali o come sorgente energetica per altri usi, come i dispositivi di raffreddamento. In molte zone climatiche un sistema di riscaldamento solare può fornire una percentuale molto alta (dal 50 al 75%) dell'energia necessaria a riscaldare l'acqua domestica.

Negli anni '80 e nei primi anni '90 la maggior parte dei moduli fotovoltaici fornivano energia elettrica soltanto per le regioni isolate (non raggiungibili dalla rete elettrica), ma circa dal 1995 gli sforzi industriali si sono concentrati in modo considerevole sullo sviluppo di pannelli fotovoltaici integrati negli edifici e centrali allacciate alla rete elettrica. Attualmente la centrale fotovoltaica più grande del mondo si trova in Germania (Waldpolenz) con 30 MW di picco e un progetto di estensione a 40 MW, mentre quella più grande del nord America si trova presso la Nellis Air Force Base (15 MW). Ci sono proposte per la costruzione di una centrale solare nel Victoria in Australia, che diverrebbe la più grande al mondo con una capacità produttiva di 154 MW. Altre grosse centrali fotovoltaiche, progettate o in costruzione, includono la centrale elettrica "Girrasol" (da 62 MW), e il "Parco Solare di Waldpolenz" in Germania (da 40 MW).

Alcune delle rinnovabili di seconda generazione, come l'eolico, hanno grossi potenziali di crescita e hanno già raggiunto dei bassi costi di produzione, comparabili con quelli delle altre fonti di energia. Alla fine del 2006 la capacità di produzione mondiale tramite generatori eolici era di 74,223 megawatt e nonostante attualmente fornisca meno dell'1% del fabbisogno mondiale, produce circa il 20% dell'elettricità in Danimarca, il 9% in Spagna e il 7% in Germania. Tuttavia esistono alcune resistenze al posizionamento delle turbine in alcune zone per ragioni estetiche o paesaggistiche. Inoltre in alcuni casi potrebbe essere difficile integrare la produzione eolica nelle reti elettriche a causa dell'"aleatorietà" dell'approvvigionamento fornito.

Il Brasile ha uno dei più grandi programmi per l'energia rinnovabile al mondo, coinvolgendo la produzione di bioetanolo dalla canna da zucchero e l'etanolo ora fornisce il 18% del carburante automobilistico. Come risultato, assieme allo sfruttamento delle locali profonde riserve petrolifere, il Brasile, che in passato doveva importare una grande quantità di petrolio necessario al consumo interno, ha recentemente raggiunto la completa autosufficienza petrolifera.

La maggior parte delle automobili usate oggi negli Stati Uniti possono utilizzare miscele fino al 10% di etanolo, e i costruttori di motori stanno già producendo veicoli progettati per utilizzare miscele con percentuali più elevate. La Ford, la Daimler AG e la General Motors sono tra le compagnie produttrici di automobili, camion e furgoni "flexible-fuel" (letteralmente a "carburante flessibile") che utilizzano miscele di benzina e etanolo dalla benzina pura sino all'85% di etanolo (E85). Dalla metà del 2006 sono stati venduti circa sei milioni di veicoli E85 compatibili negli Stati Uniti.

Le tecnologie che sono ancora in corso di sviluppo includono la gassificazione avanzata delle biomasse, le tecnologie di bioraffinazione, le centrali solari termodinamiche, l'energia geotermica da rocce calde e asciutte (Hot-dry-rocks) e lo sfruttamento dell'energia oceanica. Tali tecnologie non sono ancora completamente testate o hanno una commercializzazione limitata. Molte sono all'orizzonte e potrebbero avere un potenziale comparabile alle altre forme energetiche rinnovabili, ma dipendono ancora dal dover attrarre adeguati investimenti in ricerca e sviluppo.

Secondo l'IEA, le nuove tecnologie bioenergetiche (biocarburanti) che si stanno sviluppando oggi, in particolare le bioraffinerie per l'etanolo dalla cellulosa, potrebbero permettere ai biocarburanti di giocare un ruolo molto più importante nel futuro di quanto si pensasse in precedenza. L'etanolo da cellulosa si può ottenere da materia organica di piante composta principalmente da fibre di cellulosa non commestibili che ne formano gli steli e i rami. I residui delle coltivazioni (come i gambi del mais, la paglia del grano e del riso), gli scarti di legno e i rifiuti solidi cittadini sono sorgenti potenziali di biomassa di cellulosa. Colture dedicate alla produzione energetica, come il panicum virgatum, sono promettenti fonti di cellulosa che possono essere sostenibilmente prodotte in molte regioni degli Stati Uniti.

Le centrali solari termodinamiche sono state rese operative commercialmente con successo in California alla fine degli anni '80, comprendendo la più grande centrale solare di ogni genere, le centrali del gruppo Solar Energy Generating Systems da 350 MW totali. La Nevada Solar One è un'altra centrale da 64 MW recentemente aperta. Altre centrali solari paraboliche proposte sono le due da 50 MW in Spagna e una da 100 MW in Israele.

In termini di sfruttamento dell'energia degli oceani, un'altra delle tecnologie di terza generazione, il Portogallo ha la prima centrale a onde marine commerciale al mondo, l'Aguçadora Wave Park, in costruzione dal 2007. La centrale userà inizialmente tre macchine Pelamis P-750 in grado di generare 2,25 MW e i costi sono stimati intorno agli 8,5 milioni di euro. Nel caso si rivelasse un successo, altri 70 milioni di euro saranno investiti prima del 2009 in altre 28 macchine per generare 525 MW. Sono stati annunciati in Scozia nel febbraio del 2007 finanziamenti per una centrale a onde marine dal Governo scozzese, per un costo di oltre 4 milioni di sterline, come parte di un pacchetto di investimenti di 13 milioni di sterline per l'energia oceanica in Scozia. La centrale sarà la più grande al mondo con una capacità di 3 MW generata da quattro macchine Pelamis..

Nel 2007 la prima centrale al mondo ad energia mareomotrice di concezione moderna viene installata nello stretto di Strangford Lough in Irlanda (sebbene in Francia una centrale di questo tipo, con sbarramento, fosse gia in funzione negli anni '60). Il generatore sottomarino da 1,2 MW, parte dello schema per il finanziamento per l'ambiente e le energie rinnovabili nell'Irlanda del nord, approfitterà del veloce flusso di marea (fino a 4 metri al secondo) nel braccio di mare. Anche se ci si aspetta che il generatore produca abbastanza energia per rifornire un migliaio di case, le turbine avranno un impatto ambientale minimo, poiché saranno quasi completamente sommerse e il movimento dei rotori non costituisce un pericolo per la fauna selvatica poiché girano a una velocità relativamente bassa.

I pannelli solari che usano la nanotecnologia, che può costruire circuiti a partire da singole molecole di silicio, potrebbero costare la metà delle tradizionali celle fotovoltaiche, secondo quanto dicono i dirigenti e gli investitori coinvolti nello sviluppo dei prodotti. La Nanosolar si è assicurata investimenti per oltre 100 milioni di dollari per costruire una fabbrica per pellicole sottili per pannelli solari. La centrale della compagnia prevede una capacità produttiva di 430 MWp (Megawatt di picco) di celle solari per anno. La produzione commerciale è cominciata e i primi pannelli sono stati ordinati dai clienti alla fine del 2007.

Per lungo tempo (fino a circa i primi anni '60) la produzione energetica italiana è stata in larga parte rinnovabile, grazie in particolare alle centrali idroelettriche dell'arco alpino e, in misura minore, dell'Appenino (oltre a quote minori relative alla geotermia in Toscana). Oggi tuttavia, a causa dell'accresciuta richiesta di energia, nonché al quasi esaurimento della possibilità di nuove grandi installazioni idroelettriche, le rinnovabili rappresentano solo quote marginali della produzione.

Nel 2006 l'Italia ha prodotto circa 49,4 TWh di elettricità da fonti rinnovabili, pari al 14,5% del totale di energia elettrica richiesta, con il 10,7% proveniente da fonte idroelettrica e la restante parte data dalla somma di geotermico, eolico e combustione di biomassa o rifiuti. Con tali valori, circa il 90% della produzione rinnovabile è prodotto con impianti definiti "programmabili".

Con tali valori, l'Italia risulta essere il quarto produttore di elettricità da fonti rinnovabili nell'UE-15, seppur ancora lontana dagli obiettivi comunitari previsti, che prevedono la produzione del 22% di energia richiesta da fonte rinnovabile entro il 2010.

È da notare, tuttavia, che negli ultimi anni la produzione rinnovabile italiana è cresciuta molto poco o si è mantenuta pressoché stabile, nonostante una forte crescita della fonte eolica (seppur con basse percentuali), a causa di una sostanziale stasi della preponderante produzione idroelettrica, di fatto quasi giunta alla saturazione del potenziale economicamente sfruttabile. A ciò si deve aggiungere che, come detto, l'Italia a differenza di quanto avviene nel resto dell'UE, è l'unica a considerare l'energia prodotta da termovalorizzazione come interamente rinnovabile.

Inoltre, nonostante gli incentivi, l'Italia deve anche fare i conti con ritardi legislativi e di adeguatezza delle reti di distribuzione.

Sono fonti di energia che possono permettere uno sviluppo sostenibile all'uomo, senza che si danneggi la natura e per un tempo indeterminato. Alcune di questi tipi di energia (in particolare quella solare) possono essere microgenerate, ossia prodotte in piccoli impianti domestici che possono soddisfare il bisogno energetico di una singola abitazione o piccolo gruppo di abitazioni. Questo permette di risparmiare l'energia che si perde nella fase di distribuzione di energia elettrica, per esempio sugli elettrodotti, sebbene comporti anche la necessità di ridefinire la struttura della rete elettrica nazionale.

Si deve comunque ricordare che è ancora oggetto di discussione il fatto che sia realmente possibile soddisfare tutto l'attuale fabbisogno energetico del pianeta solo con il potenziale energetico proveniente da fonte rinnovabile.

Rinnovabile e sostenibile sono concetti che vengono spesso confusi. Il fatto che un'energia sia rinnovabile non significa necessariamente che questa sia anche sostenibile; un esempio di tale differenza può essere visto nelle centrali legate a grandi bacini idroelettrici (come ad esempio la Diga delle Tre Gole, contestata da alcuni movimenti ambientalisti).

La direttiva intende principalmente promuovere un maggiore uso di fonti energetiche rinnovabili nella produzione di elettricità ma non istituisce un regime di sostegno finanziario al riguardo. Entro il mese di ottobre 2005 la Commissione presenterà una relazione sui vari regimi di sostegno vigenti negli Stati membri e, se del caso, correderà tale relazione di una proposta di quadro comunitario per l'elaborazione di regimi di incentivazione per l'energia prodotta da fonti rinnovabili, come ad esempio i «certificati verdi». Per quanto riguarda l'ammissibilità agli incentivi previsti per le fonti di energia rinnovabili, le disposizioni della direttiva 2001/77/CE si limitano a stabilire che il regime di sostegno deve esplicarsi «nel rispetto degli articoli 87 e 88 del trattato». La normativa nazionale che annovera i rifiuti non biodegradabili tra le fonti di energia rinnovabili deve pertanto essere conforme alle norme della disciplina comunitaria degli aiuti di Stato per la tutela dell'ambiente (2). Risulta chiaro che le disposizioni specifiche della disciplina comunitaria relative agli aiuti destinati alle fonti energetiche rinnovabili (punti E.1.3 e E.3.3) sono applicabili soltanto alle fonti rinnovabili che rispondono alla definizione dell'articolo 2 della direttiva 2001/77/CE (cfr. punto 6 e nota a piè di pagina 7 della disciplina comunitaria). Le suddette disposizioni non si applicano pertanto agli aiuti per la produzione di energia da rifiuti non biodegradabili. Tali aiuti possono tuttavia essere conformi alle disposizioni relative agli aiuti al funzionamento concessi per la gestione dei rifiuti (punto E.3.1 della disciplina comunitaria degli aiuti di Stato per la tutela dell'ambiente). Gli obiettivi della direttiva 2001/77/CE vanno considerati congiuntamente ai principi stabiliti dalla strategia comunitaria in materia di gestione dei rifiuti. Le disposizioni nazionali che prevedono aiuti non differenziati (riguardanti quindi anche la frazione non biodegradabile) per l'incenerimento dei rifiuti devono dimostrare che sono compatibili con il principio della prevenzione della produzione di rifiuti e che non costituiscono un ostacolo al reimpiego e al riciclaggio dei rifiuti stessi. La Commissione esaminerà attentamente le disposizioni legislative, regolamentari ed amministrative messe in applicazione dagli Stati membri per conformarsi alla direttiva 2001/77/CE. (1)Per «biomassa» si intende la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall'agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani .

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Risorse e consumo di energia nel mondo

Consumo di energia mondiale, 1970-2025. Fonte: International Energy Outlook 2004.

Il consumo di energia mondiale è una misura dell'utilizzo dell'energia, come ad esempio quella prodotta dal carburante o dall'elettricità. Essenzialmente la voce consumo di energia cerca di quantificare i processi dinamici che danno luogo ad un aumento dell'entropia.

Per potere comparare direttamente le risorse energetiche del mondo, ed il consumo di energia delle nazioni, questa voce di avvale delle unità del sistema SI e dei prefissi SI e misure della fornitura di energia/tempo (potenza) in watts (W) e le quantità nette di energia in joules (J). Un watt equivale alla fornitura di un joule in un secondo (potenza=lavoro/tempo).

Nel 2004, il consumo mondiale medio totale dell'umanità era pari a 15 TWh (= 1.5 x 1013 Wh) che per un 86,5% proveniva dai combustibili fossili . Questo equivale a 0,5 ZJ (= 5 x 1020 Joule) per anno, anche se vi è un'incertezza di almeno il 10% nei valori del consumo energetico totale del mondo. Non tutte le economie del mondo tengono registri dei loro consumi energetici con lo stesso rigore, e l'esatto contenuto di energia di un barile di petrolio o di una tonnellata di carbone varia in rapporto alla sua qualità.

La maggior parte delle risorse energetiche del mondo hanno come fonte prima i raggi solari che colpiscono la supeficie terrestre - e negli eoni quell'energia si è conservata indirettamente sotto forma di energia fossile (bitume, carbone, gas, idrati, petrolio) oppure come energia direttamente impiegabile (ad.esempio i venti si formano in seguito a complessi fenomeni di riscaldamento nelle zone soleggiate e di convezione nelle zone fredde, il tutto abbinato alla rotazione terrestre). Anche l'energia idroelettrica deriva dall'energia solare che provoca evaporazione dell'acqua e condensazione dell'acqua quando le nuvole incontrano l'aria di fronti climatici freddi o quando risalgono alte montagne. Il vapor d'acqua salendo in quota acquisisce una certa energia potenziale che cede in parte alle piogge ed ai corpi acquosi siti in quote elevate.

Il termine costante solare (in inglese solar constant) definisce la quantità di radiazione elettromagnetica solare che arriva per unità di superficie, misurandola a livello della superficie esterna dell'atmosfera terrestre, da un aereo perpendicolare ai raggi. La costante solare include tutti i tipi di radiazione solare, non soltanto la luce visibile. Il suo valore è stato misurato da satelliti a circa 1.366 watt per metro quadro, anche se può variare di circa lo 6,9% durante l'anno - da circa 1.412 W/m2 a gennaio a 1.321 W/m2 a luglio, questo dovuto alla variazione della distanza della terra dal sole, oltre ad una lieve variazione della luminanza solare di poche parti su mille da un giorno all'altro. Per l'intero globo terrestre, che ha una sezione di taglio di 127.400.000 km², la potenza fornita dall'energia solare é di 1.740 × 1017 Watt, con una variazione del +/- 3,5%.

Le stime sulle risorse energetiche rimanenti nel mondo variano, ed é stato calcolato che le risorse di combutibili fossili totalizzino uno stimato di 0,4 Yottajoules (1 YJ = 1024 J) e che le risorse disponibili di combustibile nucleare come l'uranio superino i 2,5 YJ. Le riserve di combustibili fossili dovrebbero essere di 0,6-3 YJ se gli estimi delle riserve di clatrati di metano sono accurate e se il loro sfruttamento divenisse tecnicamente possibile.

Principalmente grazie al Sole, il mondo possiede anche un flusso di energia rinnovabile utilizzabile, che eccede i 120 petawatt (pari ad 8.000 volte gli utilizzi totali del 2004), o 3,8 YJ/anno, rendendo così minuscole tutte le risorse non-rinnovabili.

Sin dall'inizio della rivoluzione industriale, il consumo di energia nel mondo é cresciuto ad un ritmo sostenuto. Nel 1890 il consumo di carburanti fossili eguagliava approssimativamente la quantità di combustibile da biomassa che veniva bruciato nelle case e dall'industria. Nel 1900, il consumo di energia globale ammontava a 0,7 Terawatt (0,7 volte 1012 watt).

Negli ultimi quarant'anni, l'utilizzo assoluto dei combustibili fossili é aumentato con continuità e la loro quota percentuale dell'energia fornita é aumentata.

Il ventesimo secolo vide un rapido incremento, di circa venti volte, nell'utilizzo dei combustibili fossili. Tra il 1980 e il 2004, la crescita mondiale della loro produzione-consumo è stata del 2% annuo circa.

Il carbone ha mosso la rivoluzione industriale nei secoli XVIII, XIX e buona parte del XX. Il carbone può essere utilizzato nelle caldaie per produrre calore per vari usi e riscaldando l'acqua, vapore in pressione per muovere la turbina a vapore. L'utilizzo più classico è quello della locomotiva a vapore, mossa dal motore a vapore. Successivamente sono state introdotte le turbine a vapore, che sin dai primi anni del novecento sono servite per generare energia elettrica e nella propulsione delle turbonavi (decisivo è stato l'abbandono del carbone in favore del petrolio nelle corazzate britanniche, che grazie al petrolio, con la stessa turbina a vapore potevano navigare ad una velocità superiore).

Negli ultimi tre anni, il carbone, che é una delle fonti energetiche più inquinanti (sia nel processo di estrazione, che durante la sua combustione perché emette moltissima CO2 e spesso anche anidride solforosa, oltre a metalli pesanti), é diventata la fonte a maggior crescita come consumi.

Nel mondo il 25% dell'energia elettrica viene prodotta in impianti a carbone, di questo carbone il 60% e' consumato dai paesi dell'Asia, ed i consumi della Cina ammontano al 46% del totale del carbone prodotto. Molti affermano che ogni giorno, in Cina, si innaugura una nuova centrale termica a carbone.

Uno dei modi per rendere marginalmente più pulite le emissioni delle centrali a carbone, è quello di deviare le emissioni di CO2, CO, Cx, H2 ed H2O, CH4, prodotti dalla combustione del carbone (syngas, da produrre in ambiente povero di N2), verso la reazione con idrogeno in ambiente riducente (H2 prodotto per elettrolisi, oppure nei reattori nucleari ad alta temperatura), con produzione di acqua, metano (CH4) e metanolo (CH3-OH), da destinare a miscele (fino al 85% di metanolo) da utilizzare come carburante assieme alla benzina, oppure trasformandolo in etere-dimetilico (buon addittivo per il gasolio), o per altri utilizzi nel quadro generale della economia a metanolo.

Con la diffusione dei mezzi di trasporto terrestri, marittimi ed aerei, nonché i razzi spaziali, il petrolio è diventato il carburante dominante durante il ventesimo secolo. In alcune forme quali l'olio combustibile per la produzione di elettricità, il bitume e l'asfalto per le strade o anche le materie plastiche, il petrolio ha dominato e domina tuttora il mondo moderno.

La crescita del petrolio come combustibile fossile più importante venne inoltre consolidata dalla sostenuta caduta del suo prezzo (in dollari costanti) che iniziò nel 1920 per finire nel 1973. Dopo lo shock petrolifero del 1973 e quello del 1979, (che vide crescere il prezzo del petrolio da 5 a 45 dollari americani per barrile), iniziò un lento ed incostante allontanamento dall'economia del petrolio. Nella maggior parte dei paesi dell'OCSE, il carbone, il nucleare, e l'idroelettrico divennero i combustibili di scelta per la generazione di elettricità ed alcune misure di conservazione aumentarono l'efficienza energetica.

In Italia, dal momento che esistono molte raffinerie di petrolio che lo processano per produrre benzina per l'autoconsumo ed esportazione all'estero, la grande disponibilità di residui, sotto forma di olio combustibile, adatto ai motori marini ed all'essere bruciati per generare elettricità, diede luogo ad una persistenza nella generazione di elettricità dal petrolio.

Ammettendo che il tasso ed il tipo di consumi energetici possa rimere costante, alcuni studiosi affermano che il petrolio (da fonti convenzionali) finirà in 35 anni ed il carbone in 200 anni. Nella pratica nessuna delle risorse arriverà ad esaurirsi del tutto, perché via a via che si esauriscono, come afferma la teoria del picco di Hubbert, lo squilibrio tra l'eccesso di domanda e la scarsa offerta e l'inaffidabilità della risorsa petrolifera causerà un'impennata dei prezzi, con diversificazione e crollo dei consumi e dunque della produzione, che diminuirà fino ad un punto dove le risorse petrolifere saranno destinate ad un mercato residuale (petrolchimica: fertilizzanti, pesticidi, plastiche, vernici; benzina e diesel per macchine storiche; asfalto per le strade, ecc.) che non potrà essere sostituito con altre fonti, e che forse sparirà improvvisamente per la non convenienza di mantenere impianti di raffinazione e distributori.

Nel 2005 l'energia nucleare totalizzava lo 6,3% della forniture primarie totali.

La produzione di potenza elettro-nucleare nel 2006 ammontava a 2.658 TWh, che era pari allo 16% della produzione di enegia elettrica mondiale. Nel Novembre 2007, nel mondo vi erano 439 reattori in funzione (104 USA, 59 Francia, 55 Giappone, 31 Russia), con una capacità totale di 372.002 MWe, questa produzione copre il 6,4% di tutta la energia prodotta nel mondo, e il 15% dell’energia elettrica mondiale. Inoltre si costruivano 33 reattori, 94 reattori erano pianificati e 222 reattori erano stati proposti. tra le nazioni che attualmente non utilizzano l'energia nucleare, 25 paesi stanno costruendo i loro primi reattori, oppure eseguono studi di fattibilità.

Al ritmo attuale di consumo, l’uranio delle odierne miniere andrà in esaurimento nel 2055, con l'aggiunta delle nuove centrali questo avverrà molto prima. Secondo la AIEA (agenzia internazionale energia atomica) le riserve di uranio sono di 4,7 milioni di tonnellate e si trovano in Australia (28%), Kazakistan (18%) e Canada (12%) Il costo spot, cioè per contratti a breve termine (che rappresentano meno del 20% del mercato) del U3O8 dal 2005 al 2008 si è all'incirca triplicato (da 20 a 65 dollari a libbra) ed è soggetto a forti fluttuazioni di mercato ; il prezzo EURATOM per contratti a lungo termine ha subito finora aumenti molto minori ma con un trend in ascesa in considerazione dell'aumento dei prezzi spot. Deve essere inoltre evidenziato come ad oggi il materiale estratto da miniera contribuisca solo per il 55% circa alle richieste provenienti dal mercato, il resto essendo coperto da materiale proveniente dallo smantellamento di armamenti nucleari.

D'altro canto, i costi del minerale d'uranio sono negligibili di fronte al costo di costruzione, gestione e smantellamento del reattore. Questo è vero specialmente se si impiegano reattori autofertilizzanti, oppure il CANDU funzionante con il torio. In un'ottica a lungo termine, l'uranio e/o il torio possono essere estratti dall'acqua di mare sottoposta a evaporazione o a elettrolisi per altri motivi .

Nel 2004, le energie rinnovabili fornivano attorno al 7% dell'energia consumata nel mondo. Il settore delle energie rinnovabili é cresciuto significativamente dagli ultimi anni del ventesimo secolo, e nel 2005 il totale delle nuove inversioni era stimato attorno 38 miliardi (38 x 109) di dollari USA. La Germania e la Cina guidano la graduatoria, con investmenti di circa $ 7 miliardi ognuna, seguiti dagli Stati Uniti, dalla Spagna, dal Giappone, e dall'India. Questo ha comportato l'aggiunta di 35 GW di energia rinnovabile di picco durante l'anno.

Nel mondo la produzione di energia idroelettrica raggiunse i 816 GW nel 2005, consistendo di 750 GW degli impianti maggiori, e 66 GW dell installazioni mini-idroelettriche. Molte grosse dighe con una capacità produttiva che totalizza i 10,9 GW sono state aggiunte dalla Cina, dal Brasile e dall'India nel corso dell'anno 2005, ma vi é stata una crescita molto più veloce (8%) nel cosiddetto "small hydro", che vede l'aggiunta di 5 GW, principalmente in Cina, dove circa il 58% degli impianti mini-idroelettrici si localizzano.

Nell'Occidente, anche se il Canada è il maggiore produttore di energia idroelettrica nel mondo, la costruzione di grossi impianti idroelettrici ha subito una stagnazione a causa di preoccupazioni di tipo ambientalista. La tendenza odierna sia nel Canada che negli Stati Uniti propende verso il microidroelettrico perché ha un impatto ambientale irrilevante e rende possibile sfruttare molti più siti per la generazione di energia. Nella sola regione canadese della British Columbia le stime sono che il microidroelettrico riuscirà a più che radoppiare la produzione di energia nella provincia.

Fino alla fine del diciannovesimo secolo le biomasse erano il combustibile predominante, ed attualmente mantengono soltanto una piccola porzione della fornitura di energia mondiale. L'elettricità prodotta da sorgenti di biomassa era stimata a circa 44 GW per il 2005. La generazione di elettricità da biomasse e aumentata più del 100% in Germania, Ungheria, Paesi Bassi, Polonia e Spagna. Inoltre, ulteriori 220 GW circa sono stati usati per il riscaldamento (nel 2004), portando il totale di energia consumata da biomasse attorno ai 264 GW. L'utilizzo mondiale delle biomasse, nella cottura dei cibi e nel riscaldamento domestico, è molto difficile da valutare e dunque viene escluso da questo studio.

La produzione mondiale di bioetanolo, da destinare a combustibili per autotrazione, aumentò del 8% nel 2005 per raggiungere i 33 miliardi di litri (8,72 bilioni di gal US), registrando il maggior incremento negli Stati Uniti, che raggiunsero così i livelli di produzione e consumo esistenti in Brasile. La produzione di biodiesel aumentò del 85% a 3,9 miliardi di litri (1,03 bilioni di gal US), rendendola nel 2005 la risorsa rinnovabile a più rapida crescita sul mercato. Più del 50% della produzione di biodiesel avviene in Germania.

Secondo l'agenzia GWEC, la capacità installata di energia eolica aumentò del 25,6% nel periodo tra la fine del 2005 fino a quella del 2006, raggiungendo il totale di 74 GW, registrando più della metà dell'incremento in soli quattro paesi: Germania (20.621 MW di capacità eolica totale nel 2006), Spagna (15.515 MW nel gennaio 2008), Stati Uniti (16.800 MW nel 2008) ed India (7.660 MW nel 2007). Il raddoppio della capacità generativa richiese circa tre anni e mezzo. La capacità totale installata è circa tre volte quella della media reale dell'elettricità eolica prodotta dal momento che la capacità nominale rappresenta la massima produzione di picco; la vera produzione elettrica media é generalmente attorno al 25-40% della capacità nominale, situazione che in inglese viene definita en:capacity factor. Ad esempio, una turbina da 1 megawatt con un "capacity factor" del 35% non produrra 8.760 megawattora in un anno (1x24x365), ma soltanto 0.35x24x365 = 3,066 MWh, con una media di 0,350 MW. Sono disponibili dati on-line per alcune localita, ed il fattore di capacita' puo essere calcolato dal lavoro elettrico fornito nel totale di un anno.

Grazie ai recenti sviluppi tecnologici l'energia eolica inizia ad essere economicamente vantaggiosa. Il costo di installazione è relativamente basso (circa 1,5€ per Watt, se raffrontato ad altre tecnologie come ad esempio il fotovoltaico (circa 5€ per Watt). oppure il nucleare (circa 2 a 6 € per Watt, a seconda del tipo d'impianto e coinvolgimento dei militari nei costi).

In alcuni paesi come la Danimarca l'elettricita' prodotta con l'eolico ha raggiunto il 23% del fabbisogno nazionale. All'avanguardia sono anche la Spagna 9% e la Germania 7%. L'Italia è settima nella classifica delle nazioni con le maggiori capacità installate. Tra il 2000 e il 2006, la capacità mondiale installata è quadruplicata.

Negli USA, attualmente si calcola che un aerogeneratore di ultima generazione (da 3 Mw di picco, costo 3-6 milioni di dollari, altezza 100 m.) posto in zone agricole ventose come il Nord e Sud Dakota, il Kansas, oppure il Texas, possa generare 300.000 $ di energia elettrica all'anno. Se consideriamo attorno all'aerogeneratore, un'area "di rispetto" di 4 ettari (40.000 m2), coltivata a mais da destinare a bioetanolo, si calcola che questi 4 ettari produrranno circa 2000 litri di etanolo, vendibili a 1000-2000 $ (con uso intensivo di carburante, manodopera e macchine agricole) .

Nel 2008 il Fondo di Inversioni della Corona Britannica, che possiede le aree marittine della Gran Bretagna, fino a ~20 km dalla costa, con il programma Clipper's Britannia Project, ha deciso di investire in giganteschi aerogeneratori, di potenza superiore ai 5 MW.

L'uso dell'energia solare durante il 2005 ammontava a 93,4 GW; nostante questo, la quantità di energia solare teoricamente sfruttabile, che investe la superficie terrestre è pari a 3,8 YJ/anno (120.000 TW). Soltanto una piccola frazione delle risorse disponibili sarebbero sufficienti a sostituire interamente i combustibili fossili e l'energia nucleare come fonte energetica.

Nel 2005 l'elettricità da fotovoltaico connesso in griglia era il tipo di energia rinnovabile che cresceva più velocemente, dopo il biodiesel. Nello stesso anno il consumo d'energia fotovoltaica aumentò del 55% rispetto al 2004, portando la capacità installata a 3,1 GW. Circa metà dell'incremento si è verificato in Germania, attualmente il maggiore consumatore mondiale di elettricità fotovoltaica (seguito dal Giappone). E stato stimato che esistano ulteriori 2,3 GW di energia prodotti fuori dalla griglia della distribuzione elettrica, portando il totale a 5,4 GW.

Per la fine del 2007 si stimava che la potenza elettrica totale da fotovoltaico installata superasse i 9 GWe, e proiezioni ottimistiche che prevedono aiuti pubblici (e salita dei prezzi del petrolio) stimano che nel 2012 l'elettricità da fotovoltaico prodotta nel mondo superi i 44 GWe (pari a 44 reattori nucleari da 1000 MWe).

Il consumo annuo di acqua calda da solare ed il riscaldamento solare è stato stimato come pari a circa 88 GWt (gigawatt termici) nel 2004. Da questo calcolo si esclude il naturale riscaldamento che subiscono le piscine non coperte da tetti di vetri o altra copertura.

L'energia geotermica viene utilizzata commercialmente in più di 70 paesi. Verso la fine del 2005, la richiesta mondiale di elettricità ha raggiunto i 9,3 GW, con ulteriori 28 GW usati direttamente come fonte di calore per il riscaldamento. Se il calore ricuperato dalle pompe di calore poste al suolo viene incluso, l'utilizzo della geotermia non ai fini della generazione di elettricità si stima che superi i 100 GW.

Vedi anche: Energy by country (EN) Il consumo di energia delle nazioni correla ampiamente con il PIL, anche se esiste una differenza significativa tra i livelli di consumo dell'energia in paesi industriali ad alto reddito come gli Stati Uniti d'America (11,4 kW per persona) ed il Giappone e la Germania (6 kW per persona). Il Canada ha il maggiore consumo pro-capite. Si registra costantemente un minore consumo di energia nei paesi in via di sviluppo e nelle economie sotto-sviluppate. Nei paesi in via di rapido sviluppo come l'India il consumo pro capite si avvicina a 0,6 kW , , , .

Attualmente la crescita più significativa dei consumi di energia si stà verificando in Cina, che sta crescendo ad tasso medio dello 5,5% annuo negli ultimi 25 anni. La sua popolazione, che supera i 1,3 miliardi di persone, attualmente consuma energia ad un tasso di 2 kW per persona , , , .

Una misura dell'efficienza è quella della intensità energetica. Questa è una misura della quantità di energia che serve ad un determinato paese per produrre un dollaro di prodotto interno lordo. Il Giappone, l'Italia ed il Regno Unito sono tra le nazioni più efficienti al mondo, mentre molto spesso i paesi in via di sviluppo mancano delle risorse per acquistare macchinari produttivi e sistemi di estrazione e trasporto che siano energeticamente efficienti.

Gli utilizzatori industriali (agricoltura, miniere, manifatture, e costruzione) consumano circa il 37% dei 15 TW totali. Il trasporto di persone sia personale che di passeggeri consuma circa il 20%; il riscaldamento domestico, l'illuminazione, e l'utilizzo di elettrodomestici usano l' 11%; e gli usi commerciali (illuminazione, riscaldamento e condizionamento degli edifici commerciali, oltre che l'energia consumata dagli acquedotti, dalla purificazione e distribuzione dell'acqua potabile nonché alla depurazione delle acque nere) sono pari al 5% dei 15 TW totali.

L'altro 27% dell'energia consumata a livello mondiale viene persa nella generazione e nella trasmissione di energia. Nel 2005, il consumo mondiale di elettricità era pari a 2 TW. L'energia consumata per generare 2 TW di elettricità e quasi 5 TW, dal momento che l'efficienza di un tipico impianto di generazione di energia e attorno al 38%. La nuova generazione degli impianti che bruciano gas naturale raggiunge un'efficienza sostanzialmente maggiore, attorno al 55%. Il carbone è il combustibile fossile più economico e popolare tra le compagnie che producono energia elettrica.

Il consumo di energia può essere misurato in rapporto al tempo, ad esempio un apparecchiatura elettrica può assorbire 500 kilowattora. I costi operativi e la vita utile prevista (e l'ammortizzamento del costo di capitale se pagata a rate) devono essere inclusi per calcolare i costi operativi totali di un dispositivo. L'efficienza energetica può essere misurata con disparati parametri, p.es basandosi sul consumo di energia per kilogrammo di tessuti lavati, nelle lavatrici. I bollini Energy Star e la European Union energy label sono etichette di efficienza energetica che permettono ai compratori di fare rapidi confronti tra il consumo energetico dei più disparati elettrodomestici.

Molta energia è consumata per soddisfare necessità fondamentali o velleitarie della moderna civiltà. Sono state proposte alcune teorie che suggeriscono che un certo tipo di evoluzione socioculturale possa essere determinata stimando la produzione di energia e le tecnologie impiegate per produrla.

L'intensità energetica è la misura macroeconomica del consumo energertico. La procedura nota in inglese come en:energy demand management si propone di ridurre il consumo di energia nel luogo dove avviene la sua richiesta in momenti specifici, mentre il risparmio energetico comprende pratiche più ampie che consistono nell'intraprendere azioni per aumentare l'efficienza energetica.

Gli USA consumano in termini assoluti più energia di ogni altro paese. Il Dipartimento della Difesa USA è la singola organizzazione privata o pubblica con il maggiore consumo energetico nel mondo, pur producendo soltanto "sicurezza", soprattutto delle forniture petrolifere (costi completamente esternalizzati dall'industria).

Il Giappone, che subì una grande pressione economica a causa delle crisi petrolifere degli anni settanta ed ottanta, é riuscito a sviluppare una economia molto efficiente nell'utilizzo di energia, con la produzione di beni di consumo ad alto valore aggiunto e bassa densità energetica, oltre automobili e altri macchinari a basso consumo energetico, e attualmente nel suo complesso società-industria ha la maggiore efficienza energetica nel mondo.

Le politiche energetiche consistono in una serie di misure e leggi (locali o internazionali) che hanno lo scopo di cambiare il tipo ed il tasso dei consumi energetici delle nazioni. Ad esempio il razionamento dell'energia oppure l'autosufficienza energetica nel quadro dell'autarchia è una misura largamente adottata in tempo di guerra.

Allo stesso modo l'industria dell'energia è spesso fortemente sussidiata e sotto-tassata. Spesso nell'elaborazione del PIL vengono palesemente ignorati danni anche consistenti provocati ad altre attività economiche come l'agricoltura, la pesca ed il turismo, per il pesante danno e stravolgimento ambientale causato dalle attività di estrazione, trasporto e raffinazione dei vari tipi di energia.

Per orientare le scelte di politica energetica si può ricorrere all'utilizzo di simulazioni, eseguite con strumenti appositi, i "Markal", del sistema energetico e della sua evoluzione. Misure legislative come la carbon tax, ed altre leggi che incentivino il risparmio energetico possono cambiare sostanzialmente, in tempi ragionevoli ed in modo significativo, le varie tendenze di consumo dell'energia mondiale.

Secondo alcuni studi macroeconomici, la produzione di etanolo è la causa del raddoppio in un anno, del costo del mais su tutti i mercati del mondo. Inoltre la media di incremento per altri generi alimentari è stata del 75%.

Secondo il dittatore cubano Fidel Castro, la produzione di etanolo dal mais sta affamando la gente. Mentre il presidente brasiliano Lula da Silva cerca di promuovere l'uso dei biocarburanti, nel 2007 lo stesso Castro assieme ai presidenti Evo Morales e Hugo Chavez hanno intrapreso una campagna per scoraggiare l'uso di sostanze commestibili per fini energetici . Le organizzazioni internazionali FAO e OECD hanno elaborato un rapporto molto critico sull'utilizzo dell'etanolo come carburante .

Laddove, sotto il punto di vista della produzione complessiva di CO2, il bilancio si presentasse favorevole (come nelle foreste equatoriali del Brasile), dove il forte irraggiamento solare ed il mancato utilizzo di pesticidi, fertilizzanti e macchine agricole per la coltivazione della canna da zucchero per bioetanolo, rende insignificante il consumo di carburanti fossili in agricoltura, si pone comunque il problema della distruzione delle foreste e della biodiversità in esse contenuta, oltre alla sostenibilità a lungo termine di queste coltivazioni senza fertilizzanti, che potrebbe portare ad erosione e desertificazione del delicato terreno della foresta tropicale.

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Source : Wikipedia