Il fabbisogno mondiale di energia e il ruolo delle diverse fonti energetiche primarie: criticità, evoluzione, prospettive

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1 Corso di laurea in Ingegneria Meccanica - A.A Corso di Sistemi Energetici II Il fabbisogno mondiale di energia e il ruolo delle diverse fonti energetiche primarie: criticità, evoluzione, prospettive Prof. Ing. Giorgio Cau 1

2 Domanda mondiale di energia primaria (Mtep) per fonte (IEA-WEO 2007) DOMANDA TOTALE (+25,7%) (+55,1%) Carbone (25,3 %) (25,3 %) (27,8 %) (28,2 %) Petrolio (36,7 %) (35,0 %) (32,9 %) (31,5 %) Gas (19,1 %) (20,6 %) (21,2%) (22,3 %) TOTALE FOSSILI (81,2 %) (80,9 %) (81,8 %) (82,0 %) Nucleare 525 (6,0 %) 721 (6,3 %) 804 (5,6 %) 854 (4,8 %) Idraulico 184 (2,1 %) 251 (2,2 %) 327 (2,3 %) 416 (2,3 %) Biomasse + Rifiuti 903 (10,3 %) (10,1 %) (9,3 %) (9,1 %) ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009 Altre rinnovabili 35 (0,4 %) 61 (0,5 %) 145 (1,0 %) 308 (1,7 %) 2

3 Fattori di equivalenza 1 Tonnellata = 7,5 barili 1 Barile = 159 litri Densità convenzionale 1/(7.5*0.159) = 0,84 t/m 3 1 tep = m 3 di gas ~ 2 t di carbone (medio) 3

4 Domanda mondiale di energia primaria (Mtep) per fonte (IEA-WEO 2007) DOMANDA TOTALE Carbone VLCC da (25,3 %) t (55 (25,3 %) al giorno!) (27,8 %) (28,2 %) Petrolio (36,7 %) (35,0 %) (32,9 %) (31,5 %) Gas (19,1 %) (20,6 %) (21,2%) VLCC da t (37 al giorno!) (22,3 %) TOTALE FOSSILI (81,2 %) (80,9 %) (81,8 %) (82,0 %) Nucleare 525 (6,0 %) 721 (6,3 %) 804 (5,6 %) 854 (4,8 %) Idraulico 184 (2,1 %) 251 (2,2 %) 327 (2,3 %) 416 (2,3 %) Biomasse + Rifiuti 903 (10,3 %) (10,1 %) (9,3 %) (9,1 %) ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009 Altre rinnovabili 35 (0,4 %) 61 (0,5 %) 145 (1,0 %) 308 (1,7 %) 4

5 Superpetroliere classe VLCC, t ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre

6 Domanda mondiale di energia primaria (Mtep) per fonte (IEA-WEO 2007) DOMANDA TOTALE Carbone (25,3 %) (25,3 %) (27,8 %) (28,2 %) Petrolio (36,7 %) (35,0 %) (32,9 %) (31,5 %) Gas (19,1 %) (20,6 %) (21,2%) (22,3 %) TOTALE FOSSILI (81,2 %) (80,9 %) (81,8 %) (82,0 %) Nucleare 525 (6,0 %) 721 (6,3 %) 804 (5,6 %) 854 (4,8 %) Idraulico 184 (2,1 %) 251 (2,2 %) 327 (2,3 %) 416 (2,3 %) Biomasse + Rifiuti 903 (10,3 %) (10,1 %) (9,3 %) (9,1 %) ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009 Altre rinnovabili 35 (0,4 %) 61 (0,5 %) 145 (1,0 %) 308 (1,7 %) 6

7 PRODUZIONE MONDIALE DI ENERGIA ELETTRICA Mondo OCSE USA e Canada Europa OCSE Italia (Terna-Enea) Produzione elettrica (TWh) (anno 2005, da IEA-WEO 2007) ,1% ,2% ,2% 303,7 8,7% Eu Energia primaria (Mtep) (anno 2005, da IEA-WEO 2007) ,4% ,0% ,4% 58,2 7,8% Eu Capacità di generazione (GW) (anno 2004, da EIA 2007) ,3 (56,3 DP) di cui a carbone (GW) (anno 2004, da EIA 2007) ,5% ,9% ,4% ,6% 8,9 10,1% Capacità prevista al 2020 (GW) (EIA 2007) ,3% ,3% ,5% ,9% --- di cui a carbone (GW) (EIA 2007) ,9% ,5% ,8% ,1% ---

8 CONSISTENZA DELLE RISERVE/RISORSE Petrolio Gas Carbone Totale Gtep (Gbarili/Tm 3 ) 159 (1.160) 162 (180) R/P (anni) Gt CO [CO2] (ppmv) RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI Petrolio Gas Carbone Totale Gtep (Gbarili/Tm 3 ) 477 (3.480) 380 (422) Gt CO [CO2] (ppmv) RISORSE PRESUNTE DI COMBUSTIBILI FOSSILI 8

9 RISERVE ACCERTATE DI PETROLIO Fonte: BP Statistical Review of World Energy

10 RISERVE ACCERTATE DI GAS Fonte: BP Statistical Review of World Energy

11 Published Estimates of World Oil Ultimate Recovery USGS 5% 2000 USGS Mean 2000 USGS 95% 2000 Campbell 1995 Masters 1994 Campbell 1992 Bookout 1989 Masters 1987 Martin 1984 Nehring 1982 Halbouty 1981 Meyerhoff 1979 Nehring 1978 Nelson 1977 Folinsbee 1976 Adams & Kirby 1975 Linden 1973 Moody 1972 Moody 1970 Shell 1968 Weeks 1959 MacNaughton 1953 Weeks 1948 Pratt TB TB TB Source: USGS and Colin Campbell Trillions of Barrels

12 LEGGE DI SVILUPPO ESPONENZIALE (tasso di crescita costante) 4 r=10% r=5% r=3% 3 r=2% G/G0=ert r=1% 2 ln 2 G G0e t2 r 0, r rt t (anni) 12

13 Billion Barrels per Year Annual Production Scenarios with 2 Percent Growth Rates and Different Resource Levels (Decline R/P = 10) 70 USGS Estimates of Ultimate Recovery Ultimate Recovery Probability BBls Low (95 %) 2,248 Mean (expected value) 3,003 High (5 %) 3, % Growth Decline R/P = History Mean Low (95 %) High (5 %) Note: U.S. volumes were added to the USGS foreign volumes to obtain world totals. 13

14 Billion Barrels per Year Annual Production Scenarios for the Mean Resource Estimate and Different Growth Rates (Decline R/P = 10) USGS Estimates of Ultimate Recovery Ultimate Recovery Probability BBls Low (95 %) 2,248 Mean (expected value) 3,003 High (5 %) 3,896 3% Growth 2% Growth 1% Growth History Mean Decline R/P = Note: U.S. volumes were added to the USGS foreign volumes to obtain world totals. 14

15 Billion Barrels per Year 12 EIA World Conventional Oil Production Scenarios USGS Estimates of Ultimate Recovery Ultimate Recovery Probability BBls Low (95 %) 2,248 Mean (expected value) 3,003 High (5 %) 3,896 Peak Range 46 yrs or 91 yrs % Growth 2 % Growth Billion Bbls Moves Peak 10 Years From History Mean Low (95 %) High (5 %) 1 % Growth 0 % Growth Decline R/P = Note: U.S. volumes were added to the USGS foreign volumes to obtain world totals. 15

16 Probability of Ultimate Recovery WORLD OIL PRODUCTION SCENARIOS Ultimate Recovery (Billion barrels) Annual Production Growth Rate (Percent) Estimated Peak Year Estimated Peak Production Rate (Million barrels per year) (Million barrels per day) 95 Percent 2, , , , , , , , Mean 3, , (expected 3, , value) 3, , , , Percent 3, , , , , , , ,

17 CONSISTENZA DELLE RISERVE/RISORSE Petrolio Gas Carbone Totale Gtep R/P (anni) Gt CO [CO2] (ppmv) RISERVE ACCERTATE DI COMBUSTIBILI FOSSILI Petrolio Gas Carbone Totale Gtep Gt CO [CO2] (ppmv) RISORSE PRESUNTE DI COMBUSTIBILI FOSSILI 17

18 INDICI CARATTERISTICI DELLA PRODUZIONE DI CO2 produzione di CO 2 consumo di energia PIL produzione di CO 2 popolazione consumo di energia PIL popolazione PIL popolazione Prodotto Interno Lordo pro-capite, è un indice di benessere; tanto più evoluto è il sistema produttivo tanto maggiore è tale indice consumo di energia PIL È un indice di efficienza del sistema produttivo, quindi un indice di sviluppo tecnologico. Il sistema produttivo è tanto più efficiente quanto minore è il suo fabbisogno energetico a parità di ricchezza prodotta produzione di CO 2 consumo di energia È un indice caratteristico della diversificazione delle fonti di energia, nonché indice indiretto di sviluppo tecnologico in relazione alle diverse tecnologie di sfruttamento delle diverse fonti 18

19 Percentuale di energia elettrica prodotta dalle centrali a carbone e nucleari 90 l anomalia cinese: 78% da carbone l anomalia francese: 78% da nucleare l anomalia italiana % USA Cina Giappone Russia India Germania* Francia* Regno Unito* Italia** Spagna* Svezia* EU 15* EU 25* Mondo 19

20 Lettonia Bulgaria Estonia Francia Polonia Finlandia Lituania Svezia Danimarca Grecia Slovenia Rep. Ceca Austria Spagna Ungheria UE-27 Romania Portogallo Belgio Malta Paesi Bassi Slovacchia Germania Regno Unito Lussemburgo Italia Cipro Irlanda Prezzo dell energia elettrica in Europa per uso industriale, 1 gennaio 2007 (Euro per 100 KWh, tasse escluse) Media UE-27 Italia 11,3 Francia 6,3 6,4 7,0 7,5 7,8 7,9 8,1 8,1 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 9,3 9,5 9,5 9,6 10,3 10,5 5,3 5,4 5,4 5,4 5,5 4,4 4,7 20

21 Bulgaria Lettonia Estonia Lituania Grecia Romania Finlandia Slovenia Rep. Ceca Polonia Francia Malta Spagna Ungheria Austria Svezia Danimarca UE-27 Cipro Belgio Regno Unito Slovacchia Paesi Bassi Portogallo Germania Irlanda Lussemburgo Italia Prezzo dell energia elettrica in Europa per uso domestico, 1 gennaio 2007 (Euro per 100 KWh, tasse escluse) Media UE-27 Italia 8,6 8,8 8,9 9,0 Francia 15,1 14,0 14,2 14,7 14,3 12,9 12,3 12,5 11,7 11,7 11,8 10,9 10,5 10,0 10,2 9,2 9,2 9,4 16,6 5,5 5,8 6,4 6,6 6,6 21

22 Tecnologie CCS per la separazione e il sequestro della CO 2 CCS: Carbon Capture and Storage Modalità di separazione (cattura) della CO 2 - Dopo la combustione, dai prodotti della combustione - Prima della combustione, dal combustibile trasformato - Combustione con ossigeno puro Modalità di sequestro (stoccaggio) della CO 2 - Oceani - Strutture geologiche (acquiferi salini, formazioni sedimentarie, ecc.) - Giacimenti di petrolio, gas e carbone 22

23 Confinamento geologico della CO 2 Carbosulcis: sequestro di CO 2 nella parte non coltivabile del giacimento di carbone ENI-ENEL: sequestro di CO 2 in un giacimento esaurito di gas a Cortemaggiore (PC) ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre 2009 ENEL: sequestro di CO 2 in un acquifero salino 23 off-shore presso la centrale di Porto Tolle (RO)

24 Sequestro off-shore della CO 2 Piattaforma Sleipner (Statoil) ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre

25 Sequestro off-shore della CO 2 Piattaforma Sleipner (Statoil) ENERGIA, AMBIENTE, SVILUPPO SOSTENIBILE Conversazione al Rotary Club Cagliari - 8 Ottobre