La sfida energetica: come vincerla? energiapea

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1 La sfida energetica: come vincerla? Vincenzo Balzani Dipartimento di Chimica Giacomo Ciamician Università di Bologna energiapea auditorium Enzo Biagi Bologna, 10 marzo 2011

2 Se vuoi capire bene una cosa o un problema, prima di tutto devi guardare da lontano Italo Calvino

3 Questo è il nostro pianeta la Terra Foto scattata dalla sonda Cassini-Juygens nel 2004, quando si trovava presso gli anelli di Saturno.

4 Earthrise We came all this way to explore the moon, and the most important thing is that we discovered the Earth

5 L astronave Terra passeggeri : 7 miliardi che diventeranno 8 miliardi entro 20 anni l aumento attualmente è di 75 milioni all anno ogni minuto nascono 24 cinesi e 32 indiani

6 vivere = usare energia cibo casa trasporti industrie comunicazioni Energia Senza energia non si può fare nulla

7 Energia nascosta Per fare una mucca di 5 quintali sono necessari 6 barili (circa 1000 litri) di petrolio National Geographic Per fare 1 kg di carne di vitello si consumano a monte 7 litri di petrolio Per far crescere pomodori di serra si consuma una quantità di energia fino a 50 volte maggiore del loro contenuto energetico

8 Energia nascosta Per fabbricare un PC occorrono 1700 Kg di materiali vari, di cui 240 Kg di petrolio (energia) Esso consuma 3/4 dell energia del suo ciclo di vita prima ancora di essere acceso Nature Mater. 2004, 3, 287

9 Uso di energia col passare dei secoli combustibili fossili (90% dell energia usata oggi) 60 uso di energia 50 40? uso dei combustibili fossili, rivoluzione industriale energia dell uomo, degli animali, del fuoco e del vento Egitto Grecia anni Roma inizio dell era cristiana scoperta dell America

10 Miniera di carbone in Australia

11 Campo petrolifero in California

12 Seul, Corea, 10 milioni di abitanti

13 Isola artificiale Palm Jumeirah, Dubai

14 Svincolo autostradale a Yokohama. Giappone

15 Messico Il confine fra Stati Uniti e Messico Stati Uniti National Geographic

16 Allevamento di bestiame intensivo, California

17 Inquinamento dell aria a San Paolo, Brasile

18 Discarica di Abidjan, Costa d Avorio

19 Le luci della costa est USA

20 Antropocene (Paul Crutzen premio Nobel per la Chimica 1995) Epoca storica iniziata con l uso dei combustibili fossili, caratterizzata da profonde impronte lasciate dall uomo sulla Terra.

21 L astronave Terra Fonti primarie di energia ris se or petrolio gas naturale carbone energia nucleare Rinnov. (idroel.) 40% 26% 25% 2.4% 2.7% circa il 90% dell energia proviene dai combustibili fossili Oggi al mondo consumiamo 1000 barili di petrolio al secondo...

22 Fino a che punto conviene?

23 Piattaforma Deepwater Horizon, BP, 2010 Profondità acqua: m Catastrofe ecologica Profondità roccia sottostante: 3960 m petrolio

24 L astronave Terra tro pe lio id r id n A e r a c ca i n o b 1 kg di benzina produce 3 kg di CO2 effetto serra: modifica il clima, fa sciogliere i ghiacciai,...

25 Perdita nell aspettativa media statistica di vita (mesi) a causa dell esposizione a PM 2.5 About 400,000 Europeans are dying prematurely every year as a result of air pollution, say the latest studies. Illnesses due to current levels of airborne particles lead to more than 100,000 extra hospital admissions per year. EC, DG Environment

26 Disuguaglianza nell uso delle risorse energetiche Un americano consuma energia come due europei una decina di cinesi una quindicina di indiani una trentina di africani Gli Stati Uniti, con meno del 5% della popolazione mondiale, consumano circa il 25% dell energia

27 Abitanti in milioni Automobili ogni mille abitanti USA Cina India

28 Baghdad, Ministero del Petrolio, Aprile 2003

29 Uso di energia col passare dei secoli 50 uso di energia l era dei combustibili fossili sta per finire combustibili fossili (90% dell energia usata oggi) cercare e sviluppare fonti alternative 30 uso dei combustibili fossili, rivoluzione industriale 20 consumare di meno Egitto Grecia anni Roma inizio dell era cristiana scoperta dell America

30 Requisiti richiesti alla fonte energetica necessaria per custodire il pianeta - abbondante - inesauribile - ben distribuita - non pericolosa per l uomo e per il pianeta (né oggi, né in futuro) -capace di: favorire lo sviluppo economico colmare le disuguaglianze favorire la pace

31 Azioni immediate Risparmio energetico Efficienza energetica Riqualificazione energetica Possibili soluzioni Energia nucleare Energia solare e altre fonti rinnovabili

32 Massa e Energia Albert Einstein, 1905 E=mc 2 E = energia, m = massa, c = velocità della luce Enrico Fermi, 1942 Pila atomica Trasformando 1 kg di materia in energia si ottengono 25 miliardi di kwh.

33 La grande speranza Entro pochi anni l energia sarà disponibile gratuitamente, come l aria. J. von Neuman, 1956 Centrale nucleare

34 Energia nucleare Usa come combustibile uranio

35 Combustibile nucleare: uranio è una risorsa presente in quantità limitata e solo in certi paesi non è una risorsa rinnovabile L Italia non ha uranio World Energy Council

36 Energia nucleare Usa come combustibile uranio Produce scorie radioattive

37 Scorie ad alta radioattività pericolose per diecimila-centomila anni Deposito di Yucca Mountain, USA Iniziato nel 1982 Dovrebbe essere <sicuro> per anni (!) Costo provvisorio: 60 miliardi di $ Apertura prevista : gli USA dichiarano che il progetto è fallito

38 23 marzo 2009 Il deposito permanente di Yucca Mountain non potrà essere usato. Le scorie verranno conservate nei contenitori sui piazzali vicino alle centrali.

39 Energia nucleare Usa come combustibile uranio Produce scorie radioattive Le centrali sono difficili da smantellare

40 Energia nucleare Usa come combustibile uranio Produce scorie radioattive Le centrali sono difficili da smantellare Ha un certo grado di pericolosità

41 Incidente di Chernobyl (1986) Ha riguardato 8,4 milioni di persone, ettari di terreno agricolo e ettari di foreste 56 vittime immediate persone sono morte o moriranno prematuramente persone evacuate Tre milioni di bambini hanno avuto bisogno di trattamenti medici. Gravi problemi di salute mentale e di alcolismo per vasti strati della popolazione Nature, 2006, 440, 982

42 Energia nucleare Usa come combustibile uranio Produce scorie radioattive Le centrali sono difficili da smantellare Ha un certo grado di pericolosità Favorisce la proliferazione di armi nucleari Complica le relazioni fra gli Stati

43 Science, 9 February 2007, p. 791 The same technology can be used both for nuclear energy and nuclear weapons. Nuclear weapons capability could spread to as many as 30 more countries. Nuclear proliferation

44 Energia nucleare Usa come combustibile uranio Produce scorie radioattive Le centrali sono difficili da smantellare Ha un certo grado di pericolosità Favorisce la proliferazione di armi nucleari Complica le relazioni fra gli Stati Aumenta la disuguaglianza fra le nazioni

45 L energia nucleare non è la risposta adatta ai problemi energetici dei paesi in via di sviluppo La costruzione di impianti nucleari da parte dei paesi ad alta tecnologia nei paesi poveri porterà a nuove forme di colonialismo.

46 Azioni immediate Risparmio energetico Efficienza energetica Riqualificazione energetica Possibili soluzioni Energia nucleare Energia solare e altre fonti rinnovabili

47 Energia solare e altre rinnovabili Energia solare diretta Calore Energia elettrica Energia chimica Energie solare indiretta Idroelettrica Eolica Biomasse Gradienti di temperatura (oceani) Energia geotermica Energia dalle maree

48 tecnologia semplice Energia-eolica - il vento non costa Alla fine 2009: 159 GW (+nulla 31%; +107% in Cina) - non c è dissipazione di calore costruiscono - si Nel 2009 le pale eoliche hanno generato 340 TWh diin energia, pari al consumo totale di elettricità breve tempodi una nazione come l Italia, che è la settima potenza -si possono economica mondiale, installare sulla terra o in mare - oggi è il modo più economico per produrre energia elettrica

49 Geotermia L Italia ha un alto potenziale geotermico, non sfruttato Vapore ad alta temperatura: elettricità Gradiente termico: acqua calda o riscaldamento e condizionamento edifici

50 - La Terra riceve dal Sole in 1 ora una quantità di energia pari a quella che l umanità consuma in 1 anno! - Il Sole brillerà per 4,5 miliardi di anni! - L energia solare è ben distribuita su tutta la Terra.

51 Mosca 0.8 Londra 1.0 Roma 1.5 L energia solare è diffusa su tutti i luoghi della Terra

52 Conversione dell energia solare Combustibili (biomasse, fotosintesi artificiale) Elettricità (pannelli fotovoltaici, metodi a concentrazione) Calore (pannelli termici

53

54 Grid Connected $3811MM 60% 51% Nei paesi del Terzo Mondo, dove manca un infrastruttura per la produzione e distribuzione dell elettricità, i pannelli fotovoltaici possono costituire una soluzione, almeno parziale, al fabbisogno di energia elettrica di due miliardi di persone.

55 Requisiti richiesti alla fonte energetica Energia solare necessaria per custodire il pianeta - abbondante SI - inesauribile SI - ben distribuita SI - non pericolosa per l uomo e per il pianeta (né oggi, né in futuro) SI -capace di: favorire lo sviluppo economico SI colmare le disuguaglianze SI favorire la pace SI

56 Come vincere la sfida energetica Risparmio energetico Efficienza energetica Riqualificazione energetica Sviluppo dell energia solare e delle altre fonti rinnovabili

57 Potenziale fotovoltaico in Italia energia prodotta in un anno da un modulo fotovoltaico di 1 kwp L Italia non ha carbone, non ha petrolio, non ha metano, non ha uranio ha tanto sole Basterebbe coprire di pannelli fotovoltaici lo 0.8% del territorio per soddisfare tutti i consumi nazionali di elettricità.

58 Mtep Strategia energetica per l Italia Risparmio e efficenza Fonti convenzionali (combusibili fossili) Energie rinnovabili rinnovabili convenzionale efficienza Piano per la riduzione dei consumi energetici e delle emissioni di CO2

59 Concern for man himself and his fate must always constitute the chief objective of all scientific endeavors. Never forget this in the midst of your diagrams and equations. A. Einstein Agisci sempre come se le tue azioni facessero la differenza. La fanno. W. James

60 Energie rinnovabili cubi grigi: potenzialmente disponibile Consumo di energia totale mondiale cubi bianchi: tecnicamente utilizzabile

61 Appello al Governo Le scelte energetiche per il futuro dell Italia Firmato da più di duemila ricercatori delle università e centri di ricerca italiani

62 Appello - Informare i cittadini riguardo la gravità della crisi energetica e climatica. - Educare al risparmio energetico e promuovere un uso più efficiente dell energia. - Rinunciare al velleitario e pericoloso rilancio del nucleare. - Favorire un sempre più rapido sviluppo delle energie rinnovabili ed in particolare dell energia solare.