L ENERGIA NUCLEARE CLIMA, ENERGIA, SOCIETÀ CONVEGNO ORGANIZZATO DALL ASSOCIAZIONE GALILEO 2001

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1 CLIMA, ENERGIA, SOCIETÀ CONVEGNO ORGANIZZATO DALL ASSOCIAZIONE GALILEO 2001 L ENERGIA NUCLEARE E IL CLIMA Ing. Ugo Spezia Segretario Generale Associazione Italiana Nucleare Roma, Ottobre 2009

2 POTENZIALI IMPATTI DELLE CENTRALI ELETTRICHE SUL CLIMA Scarichi termici (vapore) Scarichi chimici (gas-serra) Gli impianti di generazione elettrica (di qualsiasi tipo) possono potenzialmente il produrre effetti climatici su scala globale attraverso le emissioni chimiche (gas-serra); su scala locale attraverso gli scarichi termici. Scarichi termici (acqua calda)

3 IMPATTO AMBIENTALE DELLE CENTRALI ELETTRICHE Movimentazione annua di materiali, emissioni e produzione annua di rifiuti nella generazione di energia elettrica: Centrale nucleare da MWe: combustibile movimentato rifiuti ad alta attività rifiuti a bassa e media attività radioattività (effluenti a lunga vita) 20 t 2 t 200 t 2 GBq 2 carri ferroviari all anno 100 carri ferroviari al giorno Centrale termoelettrica da MWe (gas, petrolio, carbone): combustibile movimentato da 1 a 2 Mt CO 2 da 4 a 7 Mt CO da 600 a t ossidi di zolfo da a t ossidi di azoto da a t particolati in atmosfera da a t ceneri da a t metalli pesanti nelle ceneri da 1 a 400 t radioattività (a lunga vita) da 1 a 50 GBq

4 L IMPATTO SUL MACROCLIMA GLOBALE L impatto sul macroclima globale è legato essenzialmente all emissione di gasserra. PRODUZIONE DI GAS-SERRA CON DIVERSE TECNOLOGIE DI GENERAZIONE ELETTRICA (GRAMMI DI CO 2 EQUIVALENTE PER KWH PRODOTTO) Fonte: OCSE - International Energy Agency, 2002 I gas-serra sono CO 2, CH 4, N 2 O, HFC, PFC e SF 6. 6 Le emissioni delle centrali elettriche sono usualmente quantificate in grammi di CO 2 equivalente per kwh prodotto. GLI IMPIANTI NUCLEARI NON PRODUCONO GAS-SERRA

5 GLI OBBLIGHI DI RIDUZIONE DELLE EMISSIONI La riduzione delle emissioni di gas-serra è oggetto del Protocollo di Kyoto; della Direttiva dell Unione Europea. Il Protocollo di Kyoto obbliga l Italia a ridurre le proprie emissioni di gas-serra del 6,5% entro il periodo rispetto ai volumi di emissione del La direttiva UE impone all Italia (entro il 2020) di ridurre del 20% l intensità energetica rispetto al 2005; ridurre del 13% le emissioni di gas serra rispetto al 2005 (nei settori non ETS); portare al 17% il contributo delle energie rinnovabili; sostituire il 10% dei carburanti con biocombustibili.

6 LA RIDUZIONE DELL INTENSITÀ ENERGETICA L intensità energetica totale dell Italia è già oggi tra le più basse in Europa. INTENSITÀ ENERGETICA NEI PRINCIPALI PAESI EUROPEI CONSUMO ENERGETICO COMPLESSIVO / PRODOTTO NAZIONALE LORDO (kg equivalenti di petrolio per euro di PIL) Fonte: Eurostat 2009 Ulteriori riduzioni sono conseguibili solo a prezzo di profonde e costose ristrutturazioni del sistema industriale i e del sistema sociale. L obiettivo posto dalla Direttiva non è conseguibile.

7 L INTENSITÀ ELETTRICA L Italia ha un intensità elettrica crescente ma tuttora notevolmente inferiore a quella media dei paesi europei. INTENSITÀ ELETTRICA NEI PRINCIPALI PAESI EUROPEI NEL2005 CONSUMO ELETTRICO COMPLESSIVO / PRODOTTO NAZIONALE LORDO (TWh per milione di dollari di PIL a parità di potere d acquisto) Fonte: OCSE International Energy Agency, 2007 Nei prossimi anni l intensità elettrica potrebbe diminuire solo a fronte di una prolungata stagnazione del PIL (cosa che nessuno può augurarsi).

8 LA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI GAS-SERRA SERRA Il protocollo di Kyoto ha come obiettivo globale la riduzione del 5,2% delle emissioni di gas-serra totalizzate dai paesi aderenti nel 1990 entro il periodo : le emissioni dei paesi aderenti erano nel 1990 pari a circa 13,7 miliardi di tonnellate all anno l obiettivo di riduzione complessivo è dunque pari a circa 0,7 miliardi di tonnellate all anno Il Protocollo di Kyoto è stato ratificato da 156 paesi ed è entrato in vigore il Ma solo 26 paesi hanno obiettivi di riduzione delle emissioni (23 paesi europei, gli USA, il Canada e il Giappone) 4 paesi possono mantenere costanti le emissioni (Finlandia, Francia, Nuova Zelanda, Federazione Russa) 7 paesi possono aumentare le emissioni (Australia, Grecia, Norvegia, Spagna, Portogallo, Svezia, Islanda) per ben 119 paesi non è stato fissato alcun obiettivo di riduzione (fra questi tutto il Centro e Sud America, tutta l Africa, la Cina e l India)

9 LA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI GAS-SERRA SERRA Gli obblighi di riduzione riguardano dunque solo 26 paesi sui 156 aderenti. Ne sono esenti America Centrale, America del Sud, Asia, Africa e Oceania (ovvero i 4/5 dell umanità).

10 ANDAMENTO DELLE EMISSIONI DI GAS-SERRA SERRA IN EUROPA Numeri indice 1996 Anno di riferimento = 100 L anno di riferimento è il 1990 per CO 2, CH 4 e N 2 O il 1995 per HFC, PFC e SF 6 Sulla base del trend in atto, nel 2010 le emissioni annue dell Italia saranno aumentate del 13% rispettoal 1990, a fronte di un obiettivo di riduzione del 6,5% Fonte: Eurostat, 2009

11 LE EMISSIONI DI GAS-SERRA SERRA IN ITALIA Fonti di emissione Emissioni di gas-serra [Mt CO 2 eq] 1990 (1) 2000 (1) 2010 (2) DA USI DI FONTI ENERGETICHE 424,9 452,3 484,1 di cui: - Industrie energetiche 147,4 160,8 170,4 - termoelettrico 124,9 140,0 150,1 - raffinazione (consumi diretti) 18,0 17,4 19,2 - altro 4,5 3,4 1,1 - Industria manifatturiera e costruzioni 85,5 77,9 80,2 - Trasporti 103,5 124,7 142,2 - Civile il (incluso terziario i e Pubblica Amministrazione) i i 70,2 72,1 74,1 26% - Agricoltura 9,0 9,0 9,6 - Altro (fughe, militari, aziende di distribuzione) 9,3 7,8 7,6 DA ALTRE FONTI 96,1 94,5 95,6 di cui: - Processi industriali (industria mineraria, chimica, ) 35,9 33,9 30,4 - Agricoltura 43,4 42,6 41,0 - Rifiuti 13,7 14,2 7,5 - Altro (solventi, fluorurati) 31 3,1 38 3,8 16,7 TOTALE 521,0 546,8 579,7 (1) Emissioni per l anno 1990 e per l anno 2000 elaborate dal MATTM sulla base dei dati trasmessi al Segretariato della Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (IPCC) e alla Commissione europea nell ambito della Decisione 93/389/CE. (2) Scenario tendenziale delle emissioni al 2010 elaborato dal MATTM assumendo una crescita media del PIL pari al 2% all anno e tenendo conto delle misure già avviate o comunque decise.

12 IL RUOLO DELLE DIVERSE FONTI DI PRODUZIONE ELETTRICA Investimenti (costi di impianto) necessari per produrre il 25% (90TWh) dell energia elettrica prodotta nel 2007 in Italia (360 TWh) con impianti di diversa tecnologia che non emettono gas-serra. Energia da produrre Fattore di carico Potenza da installare Costo unitario di impianto Investimento necessario Costo di impianto (1) (2) (3) (4) per kwh TWh % GW /kw Miliardi di c /kwh Nucleare 90 90% 11, ,53 4,06 Eolico 90 16% 64, ,05 8,56 Fotovoltaico 90 8% 128, ,55 85,62 Solare termodinamico (5) 90 20% 51, ,55 43,95 Note: (1) Per ipotesi, E = 90 TWh, un quarto del fabbisogno elettrico nazionale (360 TWh nel 2007) (2) Fattore di carico Fc = ore di funzionamento a piena potenza / 8760 ore in un anno (3) Calcolata con la formula P = E / (8760 x Fc) (4) Valori correnti di mercato 2007 (5) Dati relativi al Progetto Archimede (progetto sperimentale) Attenzione: se si installano impianti eolici o solari (fotovoltaici o termodinamici) è comunque Attenzione: se si installano impianti eolici o solari (fotovoltaici o termodinamici) è comunque necessario realizzare (e quindi sostenerne il costo) una uguale potenza di impianti nucleari o convenzionali per sopperire ai periodi di indisponibilità di sole e vento.

13 POSSIBILI EVOLUZIONI DEL SISTEMA ELETTRICO ITALIANO Scenari Strategia Ipotesi di copertura del fabbisogno elettrico aggiuntivo al Nucleare +12,5 GW di impianti nucleari (8 reattori da 1,6 GW in 4 siti) 2 +Nucleare +Importazioni +5,6 GW di impianti nucleari (4 reattori da 1,6 GW in 2 siti) +7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti) 3 +Rinnovabili +29,4 GW di fonti rinnovabili (8 volte la potenza installata al , no idro) 4 +Rinnovabili +Importazioni +13,3 GW di fonti rinnovabili (4 volte la potenza installata al , no idro) +7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti) 5 +Rinnovabili +8,7 GW di fonti rinnovabili (3 volte la potenza installata al , no idro) +Nucleare +Importazioni +2 GW di impianti nucleari (2 reattori da 1GW in 1 sito) +7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti) 6 - Fossili -18% della produzione termoelettrica al Rinnovabili +Nucleare +13 GW di fonti rinnovabili (4 volte la potenza installata al , no idro) +12,9 GW di impianti nucleari (8 reattori da 1,6 GW in 4 siti) 7 - Fossili +Nucleare -18% della produzione termoelettrica al ,6 GW di impianti nucleari (8 reattori da 1,4 GW in 4 siti) +Importazioni +7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti) 8 - Fossili +Nucleare -18% della produzione termoelettrica al ,9 GW di impianti nucleari (5 reattori da 1,6 GW in 3 siti) +Rinnovabili +Importazioni +8,7 GW di fonti rinnovabili (3 volte la potenza installata al , no idro) +7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti)

14 PERFORMANCE DEGLI SCENARI ANALIZZATI Scenario Strategia Investimenti totali Emissioni evitate Costo medio di produzione del kwh Costo emissioni evitate N I R F G M t CO 2 eq / anno / kwh / t CO 2 eq 1 + = = = 28,1 51,6 0, , = = 18,4 50,5 0, ,3 3 = = + = 62,4 51,6 0, ,3 4 = + + = 33,4 50,5 0, , = 28,3 50,4 0, ,5 6 + = + 56,3 100,7 0, , = 31,7 99,5 0, , ,7 99,5 0, ,1 N = Nucleare I = Importazioni R = Rinnovabili (no idro) F = Fossili Costo di produzione del kwh calcolato ai costi 2006 dei combustibili (costo medio 2006 = 0,058 / kwh)

15 NUCLEARE E GAS SERRA Nel 2007 il nucleare ha prodotto nel mondo circa miliardi di kwh, che altrimenti sarebbero stati prodotti utilizzando carbone. In tal modo nel 2007 il nucleare ha consentito di evitare l immissione in atmosfera di 2 miliardi di tonnellate di CO 2, realizzando l equivalente di TRE PROTOCOLLI DI KYOTO. PROTOCOLLO DI KYOTO PRODUZIONE ELETTRONUCLEARE OBIETTIVI DI RIDUZIONE AL 2012 EMISSIONI EVITATE NEL ,7 MILIARDI - 2 MILIARDI DI TONNELLATE / ANNO (-5,2% di 13,7 Gt/anno) DI TONNELLATE / ANNO (-14,6% di 13,7 Gt/anno)

16 L IMPATTO SUL MICROCLIMA LOCALE Una centrale elettrica di ultima generazione ha un rendimento complessivo massimo ACQUA del 57% se a gas a ciclo combinato del 43% se a gas, carbone o petrolio del 37% se nucleare 100% PRODUZIONE DI CALORE EMISSIONI CHIMICHE E FISICHE Ciò significa che una centrale elettrica da MWe deve scaricare nell ambiente una potenza termica pari a CICLO TERMODINAMICO GAS / VAPORE PRODUZIONE ELETTRICA 800 MWt se a gas a ciclo combinato MWt se a gas, carbone o petrolio MWt se nucleare VAPORE 37-57% Si tratta di un vincolo termodinamico, riducibile aumentando l efficienza degli impianti, ma non eliminabile. CONDENSAZIONE ACQUA EMISSIONI TERMICHE 43-63%

17 L IMPATTO SUL MICROCLIMA LOCALE Il calore proviene essenzialmente dal raffreddamento dei condensatori di centrale.

18 L IMPATTO SUL MICROCLIMA LOCALE Il calore in eccesso (salvo diversi possibili impieghi) è normalmente trasferito all acqua prelevata da un corpo idrico superficiale (lago, fiume, mare). Se le condizioni ioni di funzionamento sono tali da poter limitare a pochi gradi il salto termico tra presa e restituzione dell acqua non sono necessari ulteriori accorgimenti. In caso contrario è necessario impiegare apposite torri di raffreddamento, che possono funzionare a secco (trasferendo il calore in eccesso all aria); a umido (smaltendo il calore in eccesso cedendolo in parte all aria e in parte attraverso l evaporazione di parte dell acqua di raffreddamento).

19 L IMPATTO SUL MICROCLIMA LOCALE Nel caso in cui si impieghi il raffreddamento diretto (senza torri) si devono rispettare i seguenti limiti: in un fiume: la variazione massima tra le temperature medie nelle sezioni a monte e a valle dello scarico non deve superare i 3 C; su almeno metà di qualunque sezione a valle del punto di immissione tale variazione non deve superare 1 C. in un lago: la temperatura massima dello scarico non deve superare i 30 C; l'incremento di temperatura del lago non deve in nessun caso superare i 3 C a 50 metri di distanza dal punto di immissione. nel mare: la temperatura massima dello scarico non deve eccedere i 35 C; alla distanza di 1 km intorno al punto di immissione la temperatura mediata lungo la verticale non può avere un incremento superiore a 3 C. Il rispetto dei limiti di legge (che sono finalizzati a minimizzare l impatto biologico) garantisce l assenza di qualsiasi effetto climatico.

20 L IMPATTO SUL MICROCLIMA LOCALE Quando i limiti non possono essere rispettati è necessario adottare le torri di raffreddamento. Le torri a secco sono poco adatte allo smaltimento di grandi potenze termiche, in quanto richiedono grandi superfici di scambio termico e comportano un notevole dispendio di energia elettrica. Le torri a umido (o torri evaporative), comunemente utilizzate nelle centrali elettriche, hanno costi di esercizio limitati ma comportano l evaporazione (e quindi la sottrazione al corpo idrico di provenienza) di una parte (5%) dell acqua di raffreddamento prelevata, che deve quindi essere continuamente integrata. Le torri evaporative possono avere un impatto sul microclima locale attraverso la ricaduta al suolo del vapore generato e dell acqua trascinata nel pennacchio, con conseguente formazione di nebbia, brina o ghiaccio, a seconda delle condizioni meteorologiche locali.

21 L IMPATTO SUL MICROCLIMA LOCALE Una centrale nucleare da MWe raffreddata con torri evaporative ha un fabbisogno idrico di reintegro di circa mc/h (trascinamento ed evaporazione); la ricaduta di acqua al suolo nella zona circostante le torri è di circa 6 mc/h; la zona interessata dalle ricadute d acqua ha un estensione di alcune centinaia di metri intorno alle torri. L impatto sul microclima locale è dunque trascurabile, se si eccettua qualche influenza nella zona più prossima alle torri, che è di norma inclusa nell area di proprietà dell esercente.

22 CONCLUSIONI Sul piano del rapporto energia-clima: Ammettendo (cosa della quale non sono convinto) che siano in atto variazioni climatiche imputabili all emissione antropica di gas-serra, gli impianti nucleari sono una via obbligata. Gli impianti nucleari sono infatti i soli in grado di garantire la produzione di energia elettrica su vasta scala, in modo economico ed evitando la produzione di gas-serra. L influenza degli impianti nucleari sul microclima locale è del tutto trascurabile. Sul piano politico generale: Ritengo che il Governo Italiano debba rinegoziare i termini di adesione al Protocollo di Kyoto e alla Direttiva , i cui obiettivi di riduzione dovrebbero essere determinati sulla base delle emissioni e dei consumi specifici e non assoluti. GRAZIE PER L ATTENZIONE.