Energia Sostenibile. Senza Aria Fritta. Stefano Argirò. Università di Torino Dipartimento di Fisica Sperimentale

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1 Energia Sostenibile Senza Aria Fritta Stefano Argirò Università di Torino Dipartimento di Fisica Sperimentale

2 Perché è importante Si afferma tutto e il contrario di tutto su questioni energetiche Indubbiamente andiamo incontro ad una rivoluzione nel modo di produrre e consumare energia E importante adottare un approccio scientifico al problema. Semplici considerazioni ci consentono di capire se ci stanno vendendo aria fritta

3 Domande... Le energie rinnovabili sarebbero sufficienti? Nuove tecnologie possono eliminare il problema CO2 senza modificare il nostro stile di vita? Dovremmo aumentare le tasse sui trasporti? Dimezzare i limiti di velocità?

4 Cambiamenti Climatici L uomo inquina : CO 2 La CO 2 è un gas serra L effetto serra aumenta la temperatura Uomo: 30 Gton/yr Biosfera: 440 Gton/yr (ma le emissioni sono bilanciate dagli assorbimenti... da vari millenni!)

5 Come Capirci qualcosa Nature cannot be fooled - Richard Feynman Bisogna stimare quanta energia consumiamo e quanta ne possiamo produrre Energy = Volume of water Power = Flow of water Usiamo il kwh/day pro capite (1kWh ~ 20 c ) CONSUMO PRODUZIONE

6 Automobile idrocarburi... distanza : 50 km giorno distanza/unità di carburante: 12 km/l energia/unità di carburante: 10 kwh/l 1kWh = 1kW 3600s 100g 1kWh 1kg 10 kwh 1kg 1 l (ρ 1) Auto: 40 kwh/d

7 Eolico Potenza/capite = potenza vento per unità di superficie x superficie/capite 1 knot = 0.5 m/s, media ~ 6 m/s 2W/m 2 Potenza/capite = 2W/m 2 x 300,000 km 2 /60,000,000 = 10 kw / capite Assumiamo di coprire 10% della superficie italiana 1 kw / capite 24 kwh/day Auto: 40 kwh/d Eolico: 24 kwh/d

8 Aereo Un Boing 747 consuma litri per portare 416 passeggeri a km. Facendo in media un viaggio all anno: kwh / kwh/day come lasciare il phon acceso tutto l anno Aereo: 30 kwh/d Auto: 40 kwh/d Eolico: 24 kwh/d

9 Solare La costante solare è 1kW/m 2. Bisogna però tenere conto di : cos θ, nuvole, notte 110 W/m 2 Termico: assumiamo 10 m 2 per persona, ε = 50% 50% x 10 m 2 x 110 W / m 2 = 13 kwh/day pro capite (ma energia di serie B ) Fotovoltaico: assumiamo 10 m 2 per persona, ε = 20% 20% x 10 m 2 x 110 W / m 2 = 5 kwh/day pro capite se tappezzassimo 5% dell Italia con pannelli economici ε = 10%: 50 kwh/day Biomassa: le piante più efficienti in Europa hanno ε = 2% nella conversione energia solare in carboidrati. Supponendo di coprire il 75% del paese di colture, si arriva a 24 kwh/day

10 Nutrizione Un adulto necessita di 2600 kcal al giorno, circa 3kWh al giorno. In gran parte questa energia viene emanata sotto forma di calore, come una lampadina da poco più 100W. Latticini: una mucca fa 16 litri di latte al giorno, per bere 0.5 l mi serve 1/32 di mucca. Per 1kg di formaggio servono 9 kg di latte: per mangiare 50g di formaggio servono 450g di latte. In tutto mi serve 1/16 di mucca. Una mucca ha una massa pari a 7 uomini (450 kg) quindi consuma 7x3 kwh (in realtà 24). Il mio 1/16 di mucca costa 1.5 kwh/day.

11 Pollo: 50 giorni dall uovo al piatto. Quindi per un giorno che mangio 250g di pollo, 12,50 kg di pollo devono essere vivi. Maiale: 400 giorni dalla nascita al prosciutto. Per 250g di maiale che mangio, ce ne sono 100kg vivi che aspettano di essere mangiati e consumano energia. Vitello: 1000 giorni. per 250g di carne, 250 kg sono vivi e si preparano per il mio piatto. Se mangio 250g di carne al giorno (1/3, 1/3, 1/3), questo richiede che 170Kg di carne siano vivi : 8kWh/day Sommando verdura, latte, carne si ottiene qualcosa dell ordine di 15 kwh/d

12 Altri attori Riscaldamento e Condizionamento : 37 kwh/d Illuminazione: 4 kwh/d Gadgets: 5 kwh/d Roba: packaging, drink containters (lattina= 3kWh/day), batterie, carta, da produrre, trasportare, smaltire 60 kwh/day

13 Altre fonti rinnovabili Onde : Maree: Eolico offshore: Geotermico: Idroelettrico: 4kWh/day pro capite 11kWh/day 50 kwh/day 1kWh/day 1kWh/day (Limiti superiori plausibili...)

14 - Primary energy only Tirando le somme ~ 200 kwh/day

15 Riflessioni Fattori socio-economici-ambientali trascurati Incompatibilità trascurate Tipi di energia mischiati

16 Un Futuro migliore? Diffidare da politiche piccolistiche : se tutti staccano il caricatore del cellulare quando non è in uso, si risparmia energia per alimentare case per un anno. Ma le case in Italia sono almeno 25 M! 0.25% di risparmio! Le nostre opzioni: Ridurre il consumo: 1.Ridurre la popolazione 2.Cambiare stile di vita 3.Migliorare drasticamente l efficienza Aumentare la produzione: 1.Nucleare 2.Rinnovabili da altri paesi (es. solare nel Sahara)

17 The BIG players 1.Riscaldamento 2.Trasporto 3.Consumi Elettrici Occupano più della metà del consumo totale, e hanno larghi margini di miglioramento

18 Trasporti 1 kwh/100km/capite 6 kwh/100km/capite 68 kwh/100km/capite 19 kwh/100km/capite 9 kwh/100km/capite

19 Non-soluzioni Auto Ibrida Idrogeno (250kWh /100km) Aria compressa Soluzioni Pedalare Camminare Trasporto pubblico Trasporto privato elettrico Merci su treno/nave (nucleare?)

20 Riscaldamento 1.Ridurre la temperatura 2.Contenere le perdite 3.Aumentare l efficienza del sistema (pompa di calore) 3.65kW di calore per 0.84 kw Il termostato: per ogni grado, risparmi il 10% Il componente intelligente più importante in una casa con riscaldamento intelligente è chi ci abita 37 -> 15 Kwh/d

21 Nucleare L energia nucleare disponibile per atomo è 1,000,000 maggiore di quella chimica Ognuno di noi brucia 16 kg di combustibile fossile emettendo 30 kg di CO2, al giorno Per la stessa quantità di energia servono 2g di uranio. Per 2 g di Uranio 200g di pechblenda

22 Nucleare... sostenibile? Le riserve note di uranio sono 4.7 Mtons - Sufficienti per soli 500 anni al consumo attuale 3.3 mg/m3 di uranio nell acqua di mare Mtons! Ciclo aperto (attuale) Ciclo chiuso - reattori veloci autofertilizzanti - 60 volte più efficienti

23

24 Conclusioni Il nostro attuale stile di vita basato sui combustibili fossili non è sostenibile Occorre prendere coscienza dell impatto delle nostre azioni quotidiane sull economia energetica Per questo è indispensabile un approccio scientifico, basato su numeri e non su aggettivi. La cultura scientifica serve a non farsi prendere in giro!

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