ENERGIE RINNOVABILI: OPPORTUNITÀ E SOSTENIBILITÀ

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1 ENERGIE RINNOVABILI: OPPORTUNITÀ E SOSTENIBILITÀ di Claudio Boccalatte 60 INFORMAZIONI DELLA DIFESA 4/ 2013

2 Le energie alternative sono diventate un argomento di discussione, ma non tutti conoscono le reali possibilità dell energia eolica, di quella geotermica, dei pannelli fotovoltaici. Soprattutto capita raramente di avere a disposizione un gruppo di esperti d altissimo livello che discutono razionalmente, con numeri e fatti, se tali fonti potranno garantirci una produzione d energia adeguata alle nostre necessità, senza dover più ricorrere a quelle tradizionali, le cui riserve non sono illimitate. Il convegno è nato come occasione per presentare i principali ritorni economici e ambientali dall utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili, approfondirne il reale potenziale e consentire utili riflessioni su una tematica sempre più attuale. Una palestra di pensiero, quindi, per riflettere sulle possibili tecnologie del futuro. Il 19 novembre 2011, a Pisa, presso la sala conferenze del CISAM - Centro Interforze Studi per le Applicazioni Militari, si è svolto il convegno su Energie rinnovabili: opportunità e sostenibilità organizzato congiuntamente dal CISAM stesso e dal Lions Club International - Centro Studi del Lionismo Distretto 108. Il CISAM, nato nel 1956 come CAMEN per studiare le applicazioni militari dell energia nucleare, oggi unisce alle competenze in materia nucleare e radiologica quelle nei settori della Compatibilità Elettromagnetica e dell Optoelettronica. Il Lions Club International è la più grande associazione di servizio al mondo, con 1,35 milioni di soci in oltre club di 206 Paesi del mondo che dedicano una parte del loro tempo agli altri. Tra gli scopi dell associazione vi sono la creazione di uno spirito di comprensione fra i popoli del mondo, la promozione dei principi di buon governo e di buona cittadinanza, lo stimolo alla discussione libera e aperta di tutti gli argomenti d interesse pubblico, con la sola eccezione della politica di partito e del settarismo confessionale. Secondo quanto riporta l associazione, si stima che ogni anno i Lions Clubs donino oltre 512 milioni di dollari e contribuiscano con sessantaquattro milioni di ore di volontariato a molti tipi di progetti, tra cui protezione dell ambiente, distribuzione di cibo ai bisognosi e aiuto agli anziani e ai disabili. Energia gst website TECNOLOGIA 61

3 Crest del Centro Interforze Studi per le Applicazioni Militari (CISAM) La manifestazione è stata aperta dal Direttore del CISAM, Ammiraglio Ispettore (GN) Domenico De Bernardo, dal Dottor Pier Giovanni Bertolini, Direttore del Centro Studi Lionismo, e dal moderatore, Professor Sergio Faggiani, Ordinario di Fisica Tecnica presso l Università degli Studi di Pisa. I tre oratori hanno rilevato l attualità dell interrogativo sulla possibilità che le fonti alternative possano essere sufficienti a garantirci una produzione energetica adeguata alle reali necessità, soprattutto ora, dopo che il recente referendum sull energia nucleare, ha, di fatto, eliminato la possibilità di utilizzare tale fonte d energia in Italia. Il professor Faggiani ha anche evidenziato l erroneità della definizione di fonti rinnovabili dal punto di vista scientifico, in quanto il rinnovo dell energia sarebbe in contraddizione con il Primo Principio della Termodinamica (sulla conservazione dell energia) e con il Secondo Principio (sulle irreversibilità); si tratta comunque di una denominazione che è oramai entrata nell uso comune. Nel corso del convegno sono state prese in esame dai diversi oratori, tutte indiscusse autorità nei rispettivi settori, le principali tipologie di energie rinnovabili (idroelettrico, fotovoltaico, eolico, marino, biomasse), evidenziando per ognuna di esse i punti di forza e le controindicazioni. Non è stata trattata l energia geotermica, in quanto, pur essendo una fonte energetica rinnovabile, non sono stati realizzati nuovi impianti negli ultimi decenni e non ne è prevista la realizzazione, essendo già sfruttate tutte le potenzialità che ci offre la natura. È stato poi affrontato il discusso tema dell energia nucleare, per cercare infine di tirare alcune conclusioni. L energia rinnovabile oggi più utilizzata in Italia è l energia idroelettrica, la quasi totalità della quale è ricavata da grandi impianti costruiti nel XX secolo; per aumentare la quantità di energia ottenibile, negli ultimi anni, si sono diffusi impianti di dimensioni minori, chiamati mini-idro. A seguito della recente legislazione sulle energie rinnovabili si è avuta una vera e propria proliferazione degli impianti idroelettrici di piccola taglia (mini-idro). Prendendo ad esempio a situazione del bacino del Serchio, questi impianti oggi si passano l acqua da uno all altro lungo tutto il percorso del fiume, senza mai restituirla al fiume stesso, con la conseguenza che il flusso scende molto sotto il minimo necessario per assicurare la vitalità del fiume, dando origine a vari inconvenienti a catena, contribuendo sostanzialmente al dissesto idrogeologico del territorio; i nefasti risultati di quest ultimo si sono visti con gli eventi alluvionali che hanno funestato le zone di confine tra Liguria e Toscana alla fine di ottobre A fronte delle conseguenze negative sul territorio, cui l autorità di bacino ha cercato, mediante accordi specifici con l ENEL sulla restituzione di una parte delle acque prelevate, di porre un rimedio almeno parziale, l energia prodotta da questi impianti mini-idroelettrici ammonta a poche decine di GWh l anno, fornendo quindi un contributo assolutamente trascurabile su di un fabbisogno di GWh a livello 62 INFORMAZIONI DELLA DIFESA 4/ 2013

4 nazionale, GWh a livello di regione Toscana e di GWh per la sola provincia di Lucca. Anche l energia solare fotovoltaica ha conosciuto negli ultimi anni, grazie ai progressi della tecnologia e ai consistenti sussidi previsti dalla legislazione in materia energetica, una diffusione impensabile solo pochi decenni or sono. È evidente lo stretto legame tra il livello dei finanziamenti incentivanti (senza i quali l energia fotovoltaica sarebbe antieconomica) e il numero degli impianti realizzati. In Immagine iconografica delle energie rinnovabili particolare la normativa europea definisce come fonti d energia rinnovabili le seguenti: idraulica, geotermica, solare, da biogas e gas di depurazione, dal moto ondoso e dalle maree, eolica e da biomasse. Un importante svantaggio del fotovoltaico, almeno per gli impianti a terra, è quello di sottrarre superficie agli usi agricoli, per cui gli incentivi agli impianti fotovoltaici a terra saranno sempre più bassi, mentre resteranno elevati quelli per la realizzazione d impianti a tetto, con l ovvia esclusione dei tetti degli edifici aventi valore artistico. Per i grandi impianti industriali si prevede che l energia da impianti fotovoltaici diventi competitiva rispetto a quella prodotta con fonti tradizionali già dal 2013 nelle regioni meridionali italiane e nelle isole, nel 2014 al Centro e all inizio del 2016 al Nord; per gli impianti domestici queste date diventano rispettivamente 2014, 2016 e Come è stato ricordato, suscitando un applauso di consenso dall uditorio, il kilowattora più verde tra tutti non è quello prodotto con fonti alternative, ma quello risparmiato. Aria e acqua sono entrambe fluidi, ma l acqua è caratterizzata da una densità molto maggiore, e quindi consente, a parità di dimensioni, di ottenere molta più energia. I vari tipi di turbina eolica sono contraddistinti da gran diversità sia in termini di dimensioni (piccola taglia fino a 100 kw, media taglia tra 100 e 400 kw, grande taglia oltre i 400 kw fino ad arrivare ai moderni impianti dell ordine dei 5 MW) che di struttura (turbine ad asse verticale e ad asse orizzontale). Per quanto riguarda la struttura, le turbine ad asse orizzontale, sebbene meno diffuse, presentano vari vantaggi, tra cui la possibilità di mettere il generatore al livello del suolo, limitando l impatto visivo e semplificando le operazioni di manutenzione. Tra gli svantaggi delle turbine eoliche sono da citare, oltre all impatto visivo e acustico, l impiego del territorio e i problemi che le scie fortemente turbolente generate dalle turbine possono provocare alla fauna avicola. Per quanto riguarda l energia del mare, l Italia è circondata da oltre ottomila chilometri di costa, e una così grande estensione di liquido, spesso in movimento, costituisce una gigantesca e fondamentale fonte d energia rinnovabile. Secondo un Workshop dell Enea (Ente per le Nuove Tecnologie, l Energia e l Ambiente), TECNOLOGIA 63

5 organizzato a Roma il 16 e 17 giugno 2011 e dedicato proprio alle prospettive di sviluppo dell energia dal mare per la produzione elettrica in Italia, quest immensa energia che avvolge l Italia è equivalente a quella di sei centrali nucleari come i modelli di centrali EPR da Megawatt. Dalle sole correnti marine dello Stretto di Messina si potrebbe produrre energia elettrica equivalente al fabbisogno di una città di due milioni di abitanti, ed è, infatti, nello stretto di Messina che sono stati compiuti i primi esperimenti in ambito nazionale. L energia può essere ricavata dal mare sotto Bioenergia varie forme: energia maremotrice, energia dal moto ondoso, energia dal gradiente termico oceanico, energia dalle correnti sottomarine. Un apparecchio di particolare interesse per lo sfruttamento dell energia del moto ondoso è il Wave Plane. Inventato dal danese Erik Skaarup nel 1989, costituito da una specie di conchiglia con vari imbocchi, i quali, opportunamente orientati e dimensionati, assicurano una buona adduzione di acqua a vari regimi di moto ondoso; l acqua entrata acquista un moto vorticoso e alimenta una turbina posta trasversalmente, la quale a sua volta trascina un generatore. Passando a occuparci delle biomasse, la produzione d energia mediante cultura dedicate di tipo tradizionale (come il girasole o la canna da zucchero) presenta diversi inconvenienti, in primo luogo il conflitto con le culture alimentari, sia per la terra che per l irrigazione, conflitto destinato ad acuirsi con l aumento della popolazione mondiale. Molto più interesse presentano invece culture di tipo ligno-cellulosiche, caratterizzate dall impiego di terreni non sfruttabili per usi agricoli e che non richiedono irrigazione; in questa categoria abbiamo piante molto conosciute, come il sorgo, la canna comune e il pioppo (coltivato però come arbusto, con taglio ogni due o tre anni), e altre meno note al grande pubblico, come il miscanto, il panico e il cardo. Per individuare i progetti di filiere agro-energetiche a elevata sostenibilità occorre seguire le seguenti linee-guida: decentralizzazione della produzione d energia elettrica e termica per valorizzare le biomasse residuali già presenti sul territorio (filiere diverse); esaltare la vocazionalità delle aree agricole, forestali e agro-industriali per la produzione di biomassa nel suo complesso e per le diverse colture dedicate (non irrigue); nelle aree più idonee, puntare su produzioni di biomasse di qualità, predisposte e pre-lavorate in loco (anche per la produzione di pellets) e/o per la co-alimentazione di centrali già esistenti. A livello regionale (Toscana), provinciale (Lucca, Pisa e Livorno) e del Parco Regionale di Migliarino, San Rossore e Massaciuccoli (al cui interno si trova il CISAM), senza grandi investimenti, semplicemente adeguando opportunamente la normati- 64 INFORMAZIONI DELLA DIFESA 4/ 2013

6 va, sarebbe possibile fornire un contributo, piccolo ma significativo, al fabbisogno energetico su base locale stimolando le culture dedicate e valorizzando i residui forestali. Per ottenere buoni risultati senza generare fattori negativi (come l aumento del traffico stradale) è però fondamentale che gli impianti di valorizzazione energetica delle biomasse siano realizzati quanto più vicino possibile alle zone di produzione, al fine di non sprecare energie per il trasporto delle biomasse; ad esempio nella zona del parco andrebbero realizzati due impianti, uno a nord e uno a sud del fiume Serchio, per evitare il traffico di automezzi pesanti lungo la Via Aurelia. Il tema dell energia nucleare è oggi in Italia difficile e controverso; secondo quanto esposto al convegno il nucleare ha un forte problema d immagine, ma in effetti, esaminando i dati storici e i fatti, è la fonte energetica più sicura in assoluto. Prendendo ad esempio le conseguenze del recente terremoto in Giappone, la stampa ha dato una grande enfasi ai problemi della centrale nucleare di Fukushima, con conseguente rimessa in discussione dell impiego dell energia nucleare, non solo in Italia, ma anche in altri paesi del mondo, mentre pochissima enfasi è stata data al crollo della diga di Fujinuma, provocato dallo stesso terremoto, e che ha provocato un migliaio di morti (mentre i problemi della centrale nucleare non hanno provocato nessuna vittima diretta) e nessuno ha pensato di mettere in discussione l impiego estensivo dell energia idroelettrica a seguito del crollo della diga. Affrontando razionalmente, sulla base di dati statistici, il problema della sicurezza, emerge che le fonti energetiche che provocano il maggior numero di vittime sono quella idroelettrica, per l elevatissimo numero di vittime causato dai crolli delle dighe, e il carbone, per l elevato numero d incidenti nelle miniere. In ogni caso i reattori di nuova generazione, e ancora più quelli in fase di sviluppo, presentano caratteristiche di sicurezza molto maggiori non solo rispetto ai reattori di Chernobyl, ma anche a quelli di Fukushima. Di grande interesse e valore scientifico le informazioni fornite sugli studi in corso in tutto il mondo sui futuri reattori nucleari di quarta generazione; in particolare aziende, università e centri di ricerca italiani sono fortemente impegnati negli studi per lo sviluppo dei reattori tipo LFR (Lead Fast Reactor), che impiegano piombo fuso come liquido di raffreddamento. Confrontando scientificamente costi e benefici delle fonti di energia tradizionali e rinnovabili, emerge che le fonti convenzionali continuano a fornire il contributo principale al soddisfacimento della richiesta elettrica: (circa 64%), seguite dalle rinnovabili (circa 23%) e dalle importazioni (circa 13%) La quota fornita dalle fonti rinnovabili, per soddisfare gli obiettivi europei al 2020, dovrà crescere fino a raggiungere il 27% circa. Nel 2010 in Italia gli impianti alimentati da fonti rinnovabili hanno raggiunto circa unità, più del doppio dello scorso anno, con una potenza complessiva di 30,3 GW (+14,2% rispetto al 2009) e una produzione lorda di 77,0 TWh (+11,1%). Esaminando l impatto sul territorio delle diverse fonti d energia, e prendendo come caso di riferimento una centrale elettrica da MWe, l area impegnata è di poco inferiore a 0,3 Km 2 sia per centrali tradizionali (metano e gas naturale) che per centrali nucleari e per centrali a carbone, mentre sale a 33 Km 2 (100 volte maggiore di quelle tradizionale) per le centrali fotovoltaiche e a circa 100 Km 2 (300 volte maggiore di quelle tradizionali) per le centrali eoliche. TECNOLOGIA 65

7 Il rapporto tra energia spesa per costruzione e funzionamento (spese fisse e variabili) ed energia prodotta in quaranta anni è di 0,03 sia per centrali tradizionali (con fonti da capitale) che per centrali nucleari, mentre sale a 0,15 per centrali fotovoltaiche e centrali Eoliche. Questo significa che mentre per recuperare l energia impegnata per la costruzione di un impianto tradizionale o nucleare serve poco più di un anno, per recuperare l energia spesa per la costruzione di un impianto fotovoltaico o eolico servono ben sei anni. In termini di costo effettivo (senza considerare gli incentivi), il kwh elettrico da eolico e fotovoltaico è oggi circa tre volte più caro di quello da impianti tradizionali (ivi Bioenergia comprendendo anche gli idroelettrici) o nucleari. Per quanto riguarda l impatto ambientale, le emissioni di CO2 degli impianti fotovoltaico, eolico e nucleare sono sostanzialmente nulle, mentre quelle di un impianto a gas sono di quattro milioni di tonnellate l anno, e quelle di un impianto a carbone di sette milioni di tonnellate. La separazione (capture) e il sequestro della CO2 sono possibili ma assai onerosi. Gli impianti nucleari producono, inoltre, circa 20 tonnellate di scorie radioattive ogni anno. Di queste 20 tonnellate 2 sono veramente pericolose e determinano non trascurabili problemi d individuazione e accettazione sociale dei siti di stoccaggio geologicamente stabili. Se, per assurdo, si volesse produrre tutta l energia elettrica necessaria al fabbisogno italiano mediante il solo fotovoltaico ed eolico, tenuto conto anche degli apparati d accumulo necessari per gestire queste fonti d energia, aventi carattere intermittente, dovremmo accettare una preoccupante occupazione del suolo e un cambiamento di prospettiva a livello di rete non semplice da realizzare (passaggio da produzione concentrata a una capillarmente distribuita). Alla luce di questi dati appare opportuno utilizzare un mix virtuoso delle varie fonti energetiche, innalzare la percentuale delle energie cosiddette rinnovabili e utilizzare tutte le coperture industriali e i tetti non architettonicamente interessanti per istallare pannelli fotovoltaici. Non bisogna dimenticarsi che tra le principali risorse economiche del nostro Paese sono il turismo, l ambiente e l arte, che non possono e non devono essere danneggiati da un impiego eccessivo e non ragionato di impianti eolici o fotovoltaici. Alle presentazioni è seguito un vivace e interessante dibattito, che ha consentito ai relatori di approfondire gli argomenti presentati. Uno degli argomenti più discussi è stato la rinuncia italiana alla produzione d energia nucleare sul suolo nazionale, considerata dalla maggior parte degli intervenuti un occasione sprecata, in quanto ad un approccio razionale (contestato per la verità con veemenza da qualche isolato partecipante) i vantaggi del nucleare sono numerosi e i rischi limitati. Inoltre in questo settore le imprese italiane erano arrivate a un buon livello di competitività, a differenza di quanto avviene in altri settori, come l eolico e il fotovoltaico; in questi campi, infatti, la maggior parte degli impianti sono importati dall estero, spesso da altri paesi europei. 66 INFORMAZIONI DELLA DIFESA 4/ 2013

8 Al termine del simposio i partecipanti hanno potuto visitare lo storico Reattore Nucleare RTS-1 Galileo Galilei del CISAM, un reattore di ricerca a piscina appartenente alla famiglia dei reattori eterogenei a uranio fortemente arricchito (90%), moderato e raffreddato ad acqua leggera, progetto della società statunitense Babcok & Wilcox. Il reattore fu ordinato nel 1958 per attività di ricerca legate anche al possibile impiego della Energie rinnovabili propulsione nucleare per unità navali di superficie e subacquee italiane, rimase attivo dal 4 aprile 1963 (data in cui è stata raggiunta la prima criticità) sino al 1980, anno dell arresto definitivo, deciso prima della fine della vita utile del reattore a seguito di mutate priorità del Ministero della Difesa, ed è attualmente in fase di disattivazione o decommissioning, con l obiettivo di rilasciare il sito senza vincoli di natura radiologica, nel rispetto dei requisiti di sicurezza e protezione dei lavoratori, della popolazione e dell ambiente. In conclusione il convegno è stato un occasione molto interessante per discutere, senza isterie o paraocchi, del nostro futuro energetico, evidenziando le poche luci e le molte ombre della situazione nazionale. PROGRAMMA DELLE PRESENTAZIONI Professor Raffaello Nardi, Segretario Generale dell Autorità di Bacino del Serchio: L energia idroelettrica nel bacino del Serchio: luci e ombre sulla diffusione degli impianti minori (mini-idro). Ingegner Katia Masala, della società Toscana Energia Green 1 : Fotovoltaico: da un installazione selvaggia a uno sviluppo mirato e di qualità. Professor Panayotis Psaroudakis del Dipartimento d Ingegneria dell Energia e dei Sistemi dell Università degli Studi di Pisa: L energia dal vento e dal mare. Professor Enrico Bonari del Centro di Ricerca Interuniversitario sulle Biomasse da Energia di Pisa: Le biomasse a destinazione energetica. Professor Giuseppe Forasassi, Presidente del Consorzio Interuniversitario per la Ricerca Tecnologica Nucleare di Pisa: Caratteristiche e prospettive degli impianti nucleari della presente e della nuova generazione. Professor Carlo Bartoli, del Dipartimento d Ingegneria dell Energia e dei Sistemi dell Università degli Studi di Pisa: Energie tradizionali e rinnovabili: confronto costi-benefici. 1 Toscana Energia Green è il marchio del gruppo Toscana Energia (società mista partecipata dagli Enti locali toscani e dall ENI) che opera nei settori del fotovoltaico, gestione calore, teleriscaldamento, illuminazione e cogenerazione. TECNOLOGIA 67

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