Le fonti rinnovabili in Italia e le loro problematiche. Domenico Coiante

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1 Le fonti rinnovabili in Italia e le loro problematiche Domenico Coiante ISAT Amici della Terra Roma, 14 ottobre

2 1 - PREMESSA Obiettivi UE al 2020: Pacchetto riduzione del 20% delle emissioni di CO 2 rispetto al valore del 1990, - produzione del 20% della domanda di energia da fonti rinnovabili, - riduzione del 20% dei consumi energetici mediante il miglioramento dell efficienza nell uso. 2

3 2 Obiettivo vincolante per l Italia al 2020 Produzione di energia dalle fonti rinnovabili pari al 17% del fabbisogno energetico nazionale: - Fabbisogno previsto 167 Mtep - Produzione da rinnovabili 28,4 Mtep 3

4 3 - Bilancio energetico italiano Fonte dei dati: BEN 2007; UPI, Data Book 2009; TERNA, Dati statistici sull energia elettrica 2007; GSE, Produzione impianti da fonte rinnovabile L energia in TWh si riferisce all elettricità, mentre quella in TWh th attiene all energia termica. 2 I dati di produzione sono stati elaborati secondo i seguenti fattori di conversione: 1 TWh (elettr.) = 0.22 Mtep (efficien. centrali =39%) per idroelettrico, geotermoelettrico, eolico, biomasse, fotovoltaico; 1 TWh (term.) = Mtep. 3 Comprende la stima approssimata dei contributi del geotermico e della legna da ardere NFER = Nuove Fonti Energia Rinnovabile RSU = Rifiuti Solidi Urbani 4

5 4 - Bilancio energetico italiano 2007 in quote 5

6 5 - Bilancio FER 2007 in quote 6

7 6 Serie storica del consumo d energia per fonti 7

8 7 - Densità dell energia rinnovabile (media annuale) o potenziale specifico 8

9 8 - Indice di occupazione territoriale (produzione media annuale) Per produrre 1 Mtep: - solare termico 32 km 2 - fotovoltaico 44 - solare termodinamico 55 - eolico * biomasse biocombustibili 8000 *con riferimento all intero parco eolico 9

10 9 - Disponibilità territoriale per impianti solari Nota: uno studio dettagliato effettuato dal CNR nel 1984 ha messo in luce che 2 milioni di ettari (20000 km 2 ) di aree incolte ed abbandonate si trovano tutte al Centro - Sud e sulle Isole 10

11 10 - Potenziale energetico accessibile per il fotovoltaico - Utilizzo completo dei terreni marginali Centro-Sud e Isole pari a km 2 (1 TWh = 12 km 2 ) Energia elettrica producibile: 1670 TWh/anno = 144 Mtep (1 TWh = Mtep) - Utilizzo di terreni marginali Centro-Sud e Isole per 3720 km 2 (19% del totale) Energia elettrica producibile: 310 TWh/anno = Fabbisogno elettrico odierno Potenziale fotovoltaico confrontabile con fabbisogno nazionale di energia 11

12 11 Prima Conclusione Sommando i contributi delle altre tecnologie, sia pure limitati dalla presenza di vincoli territoriali (es. biomasse) o da scarsità di siti adeguati per risorsa primaria (es. vento per l eolico), si può concludere che il potenziale energetico accessibile alle tecnologie rinnovabili nel loro stato attuale di sviluppo è complessivamente confrontabile con il fabbisogno nazionale d energia. 12

13 12 - Il potenziale praticabile per le fonti elettriche intermittenti - Sistemi senza accumulo, allacciati alla rete con intermittenza casuale della generazione di potenza Limite tecnico per l allacciamento alla rete dovuto all intermittenza: 20-25% potenza rotativa attiva in rete MW Produzione annuale netta (Fattore capacità medio 1500 kwh/ kw): TWh 3-4 Mtep % (elettricità) 1.5-2% (energia totale) CO 2 Evitata 10 Mt (2% totale emissioni attuali) 13

14 13 Conseguenze dell intermittenza - A fronte del grande potenziale accessibile per le fonti elettriche, l intermittenza ha come conseguenza che il massimo contributo oggi praticabile è marginale (3-4 Mtep = 1.5-2%) con scarsa incidenza ambientale (2%). - La produzione dei 28 Mtep per l obiettivo del pacchetto richiede il contributo simultaneo delle altre rinnovabili 14

15 14 Serie storica dell elettricità per fonte rinnovabile 15

16 1 15 Potenziale praticabile 2007 e proiezione 2020 Fonte Potenziale accessibile (TWh e,th ) Potenziale accessibile (Mtep) Potenziale praticabile (TWh e,th ) Potenziale praticabile (Mtep) Produzione 2007 (Mtep) Proiezione 2020 (Mtep) Idroelettrico 54 11,9 (1) 38,5 8,5 (1) 8,5 8,5 Geotermoelettrico 8 1,8 (1) 8 1,8 (1) 1,22 1,5 Eolico Fotovoltaico * 5,3 (1) 71,6 (2) 1 Fattore di conversione 1TWh e = 0,22 Mtep (equivalenza al petrolio risparmiato dal termoelettrico) 2 Fattore di conversione 1 TWh th = 0,086 Mtep (equivalenza fisica) (*) Si è considerato effettivamente accessibile il 50% del potenziale relativo ai terreni marginali abbandonati dall agricoltura. 15 3,2 3,3 (1) 0,7 (1) Solare termico ,0 (2) 86 7,4 (2) 0,05 1,5 Biomasse (elettr.) (1) 16 3,6 (1) 0,86 1,2 RSU (elettr.) 37 8,1 (1) 19 4,2 (1) 0,66 1,0 Biocombustibili 9,3 0,8 (2) 3,6 0,8 (2) 0,36 0,6 Altre rinnovabili ,0 (2) 86 7,4 (2) 1,75 3,0 Totale ,3 21,3 0,89 0,01 3,3 0,7 16

17 16 Commenti riassuntivi 1 - Disponibilità nel nostro Paese di un potenziale accessibile di energia rinnovabile corrispondente a oltre 137 Mtep di energia primaria. 2 - Le limitazioni tecniche ed economiche riducono tale potenziale ad un valore effettivamente praticabile di soli 38 Mtep. 3 - La produzione di energia rinnovabile del 2007 è stata di 14,3 Mtep. Secondo lo scenario di sviluppo, tale produzione si dovrebbe portare a 21,3 Mtep nel Poiché l obiettivo comunitario per l Italia, è di 28,4 Mtep, il traguardo sarà mancato per un deficit di circa 7 Mtep. 4 - La limitazione tecnica dovuta all intermittenza delle fonti solari elettriche gioca un ruolo fondamentale nel fallimento dell obiettivo. Occorre rimuovere tale ostacolo al fine di ottenere (soprattutto dal fotovoltaico) un contributo più significativo. 17

18 9 Intensità energetica (situazione al 2006) 18

19 8 Andamento del PIL italiano fino al 2008 e proiezione al

20 10 Serie storica dell intensità energetica italiana fino al 2008 e proiezione al 2020 (Fonte: elaborazione dell autore su dati UPI 2007 e 2009) 20

21 15 Potenziale accessibile e praticabile 1. Il potenziale energetico accessibile è definito come la quantità di energia che sarebbe possibile ricavare annualmente da ciascuna fonte con la tecnologia attuale indipendentemente dalla presenza di limitazioni tecniche ed economiche. 2. Il potenziale praticabile è definito come l energia che potrebbe essere prodotta annualmente utilizzando le attuali tecnologie delle fonti rinnovabili in presenza dei limiti tecnici e degli ostacoli di compatibilità territoriale con le altre attività economiche prioritarie. 21

22 19 28 settembre 2003 ore 3.25: Black out 28 settembre 2003, ore 3.20: - potenza in rete = MW 3000 MW dalla Francia 2000 MW dalla Svizzera MW potenza generata in Italia 28 settembre 2003, ore 3.25: - 0 MW dalla Francia - 0 MW dalla Svizzera - black out in tutto il Nord Italia 22

23 20 Sequenza del Black out 1 Interruzione brusca della linea svizzera per caduta albero: MW 2 Interruzione di protezione della linea francese: MW 3 Tentativo di compensazione fallito della centrale di Rondissone e intervento del sistema automatico di protezione con distacco di tutti i generatori in rete nel Nord Italia 4 Riavvio programmato: durata complessiva 24 ore Mancanza di 5000 MW da compensare agendo su MW = Variazione del 31% = Black out 23

24 24 Idroelettrico Potenziale accessibile MW 54 TWh Potenziale praticabile Tasso annuale di crescita ~ 0 % Previsione

25 25 Geotermoelettrico Potenziale accessibile 1000 MW 7,8 TWh Potenziale praticabile , ,57 Tasso annuale di crescita ~ 1,5 % Previsione MW 6,7 TWh 25

26 26 Eolico Potenziale accessibile MW 24 TWh Potenziale praticabile ,03 Tasso annuale di crescita ~ 40 % Previsione MW 15 TWh 26

27 27 Fotovoltaico Potenziale accessibile 560 GW 833 TWh Potenziale praticabile 2600 MW 3, ,04 Tasso annuale di crescita > 100 % Previsione MW 3,1 TWh 27

28 28 Solare termico Potenziale accessibile 220 GW th 186 TWh th Potenziale praticabile 100 GW th ,7 0,6 Tasso annuale di crescita 30 % Previsione GW th 18 TWh 28

29 29 Biomasse per elettricità Potenziale accessibile MW 50 TWh Potenziale praticabile ,93 Tasso annuale di crescita ~ 2,6 % Previsione MW 5,5 TWh 29

30 30 RSU per elettricità Potenziale accessibile 7300 MW 37 TWh Potenziale praticabile Tasso annuale di crescita ~ 3,4 % Previsione MW 4,7 TWh 30

31 31 Biocombustibili Potenziale accessibile 0,8 Mtep Potenziale praticabile 0, ,36 Tasso annuale di crescita / Previsione ,8 Mtep 31

32 32 Altre rinnovabili Potenziale accessibile 11 Mtep Potenziale praticabile 7, ,75 Tasso annuale di crescita / Previsione 2020 ~ 3 Mtep 32

33 35 - Sviluppo del potenziale praticabile: sistemi con accumulo Fonte rinnovabile Impianto di conversione Potenza intermittente Condizionamento elettronico della potenza Potenza stabile Rete elettrica Utenti Sistema di accumulo Accumulo 24 ore (limite al 40% potenza attiva in rete): - Potenziale praticabile: 34 TWh/anno (7.5 Mtep) Accumulo stagionale (rimozione dell intermittenza): - Potenziale praticabile: Dell ordine di 100 Mtep 33

34 36 - Conclusioni riassuntive 1) Il potenziale energetico delle fonti rinnovabili è confrontabile con il fabbisogno nazionale d energia. 2) L intermittenza delle fonti introduce barriere tecniche ed economiche che impediscono di produrre quantità di energia elettrica in misura adeguata per l esigenze della crisi ambientale. L attuale modello applicativo (sistemi solari senza accumulo) permette soltanto la produzione di elettricità in misura marginale (non riesce a rispettare gli impegni UE). 3) Occorre intervenire (da subito) con azioni di R&S sul sistema dell offerta, migliorando le tecnologie in modo da superare le barriere tecniche ed economiche, cioè occorre completare i sistemi di produzione con impianti di accumulo dell energia a basso costo in modo da svincolare l erogazione di energia agli utenti dalla intermittenza della generazione. 4) Senza questi interventi, le incentivazioni pubbliche attuali poste sullo sviluppo del mercato rischiano di produrre risultati poco efficaci rispetto all obiettivo del Pacchetto dell UE. 34

35 7 Consumo energetico e PIL E = (PIL) I E PIL = Prodotto Interno Lordo in keuro I E = Intensità energetica in tep/keuro E = Consumo energetico annuale in tep E(2020) = PIL(2020) I E (2020) 35

36 8 Calcolo indicizzato del consumo energetico fino al 2008 e proiezione al 2020 (Fonte: elaborazione dell autore) 36

37 14 Serie storica dell elettricità per fonte 37

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