AMBIENTE E USO DELLE RISORSE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE DOSSIERMETES

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1 AMBIENTE E USO DELLE RISORSE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 2008 DOSSIERMETES 5

2 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE a cura di LUCA BOLLETTA e MICHELE DELLA ROCCA presentazione di FRANCO CHIRIACO

3 PRESENTAZIONE Il Dossier Fonti energetiche rinnovabili: la sfida delle agroenergie nasce dall'esigenza di fornire anche ai non addetti ai lavori uno strumento utile ad orizzontarsi nel complesso ed insidioso mondo delle fonti energetiche. Alla sua stesura hanno collaborato Luca Bolletta, che nel suo anno di stage presso la Fondazione ha affrontato la materia in riferimento alle aziende agricole della Valle del Sacco, e Michele della Rocca, Area Ambiente e uso delle risorse Metes. Pur non avendo alcuna pretesa di esaustività, il volume fa il punto sulla diffusione e sulle caratteristiche di alcune fonti di energia rinnovabile e sulle loro modalità di produzione, privilegiando, per un'analisi più accurata, le agroenergie. Ne viene fuori un quadro ricco di luci e di ombre teso a sottoporre all'attenzione del lettore la necessità di una scelta consapevole che tenga conto di tutte le risorse che entrano in gioco nel ciclo produttivo, della loro disponibilità, del loro consumo in termini di bilancio complessivo, come si addice ad un approccio sostenibile e solidale anche in campo energetico. Franco Chiriaco FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 3

4 INDICE I»LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE Il SISTEMA ENERGETICO ODIERNO. PREVISIONI SULLA PRODUZIONE DELLE RISORSE NON RINNOVABILI Previsioni sulla produzione delle risorse non rinnovabili IL RISCALDAMENTO GLOBALE L'effetto serra L'aumento della temperatura dovuto alle attività antropiche Conferenza sui Cambiamenti Climatici di Rio de Janeiro del COP3 - Protocollo di Kyoto COP7 - Gli accordi di Marrakech COP 13 - Conferenza di Bali L'ACCESSO ALL'ENERGIA POLITICHE ENERGETICHE IN EUROPA ED IN ITALIA Politiche energetiche dell'unione Europea Politiche energetiche dell'italia alla luce della produzione e dei consumi energetici I certificati verdi L' ENERGIA RINNOVABILE L'energia solare L'energia eolica L'energia idroelettrica L'energia geotermica La biomassa 34 II»BIOMASSE E BIOENERGIA INTRODUZIONE LA BIOMASSA COME FONTE ENERGETICA LA PRODUZIONE DEI BIOCOMBUSTIBILI DA BIOMASSE Biodiesel Bio-etanolo e ETBE Biomasse legnose Biogas AZIENDE E DISTRETTI AGROENERGETICI Organizzazione della filiera L'azienda agroenergetica Il distretto agroenergetico 54 III»LE PROSPETTIVE PER LE AGROENERGIE INTRODUZIONE GLI IMPATTI SOCIO-ECONOMICI DELLE AGROENERGIE Diminuzione delle coltivazioni per scopi alimentari Nuove potenzialità occupazionali Possibili benefici per le comunità locali GLI EFFETTI AMBIENTALI DELLE AGROENERGIE Scomparsa di grandi porzioni di foreste a scapito di monocolture energetiche Riduzione delle emissioni di CO2 e altri gas nocivi Impatti sul suolo e sulle risorse idriche Aspetti quantitativi Aspetti qualitativi Buone pratiche per le colture energetiche Buone pratiche per i prelievi forestali CONCLUSIONI 77 SIGLARIO 83 BIBLIOGRAFIA 85 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 5

5 CAPITOLO I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE

6 I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE Negli ultimi anni, il sistema di produzione di energia basato sull impiego di fonti fossili ha mostrato alcuni aspetti critici che ne mettono in dubbio la sostenibilità futura. A fronte della continua crescita della domanda di energia 1, il graduale esaurimento della produzione di risorse fossili pone a rischio la capacità di soddisfare i crescenti consumi energetici. Tale esaurimento è dovuto alla non rinnovabilità delle stesse risorse fossili: il loro processo di formazione richiede tempi estremamente lunghi, incompatibili con le esigenze energetiche della società contemporanea. Inoltre, la combustione di fonti fossili si è rivelata particolarmente destabilizzante per l equilibrio ambientale del pianeta: le emissioni provocate hanno, infatti, comportato un innalzamento della concentrazione in atmosfera di gas ad effetto serra, con un conseguente aumento della temperatura globale 2. La disomogenea distribuzione delle risorse fossili sulla superficie terrestre non assicura un adeguata sicurezza dell approvvigionamento energetico a tutta la popolazione mondiale. Tale problema affligge sia paesi con economie industrializzate, fortemente dipendenti dalle importazioni energetiche, sia paesi in via di sviluppo, in cui vasti strati della popolazione sono esclusi dall accesso all energia e ai suoi benefici. Alla luce di questa situazione, la comunità internazionale sta valutando con sempre maggior attenzione i possibili interventi da realizzare per contrastare le difficoltà strutturali dell attuale sistema energetico. In particolare, negli ultimi anni sono stati promossi diversi interventi destinati a sostenere la produzione di energia da fonti rinnovabili che si presentano come una interessante alternativa alle fonti fossili, in quanto si riproducono in tempi rapidi, sono maggiormente diffuse sulla superficie del pianeta e sono meno impattanti sull ambiente. In questo capitolo si approfondiranno i motivi per i quali le fonti di energia rinnovabili sono in grado di contrastare i limiti strutturali dell attuale sistema energetico. 1 Secondo le previsioni della IEA (International Energy Agency) la domanda di energia nel 2030 aumenterà del 60% rispetto ai livelli del Studi recenti dell'ipcc (Intergovernmental Panel on Climate Change ) prevedono, entro il 2100, un significativo aumento della temperatura globale a seguito delle continue emissioni antropiche e del conseguente aumento dei livelli di concentrazione dei gas. FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 9

7 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE 1.1 IL SISTEMA ENERGETICO ODIERNO. PREVISIONI SULLA PRODUZIONE DELLE RISORSE NON RINNOVABILI. Il gas naturale dovrebbe, invece, imporsi come seconda fonte superando (entro il 2030) il carbone (Tab.2). L attuale sistema di produzione energetica è strettamente vincolato alla disponibilità di materia prima di origine fossile. In base ai dati forniti dall International Energy Agency 3, (Tab. 1), risulta che nel 2003 più della metà dell energia prodotta sia stata ottenuta da fonti quali petrolio, gas naturali e carbone. Un ruolo marginale è stato ricoperto da fonti alternative come le rinnovabili (solare, eolico, biomasse, ecc.) ed il nucleare. Lo scenario previsto per i prossimi anni conferma il dominio delle fonti fossili sul mercato energetico internazionale. TABELLA 1 DOMANDA MONDIALE DI ENERGIA (MTEP) * Carbone % Petrolio ,4% Gas % Nucleare % Idrica ,8% Biomasse e rifiuti % Altre rinnovabili % TOTALE % TABELLA 2 CONTRIBUTO ALLA DOMANDA GLOBALE DI ENERGIA (%) Petrolio 35,3 34 Carbone Gas Biomasse e rifiuti Nucleare Idrica Altre rinnovabili TOTALE Fonte: Elaborazione dati IEA - Energy Outlook 2004 Questi combustibili sono il risultato della trasformazione, avvenuta nel corso di milioni di anni di sostanze organiche in forme più stabili e ricche di carbonio. Per questo motivo, la disponibilità delle fonti fossili è destinata a ridursi nel tempo, con inevitabili ripercussioni sul sistema di produzione energetica. *Tasso di crescita media annuale - Fonte: IEA Energy Outlook Secondo le previsioni dell IEA, per il 2030 la domanda di energia raggiungerà i Mtep 4, aumentando del 52% rispetto ai livelli del In base alle stime effettuate, il petrolio, seppur leggermente in calo, si confermerebbe la fonte energetica più utilizzata, soddisfacendo, nel 2030, quasi il 34% della domanda totale. 3 L' International Energy Agency agisce come consigliere per le politiche energetiche di 26 paesi (tutti membri dell'ocse, l'organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico), svolgendo attività di ricerca, di raccolta dati e di informazione al pubblico relative al settore dell'energia. 4 La tonnellata equivalente di petrolio (TEP, in lingua inglese ton of oil equivalent,toe) è un'unità di misura di energia. Rappresenta la quantità di energia rilasciata dalla combustione di una tonnellata di petrolio grezzo e vale circa 42 GJ, 42 miliardi di joule. Il valore è fissato convenzionalmente, dato che diverse varietà di petrolio posseggono diversi poteri calorifici, ma purtroppo le convenzioni adottate sono più di una. La Tep è un'unità di misura usata per rendere più maneggevoli le cifre relative a grandi valori di energia. 10 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 11

8 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE Previsioni sulla produzione delle risorse non rinnovabili Alla fine degli anni 50, il geofisico statunitense Marion Hubbert, ricercatore presso la compagnia petrolifera Shell Oil, aveva effettuato alcuni studi sull evoluzione temporale della produzione di una fonte fossile esauribile o fisicamente limitata, con l aiuto di modelli empirici e matematici predisposti allo scopo. La produzione, vista l iniziale abbondanza di risorse, è destinata ad espandersi rapidamente, fino a raggiungere il punto di produzione massima (Picco di Hubbert). Una volta superato il Picco, ci sarà un declino verso lo zero poiché l intero processo diventerà non più economicamente sostenibile.il progressivo esaurimento delle risorse porterà quindi ad un incremento degli investimenti necessari per accedervi. Graficamente, l andamento temporale della produzione della risorsa segue una curva a campana (Fig. 1). FIGURA 1 Produzione annua ANDAMENTO PRODUZIONE DI UNA FONTE FOSSILE ESAURIBILE accantonare, per un breve periodo, le teorie di Hubbert ed il dibattito su come fronteggiare l inevitabile fine dell era del petrolio a buon mercato. I modelli di Hubbert, evidenziando i limiti strutturali di un sistema energetico basato su fonti non rinnovabili, suscitarono in ogni caso un notevole interesse fra i cultori delle discipline geologiche. Negli anni 90 furono ripresi da Campbell e Laherre 5 ed estesi alla contemporanea situazione mondiale della produzione petrolifera. In base alle loro stime, il picco della produzione mondiale di petrolio avrebbe infatti dovuto essere raggiunto nel primo decennio del 2000, anche tenendo conto del tasso di scoperta di nuovi giacimenti e di innovazioni tecnologiche per l estrazione dal suolo. La questione dell esaurimento del petrolio è stata affrontata dall IEA le cui stime, che considerando l utilizzo di petrolio non convenzionale 6, prevedono il raggiungimento del picco di produzione intorno al 2030 o più tardi, nel caso in cui si scoprissero ulteriori nuove riserve petrolifere. 7 Da quanto finora detto, emerge come sia rischioso continuare a puntare sul petrolio quale fonte primaria di produzione energetica. A fronte del crescente consumo d energia, il progressivo esaurimento fisico del petrolio ed il conseguente aumento dei relativi costi di estrazione e di produzione potrebbero portare ad una situazione davvero critica: gli squilibri tra offerta e domanda sul mercato energetico condurranno ad innalzamenti continui del prezzo dell energia, con inevitabili ripercussioni negative sull andamento dell economia. Parallelamente, l incremento dell energia ottenuta da altre fonti fossili (come gas naturali e carbone) seppur in grado di colmare eventuali carenze nella produzione energetica, sposterebbe semplicemente in avanti il problema dell esaurimento. Emerge, quindi, la necessità di prevenire i possibili effetti che l aumento del costo dell energia potrebbe provocare sulla crescita economica e sulla stabilità dei mercati internazionali; il continuo incremento dei prezzi energetici potrebbe bloccare, infatti, un elevato numero di attività in settori nevralgici sia dal punto di vista economico che sociale 8. Per evitare queste conseguenze destabilizzanti, non essendoci la possibilità di spostare la produzione verso un area dove la risorsa è ancora abbondante (come successo negli anni 70), appare semplicemente necessario un cambiamento, nelle risorse utilizzate, privilegiando fonti che incidono meno anche sui cambiamenti climatici del pianeta. Anni Attraverso i suoi modelli, Hubbert aveva individuato gli anni 70 come il periodo in cui negli USA la produzione di petrolio, principale fonte energetica, avrebbe raggiunto il suo picco massimo. Il manifestarsi, in quel periodo, di due crisi petrolifere (nel 73 e nel 79) che avevano prodotto ad un notevole incremento dei prezzi energetici (soprattutto per il settore dei trasporti), diede notorietà a Hubbert e alle sue tesi, portando in primo piano, sul panorama energetico globale, il problema dell esaurimento delle risorse fossili. L esplorazione e la scoperta di nuovi ed estesi giacimenti consentì di superare le crisi e di 5 (Campbell e Laherre; 1998) 6 Comprende greggio da acque profonde, gas liquefatti e sabbie bituminose. 7 (IEA; 2004).Tale interpretazione sembra essere, comunque, decisamente ottimistica, considerando che dagli anni '80 non sia stata effettuata alcuna scoperta di nuovi ed importanti giacimenti di petrolio (Scrocca D.; 2005). 8 Nel 2002, la maggior parte dell'energia fossile è stata, infatti, consumata dal settore industriale (il 33% del totale) e dei trasporti (27% del totale) (EIA; 2005). 12 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 13

9 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE 1.2 IL RISCALDAMENTO GLOBALE L effetto serra L effetto serra è il risultato della presenza attorno ad un pianeta di un atmosfera che assorbe parte dei raggi infrarossi emessi dal suolo riscaldato dalla radiazione ricevuta da una stella. Il nome evoca quanto avviene nelle serre per la coltivazione dei prodotti agricoli, anche se il meccanismo alla base è differente: una parte della radiazione emessa dal suolo viene assorbita dall atmosfera e riemessa in tutte le direzioni, quindi in parte anche verso il suolo. Ciò comporta che l equilibrio del pianeta si fissi ad una temperatura maggiore di quella che si stabilirebbe in assenza dell atmosfera. L effetto serra permette quindi alla Terra di avere una temperatura media superiore al punto di congelamento dell acqua, consentono la vita così come noi la conosciamo. Le sostanze che determinano l effetto serra sul nostro pianeta, i cosiddetti gas serra, sono principalmente vapore acqueo, anidride carbonica (CO 2 ), metano (CH 4 ), ossido nitroso (N 2 O) e ozono (O3) 9. In condizioni di equilibrio la quantità di radiazione ricevuta è bilanciata da una eguale quantità riemessa attraverso: la riflessione (circa il 30% del totale, prevalentemente dalle nubi) e la radiazione non riflessa (il restante 70%), che viene assorbita dall atmosfera (16%), dalle nubi (4%) e dalla superficie terrestre e dai mari (51%), dove si trasforma in calore. La Terra, come qualunque corpo caldo, riscaldata dai raggi solari, riemette una radiazione elettromagnetica la cui lunghezza d onda è legata alla temperatura dalla legge di Wien 10. Alla temperatura della superficie terrestre, pari a circa 287 K, l emissione è nel campo dei raggi infrarossi cioè con lunghezza d onda di circa 10 micrometri. L atmosfera terrestre, che è trasparente alla luce visibile e a bassi valori dell infrarosso, non lo è alla lunghezza d onda di 10 micrometri, per cui solamente il 6% della radiazione riemessa riesce a sfuggire nel cosmo. Il resto viene assorbito dall atmosfera stessa, riscaldandola; mentre, a sua volta, l atmosfera riemette energia. La temperatura al suolo aumenta così fino a quando la quantità di radiazione che riesce a sfuggire compensa quella ricevuta dal Sole. I gas serra consentono alle radiazioni solari di passare attraverso l atmosfera, impedendo però l uscita del calore irradiato dalla superficie terrestre. Il livello della loro concentrazione in atmosfera influenza inevitabilmente l andamento della temperatura terrestre L aumento della temperatura dovute alle attività antropiche Una maggiore impennata nella concentrazione di gas serra si è avuta con l utilizzo di combustibili fossili, che ha intaccato le riserve geologiche di carbonio, e con la maggior produzione di metano derivate dalle attività di allevamento e di colture a sommersione (per esempio il riso). Anche prodotti di sintesi, quali i clorofluorocarburi, contribuiscono all intensificazione dell effetto serra, e per questo motivo sono stati messi al bando. In base a quanto riportato dall Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 11 ) dell ONU, dalla fine del diciannovesimo secolo la temperatura globale media è gradualmente aumentata. La crescente richiesta di energia da parte di processi produttivi automatizzati ha portato ad un maggior utilizzo di combustibili. Dopo una prima fase in cui il legno era la fonte energetica più importante, si è gradualmente intensificato, in seguito alla continua evoluzione tecnologica, il ricorso a risorse di origine fossile quali il carbone, il petrolio ed il gas naturale (EIA 12 ; 2004). Il loro potere calorifico 13 è molto superiore rispetto a quello del legno ed in grado di garantire prestazioni e rese energetiche maggiori, anche se i loro processi di combustione fanno aumentare la concentrazione di gas ad effetto serra in atmosfera. Le risorse fossili impiegate per la generazione d energia sono il risultato di una trasformazione millenaria di composti organici. Questi si conservano e si accumulano nel sottosuolo dove, sottoposti a temperature e pressioni elevate, sono convertiti in idrocarburi utilizzabili come fonte energetica. Una volta estratti dal sottosuolo vengono, dunque, combusti con conseguenti emissioni in atmosfera di anidride carbonica, immagazzinata nel sottosuolo per milioni di anni. Questa non rientra, dunque, nella fase biologica del ciclo del carbonio, contribuendo così all incremento delle concentrazioni di CO 2 in atmosfera. In questo modo l azione dei gas ad effetto serra viene amplificata, con un conseguente innalzamento della temperatura media terrestre. Le continue emissioni antropiche, cresciute ad un ritmo annuo compreso tra lo 0,5% e l 1% - secondo il Climate Change Report 2001 dell IPCC - ed il conseguente aumento dei livelli di concentrazione dei gas hanno reso il processo biologico di assorbimento incapace di ridurre l anidride carbonica presente in atmosfera. 9 Ai sensi del Protocollo di Kyoto (vedi più avanti),i gas ad effetto serra sono:anidride carbonica (C02 ),Metano (CH 4 ),Protossido di azoto (N 2 0), Idrofluorocarburi (HFC), Perfluorocarburi (PFC), Esafluoro di zolfo (SF 6 ). 10 La Legge di Wien (dal nome del fisico Wilhelm Wien) descrive una relazione inversa tra la lunghezza d'onda del picco di un'emissione da parte di un corpo nero, e la sua temperatura. In pratica, più caldo è un oggetto, più corta è la lunghezza d'onda a cui emetterà radiazione. 11 Il gruppo di ricerca sul clima globale delle Nazioni Unite che si occupa di comprendere gli aspetti scientifici del cambiamento climatico indotto da attività umane, i suoi possibili impatti e gli eventuali interventi per mitigarne gli effetti. 12 L' Energy Information Administration è un ente del governo statunitense che fornisce statistiche ufficiali relative al settore energetico 13 Il potere calorifico è la quantità di calore sviluppata nella combustione completa di una quantità unitaria di combustibile. Si misura in Joule per chilogrammo (J/kg) o, in forma ormai obsoleta, in kilocalorie per chilogrammo (kcal/kg) 14 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 15

10 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE Questa situazione è aggravata dal perdurare di attività di deforestazione 14, che limitano la capacità da parte dell ecosistema di assorbire le emissioni e contribuiscono, indirettamente, alla presenza di elevati livelli di gas. L IPCC ha stimato che, qualora le emissioni continuassero ai ritmi attuali 15, la temperatura globale potrebbe subire un aumento quantificabile tra 1,4 e 5,8 C tra il 1990 il 2100.Tra il 1990 e il 2025 è previsto un aumento della temperatura valutato tra 0,4 e 1,1 C. Il continuo accrescimento della temperatura del globo porterebbe ad un innalzamento dei livelli del mare in seguito allo scioglimento dei ghiacciai, mentre la frequenza delle precipitazioni atmosferiche verrebbe alterata, con conseguenze sull andamento dell agricoltura e sulla disponibilità d acqua. Inoltre, anche la biodiversità sarebbe gravemente danneggiata. Nel lungo periodo, dunque, il consumo di energia fossile difficilmente potrà essere sostenibile sotto l aspetto ambientale. Per questo motivo, si è rafforzata la volontà di avviare, a livello internazionale, una strategia d azione comune in grado di ridurre le emissioni antropiche di gas serra e di rafforzare i processi naturali di assorbimento dei gas dall atmosfera Conferenza sui Cambiamenti Climatici di Rio de Janeiro del Il primo passo di questa strategia è stata l approvazione, durante la conferenza sull Ambiente e sullo Sviluppo delle Nazioni Unite tenutasi a Rio de Janeiro nel 1992, della Convenzione Quadro sui Cambiamenti Climatici (UNFCCC 17 ). La convenzione, diventata operativa nel marzo 1994, è finalizzata a strutturare azioni intergovernative in grado di affrontare la questione del cambiamento climatico. L obiettivo ultimo della Convenzione è quello di impegnare le parti firmatarie a limitare o a ridurre le emissioni di gas serra, al fine di stabilizzare nel lungo periodo la loro concentrazione in atmosfera. L UNFCCC individua tre gruppi di paesi con obblighi di riduzione differenziati. Nell Allegato I al testo della convenzione sono elencati i Paesi ad economia avanzata e quelli ad economia in transizione che devono adottare politiche nazionali e realizzare corrispondenti misure per mitigare il cambiamento climatico, limitando le emissioni antropiche di gas serra ed intensificando i meccanismi di assorbimento dei gas 18. L allegato II include, invece, i soli paesi con economie avanzate i quali devono destinare risorse finanziarie e promuovere l utilizzo di tecnologie pulite all interno dei Paesi in via di sviluppo, affinché possano intraprendere azioni per la riduzione delle loro emissioni. (Art.4 commi 3, 4, 5). Per i Paesi in via di sviluppo, per evitare di ostacolarne la crescita economica, non è previsto alcun obbligo di riduzione. Inoltre, la quantità di gas da loro emessi è marginale rispetto a quella dei Paesi industrializzati 19, i quali devono essere i primi a prendere provvedimenti per controllare le emissioni. La Convenzione prevede la costituzione della Conferenza delle Parti (COP), che è l organo supremo della convenzione. Attualmente si riunisce una volta l anno per esaminare i progressi della Convenzione COP3 - Protocollo di Kyoto L 11 dicembre 1997, al termine della terza sessione della Conferenza della Parti (COP 3), è stato firmato il Protocollo di Kyoto. Attraverso l articolo 3 è stato assegnato ai paesi dell Allegato I l obbligo di ridurre le emissioni antropiche aggregate 20, calcolate in CO 2 equivalente, di almeno il 5% rispetto ai valori del 1990 entro il periodo compreso tra il 2008 ed il 2012, mentre ai paesi in via di sviluppo non sono assegnati nuovi impegni rispetto a quelli previsti dalla Convenzione del 92. La riduzione complessiva non è uguale per tutti i paesi 21 e può essere raggiunta anche in modo congiunto da gruppi di paesi diversi (Art.4). L Unione Europea a 15, dove la riduzione complessiva prevista è dell 8%, ha sfruttato tale possibilità, adottando una ripartizione differenziata per ciascuno stato membro (decisione 2002/358/CE). Nel Protocollo vengono definiti alcuni strumenti per permettere ai Paesi aderenti il raggiungimento degli obiettivi fissati, come ad esempio il meccanismo per lo sviluppo pulito, il JI (Joint Implementation), e lo scambio di quote di emissioni, ratificati nel COP7 di Marrakech. Con la ratifica da parte della Russia, avvenuta nel settembre 2004, il Protocollo di Kyoto è ufficialmente entrato in vigore infatti, come previsto dall Art. 25, il Protocollo è di fatto diventato operativo dal momento dell adesione di almeno 55 paesi firmatari responsabili di almeno il 55% delle emissioni presenti nel Ogni paese aderente al Protocollo ha provveduto nel frattempo a recepire all interno del proprio quadro normativo gli adempimenti sottoscritti. L Italia,con la Legge n.120/2002,si è impegnata a ridurre le proprie emissioni del 6.5% nel periodo Il Protocollo si presenta, quindi, come un programma con cui i Paesi accettano gli impegni per la riduzione dell emissioni di gas serra. 14 Si calcola che, tra il 1850 ed il 1980, il 15% della superficie forestale sia stata abbattuta (Rowe et al.; 1992). 15 Nel 2003, l'emissioni mondiali in seguito all'impiego di combustibili sono state pari a circa Mt di CO2 (IEA; 2006). 16 A Rio de Janeiro, Brasile nel 1992 sono stati ratificati tre trattati internazionali presso la Conferenza delle Nazioni Unite sull'ambiente e lo sviluppo:la Convenzione quadro sui cambiamenti climatici (UNFCCC),la Convenzione sulla diversità biologica (CBD), e la Convenzione delle Nazioni Unite sulla lotta contro la desertificazione (UNCCD), note come le convenzioni di Rio. 17 UNFCCC: United Nations Framework Convention on Climate Change. 18 (Art.4 Comma 2 Lett. a testo della Convenzione). 19 Ad eccezione di India e Cina, dove, in questi ultimi anni, il rapido progresso industriale ha innalzato i loro rispettivi livelli di emissione, avvicinandoli sensibilmente a quelli presenti in economie industrializzate (WRI; 2002). 20 I gas serra che rientrano negli obblighi e i settori economici interessati da tali obblighi sono previsti nell'allegato A del Protocollo. 21 Gli obblighi di riduzione per ciascun paese sono elencati all'interno dell'allegato B del Protocollo. 16 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 17

11 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE La sua attuazione è finalizzata ad avviare un processo di sviluppo basato sulla cooperazione internazionale e sulla riduzione dei danni e dei rischi ambientali legati all attività antropica. In questo contesto, dunque, si inseriscono anche interventi a sostegno di fonti energetiche meno impattanti sull ambiente rispetto a quelle fossili COP7 Gli accordi di Marrakech Per ridurre al minimo i costi connessi con il raggiungimento di tali obiettivi, il Protocollo ha previsto la possibilità di ricorrere a meccanismi aggiuntivi rispetto alle politiche nazionali di abbattimento delle emissioni. Questi meccanismi complementari, approvati con gli Accordi di Marrakech (2001), consistono in quattro tipologie di intervento: Il meccanismo per lo sviluppo pulito (Clean Development Mechanism o CDM in inglese) è definito nell Art. 12, ed è uno strumento flessibile che permette alle imprese dei paesi industrializzati, con vincoli di emissione, di realizzare progetti che mirano alla riduzione delle emissioni di gas serra nei paesi in via di sviluppo senza vincoli di emissione. Lo scopo di questo meccanismo è duplice: da una parte permette ai paesi in via di sviluppo di disporre di tecnologie più pulite ed orientarsi sulla via dello sviluppo sostenibile, dall altra permette l abbattimento delle emissioni lì dove è economicamente più conveniente e quindi la riduzione del costo complessivo d adempimento degli obblighi derivanti dal Protocollo di Kyoto. Il Joint Implementation (JI), o Attuazione congiunta, è un meccanismo flessibile in base al quale, una società di un paese elencato nell Allegato I può realizzare un progetto che determini una riduzione delle emissioni di gas serra in un altro paese dell Allegato I, e spartire, in base a un accordo tra le parti, i crediti relativi alle emissioni evitate. Il commercio delle emissioni, più noto come Scambio di Quote di emissioni, previsto nell Art. 17 del Protocollo, è un approccio amministrativo utilizzato per controllare l inquinamento e prevedere incentivi economici per la realizzazione di riduzioni delle emissioni di sostanze inquinanti.nella pratica si consente ai paesi Allegato I di scambiare permessi ad emettere gas serra, qualora ci sia un abbattimento maggiore (vendita) o minore (acquisto) rispetto agli obiettivi previsti. Con la direttiva 2003/87/CE è stato istituito un sistema di scambio all interno della Comunità Europea. I Bacini di assorbimento del Carbonio (Carbon Sinks), con i quali si compensano le emissioni in eccesso attraverso l estensione di elementi naturali (come boschi e superfici coltivate) che assicurano l assorbimento di anidride carbonica COP 13 Conferenza di Bali L obiettivo della 13 Conferenza delle Parti (COP13) dell UNFCCC, tenutasi a Bali dal 3 al 14 dicembre 2007, era quello di costruire un quadro di negoziazione e una roadmap per un accordo sui cambiamenti climatici che sostituisse e andasse oltre il Protocollo di Kyoto a partire dal 2012 (cosiddetto Kyoto2). La Conferenza di Bali ha prodotto una roadmap che però non contiene impegni vincolanti o targets per la riduzione dei gas ad effetto serra, come auspicato dall Unione europea, a causa dell opposizione degli Stati Uniti e di alcuni altri paesi. Il testo finale sancisce che le parti si accorderanno per azioni o impegni di mitigazione misurabili, verificabili e quantificabili a livello nazionale, incluse limitazioni quantitative delle emissioni e obiettivi di riduzione, da parte di tutti i paesi sviluppati, assicurando contemporaneamente la corrispondenza degli sforzi tra loro, tenendo conto delle differenze tra i diversi paesi. Inoltre, sono stati identificati i fondi per l adattamento ai cambiamenti climatici, i meccanismi contro la deforestazione e il trasferimento delle tecnologie. Tuttavia, la natura generica (non vengono indicati né i valori né i tempi entro cui queste riduzione devono avvenire) della roadmap fa supporre che vi saranno ulteriori difficoltà legate alle negoziazioni, difficoltà che potranno essere verificate in occasione del COP15, che si terrà a Copenaghen nel Dicembre FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 19

12 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE 1.3 L ACCESSO ALL ENERGIA La maggior parte delle riserve di petrolio e gas sono concentrate all interno di un limitato numero di paesi. In particolare, i dodici paesi membri dell OPEC 22 hanno il controllo di circa il 75% delle riserve di petrolio convenzionale; mentre Russia, Iran e Qatar 23 sono in possesso di circa la metà delle riserve mondiali di gas naturale. Tale situazione si riflette sull andamento del commercio mondiale di queste risorse; nel caso del petrolio, ad esempio, emerge, sia per le economie occidentali (Stati Uniti ed Europa) sia per alcune delle economie emergenti (Cina ed India), una forte dipendenza dalle importazioni (Figure 2 e 3). La capacità di queste economie di disporre della principale fonte di energia è, quindi, strettamente vincolata ai ritmi di produzione del petrolio in Paesi terzi (come quelli medio-orientali) ed al relativo prezzo di vendita. In queste condizioni, la posizione dei Paesi esportatori si è rafforzata; la formazione del cartello OPEC e la crisi del 73 furono le prime manifestazioni dell uso politico del petrolio, una risorsa non rinnovabile, concentrata in alcune zone geografiche ed essenziale per la produzione di energia. La progressiva diminuzione delle risorse fossili, accompagnata dai crescenti consumi energetici registrati in Cina ed India, ha attribuito al commercio di questa fonte un ulteriore influenza sull equilibrio geopolitico mondiale. FIGURA 3 IMPORTAZIONI 2005 PETROLIO (MIGLIAIA DI BARILI/GIORNO) FIGURA 2 ESPORTAZIONI 2005 PETROLIO GREGGIO E NON CONVENZIONALE, LIQUIDI DI GAS NATURALE (MIGLIAIA DI BARILI/GIORNO) FONTE: World oil and gas review FONTE: World oil and gas review Alla luce di tale situazione, la sicurezza dell approvvigionamento energetico è diventata un esigenza prioritaria per le economie avanzate. Acquisiscono, perciò, sempre più rilevanza interventi in grado di ridurre la dipendenza dai Paesi esportatori e, di conseguenza, i possibili rischi economici e politici connessi. I problemi relativi al rifornimento energetico riguardano però anche le economie in via di sviluppo. In base a quanto riportato dall ONU, la maggior parte della popolazione mondiale esclusa dai moderni servizi energetici 24 vive in paesi poveri o in zone rurali. Durante il vertice mondiale di Johannesburg del 2002 è stato sottolineato come l accesso all energia sia uno dei principali obiettivi per lo sviluppo umano ed uno strumento in grado di migliorare la qualità della vita nelle zone svantaggiate del pianeta. Nel campo dell educazione, della salute e dell alimentazione la garanzia di un adeguata disponibilità energetica aprirebbe nuove prospettive e possibilità che vanno oltre la semplice crescita economica. In base a quanto riportato dall EIA, nel 2004 la maggior parte del consumo mondiale era concentrata in Nord America (il 27%) ed in Europa (il 19%), mentre l Africa e il Sud America registrano complessivamente un consumo marginale, leggermente superiore all 8% (EIA; 2007). In particolare, nei Paesi in via di sviluppo, la possibilità di accedere all energia elettrica non è garantita a tutti gli strati della popolazione (Fig. 4). 22 L' Organization of the Petroleum Exporting Countries è un cartello economico, costituito nel 1960 dai maggiori paesi produttori di greggio, per negoziare con le compagnie petrolifere aspetti relativi alla produzione di petrolio, prezzi e concessioni. 23 Nello specifico, la Russia possiede il 27% delle riserve mondiali di gas, l'iran il 15% e il Qatar il 14% (IEA; 2007) 24 Lo UN-Energy (ente interno all'onu che si occupa delle questione energetiche) riporta che, attualmente, 1.6 miliardi di persone non hanno accesso all'elettricità e che 2.4 miliardi di persone non possono ricorrere ai moderni combustibili per il riscaldamento e la cottura dei cibi (http://esa.un.org/un-energy/ ; 2006). 20 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 21

13 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE FIGURA 4 ACCESSO AL CONSUMO DI ENERGIA ELETTRICA (2000) 1.4 POLITICHE ENERGETICHE IN EUROPA ED IN ITALIA Quali sono gli orientamenti riguardo le politiche energetiche in Europa, e di conseguenza in Italia, alla luce della crisi in atto? Ci sarà un ritorno al nucleare? Oppure dobbiamo prepararci ad una nuova era industriale, caratterizzata da energia pulita ed emissioni zero? Saremo in grado di far fronte a questa sfida, senza compromettere la stabilità economica, ambientale e sociale del pianeta? E che ruolo avrà l Italia in questo nuovo percorso? Si accoderà ai paesi più innovatori oppure rimarrà ancorata ai vecchi paradigmi produttivi? Fonte: World Bank; La situazione più critica è presente in Africa,dove nella maggior parte delle nazioni,soprattutto nella regione Sub-Sahariana, meno del 33% della popolazione ha accesso al consumo di elettricità. Nell Africa Sub-Sahariana, inoltre, si registra una forte disuguaglianza tra zone rurali, dove solo l 8% della popolazione può accedere all elettricità, e zone metropolitane, dove l accesso è garantito al 51% della popolazione. Questa situazione è anche il risultato delle modalità di gestione dell attuale sistema energetico. La produzione di energia elettrica avviene attraverso una struttura centralizzata dove l elettricità viene prima prodotta in impianti di generazione di grandi dimensioni per poi essere inviata agli utenti attraverso una rete di distribuzione. In un tale sistema, l accesso all energia è, dunque, strettamente legato alle caratteristiche delle reti di distribuzione: ad esempio, parte della popolazione può essere esclusa dall utilizzo dell elettricità a causa di reti che non coprono in maniera soddisfacente il territorio, come nei paesi in via di sviluppo, dove soprattutto le zone rurali non sono allacciate alla rete, oppure a causa delle dispersioni 25 che fanno sì che una parte dell energia elettrica distribuita dalla rete venga perduta senza essere consumata, riducendo l efficienza energetica dell intero sistema centralizzato. Una rete di distribuzione elettrica, non è un sistema isolato, ma è connesso con le reti di paesi confinanti, consentendo così l importazione di elettricità da paesi terzi. Sono molte le domande, e purtroppo ancora poche le risposte. Ai documenti programmatici emanati dall UE, non sono state date risposte significative, almeno per quanto riguarda l adozione e l applicazione di politiche di settore. Diverso è il discorso per quanto riguarda l iniziativa privata: preso atto che i combustibili fossili convenzionali sono destinati ad essere sostituiti da fonti energetiche alternative, gli investimenti risultano in costante crescita, e l importanza economica dei soggetti interessati fa intuire che non si tratti di una moda passeggera, ma che anzi siamo in una fase storica in cui dalla ricerca scientifica confinata in laboratorio si è passati alla ricerca finalizzata alla produzione su larga scala. Le aziende danesi che realizzano pale eoliche oppure le industrie tedesche leader nella produzione degli impianti fotovoltaici sono solo alcuni esempi di realtà economiche in forte espansione che si presentano sul mercato come settori che necessitano di sempre maggiori investimenti e che ricercano professionalità nuove ed in costante aggiornamento. Vediamo perciò quali sono gli orientamenti dell UE in termini di politiche, e come l Italia reagisce agli input comunitari, lasciando poi in appendice l elenco delle normative, dei regolamenti e delle leggi nazionali Politiche energetiche dell Unione Europea Abbiamo visto che una maggior produzione di energia da fonti rinnovabili è auspicabile per una serie di motivi. Innanzitutto, queste fonti rinnovano la loro disponibilità in tempi molto brevi 26, consentendo di contrastare i possibili effetti negativi dovuti al graduale esaurimento dei combustibili fossili. Rispetto a questi ultimi,inoltre,le risorse rinnovabili presentano un inquinamento ambientale marginale. 25 Con il termine dispersioni si intendono le perdite dovute ad inefficienze strutturali e progettuali della rete di distribuzione, non solo dispersioni riconducibili alla trasformazione in calore dell'elettricità. 26 Si va dalla disponibilità continua nel caso dell'uso dell'energia solare, ad alcuni anni nel caso delle biomasse (ENEA; 2003). 22 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 23

14 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE Infine, la produzione di energia rinnovabile permette di sfruttare risorse distribuite in maniera omogenea sulla superficie del pianeta.in questo modo,dunque,le varie economie nazionali potrebbero ridurre il ricorso ad importazioni di energia, utilizzando risorse naturali disponibili localmente. Alle luce di questi potenziali benefici, sono aumentati, negli ultimi anni, gli interventi a sostegno della crescita e della diffusione di energia prodotta da fonti rinnovabili. Particolarmente sensibile al raggiungimento di tale obiettivo si è mostrata l Unione Europea, soprattutto alla luce della necessità dei paesi europei di ridurre la dipendenza dalle importazioni di fonti fossili 27. Per rispondere a questa esigenza, la Commissione Europea ha adottato, nel novembre 1997, il Libro Bianco Energia per il futuro: le fonti energetiche rinnovabili. Al suo interno, si proponevano le linea guida da seguire per avviare uno sviluppo coordinato delle fonti rinnovabili, essenziale per rendere più sicuro ed autonomo il settore energetico. Veniva, in particolare, introdotto l obiettivo di raggiungere nell Unione, entro il 2010, un tasso di penetrazione delle rinnovabili, sul mercato energetico, del 12% 28. In aggiunta a ciò, le scelte dell U.E. in ambito energetico sono state influenzate anche dall esigenza di fronteggiare i pressanti problemi di carattere ambientale legati all impiego di combustibili fossili. La ratifica del Protocollo di Kyoto, giunta a breve distanza dall adozione del Libro Bianco sulle fonti di energia rinnovabili, rafforzava perciò il sostegno europeo alla crescita delle stesse. Considerato l impegno assunto dall Unione Europea 29 di ridurre una quota consistente delle proprie emissioni di gas serra (l 8% rispetto alle emissioni del 1990), l impiego di fonti rinnovabili per generare energia con un livello basso o nullo di emissioni di gas serra diveniva un efficace strumento per rispettare tale impegno. Alla luce di tale situazione, la Commissione ha presentato, all inizio del 2007, una tabella di marcia 30 che propone un nuovo quadro legislativo in materia di promozione e di utilizzo delle energie rinnovabili nell Unione, nonché nuovi obiettivi di crescita delle rinnovabili per il In particolare, la Commissione individua nell assenza d incentivi politici ed economici una delle principali cause del mancato raggiungimento degli obiettivi fissati dal Libro Bianco. Per questo motivo, sollecita il rafforzamento dell attuale quadro normativo UE e la concreta adozione, da parte di tutti gli Stati membri, delle misure necessarie per aumentare la quota di tutte le energie rinnovabili Politiche energetiche dell Italia alla luce della produzione e dei consumi energetici L Italia ha consumato nel 2006 circa GWh (Gigawattora) di energia elettrica. Tale dato è il cosiddetto consumo o fabbisogno nazionale lordo 31 e indica l energia di cui ha bisogno un Paese per far funzionare qualsiasi impianto o mezzo che abbisogni di energia elettrica. FIGURA 5 Percentuale 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Elaborazione personale da dati Terna. RIEPILOGO STORICO VARIAZIONE PERCENTUALE PRODUZIONE ENERGIA NON RINNOVABILE ITALIANA 0% Anno Altri conbustibili Gas derivati Gas naturale Petroliferi Solidi Se si escludono i consumi imposti (servizi ausiliari, perdite nei trasformatori di centrale e l energia elettrica per immagazzinare energia durante la notte attraverso le stazioni di pompaggio), abbiamo un consumo nazionale netto o richiesta nazionale di energia elettrica, che nel 2006 è stato di GWh, con un incremento del 2,12% rispetto all anno precedente e del 2,37% medio negli ultimi venti anni.tale valore comprende anche le perdite di rete, calcolate intorno ai GWh circa. La parte rimanente ( GWh) rappresenta il consumo di energia degli utenti finali. 27 Attualmente, in base a quanto riportato dalla Commissione Europea nel gennaio 2007 (IP/07/29), circa il 50% del consumo energetico totale nell'unione Europea dipende dall'importazione di energia 28 Tale obiettivo, è stato confermato anche in seguito all'allargamento dell'unione a 25 stati membri del Tale impegno riguarda solo i 15 paesi membri dell'unione europea prima dell'allargamento del Dei nuovi 10 stati membri, 8 ( escluse Malta e Cipro) hanno fissato diversi obiettivi di riduzione. 30 Communicazione della Commissione al Consiglio Europeo e al Parlamento An Energy Policy For Europe. 31 Tale dato è ricavato come somma dei valori indicati ai morsetti dei generatori elettrici di ogni singolo impianto di produzione. Tale misura è effettuata prima di una eventuale detrazione di energia per alimentare le stazioni di pompaggio e non considerando gli "autoconsumi" delle centrali (ovvero l'energia che la centrale usa per il suo funzionamento). 24 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 25

15 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE L Italia ha quindi bisogno mediamente di 41,1 Gigawatt di potenza elettrica lorda istantanea (38,6 Gigawatt di potenza elettrica netta istantanea 32 ).Tali valori oscillano tra la notte e il giorno mediamente da 28 a 50 Gigawatt, con punte minime e massime rispettivamente di 21 e 56 Gigawatt. Il fabbisogno nazionale lordo di energia elettrica viene coperto per il 73% attraverso centrali termoelettriche che bruciano principalmente combustibili fossili in gran parte di importazione più piccole percentuali - inferiori al 2% - che fanno riferimento a biomassa, rifiuti industriali o civili e combustibile nazionale. Un altro 14,5% viene ottenuto da fonti rinnovabili (idroelettrica, geotermica, eolica e fotovoltaica) per un totale di energia elettrica di produzione nazionale lorda di circa GWh (dati del 2006). La rimanente parte, come già detto, é importata direttamente. TABELLA 3 PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA LORDA IN ITALIA NEL 2005 E NEL 2006 Gwh Idro Termo Eol.Fotov. Totale Idro Termo Eol.Fotov. Totale Produttori , , , , , , , ,7 di cui geotermoelettrici ,5-5324, , ,4 Autoproduttori 799, ,9 2, ,7 859, ,5 2, ,6 ITALIA , , , , , , , ,3 Fonte: Terna, Rapporto 2006 Ripartizioni percentuali nel 2005 Ripartizioni percentuali nel 2006 Idro Termo Eol.Fotov. Totale Idro Termo Eol.Fotov. Totale Produttori 98,1% 92,7% 99,9% 93,5% 98,0% 93,5% 99,9% 94,2% Autoproduttori 1,9% 7,3% 0,1% 6,5% 2,0% 6,5% 0,1% 5,8% ITALIA 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 32 Fonte: Biotecnologie Bianche - Proposta di accordo di programma - Consolidamento e sviluppo della ricerca - 5 Maggio 2006 La strategia politica dell Unione Europea volta a ridurre il ricorso a combustibili fossili, ha avuto ripercussioni anche sulle scelte dei governi italiani di sostegno delle fonti rinnovabili. A partire dal 1998, il Comitato Interministeriale per la programmazione economica (CIPE) ha approvato una serie d azioni nazionali allo scopo di ridurre le emissioni antropiche di gas serra e valorizzare la produzione di energia da fonti rinnovabili. In particolare, è stato formulato il Libro bianco per la valorizzazione energetica delle fonti rinnovabili, in cui si delineava una strategia per la crescita dell energia prodotta da ogni fonte rinnovabile. Inoltre, conformemente agli impegni assunti con il Protocollo di Kyoto, è stata prevista l introduzione di un piano nazionale per l assegnazione delle emissioni 33. Attualmente l energia rinnovabile riveste un ruolo limitato sul panorama energetico europeo ed italiano. In base a quanto riportato dall Eurobserver 34, nel 2005, le rinnovabili hanno soddisfatto il 6,38% 35 dell energia complessiva consumata nell Unione Europea. Tale risultato, nonostante faccia registrare un graduale aumento rispetto al , è ancora distante dall obiettivo del 12% entro il Per quanto riguarda l Italia, invece, le fonti rinnovabili hanno contribuito a soddisfare il 5,8% del consumo energetico totale. Un altro aspetto delicato è quello dell elevata competitività dei combustibili fossili. Le fonti energetiche rinnovabili, a differenza dei combustibili fossili 38, hanno fatto registrare negli ultimi anni un calo costante e consistente dei costi. Ciò nonostante, gli attuali prezzi di mercato sono favorevoli alle fonti energetiche non rinnovabili, a causa soprattutto della mancata internalizzazione dei costi esterni e, in particolare, dei costi ambientali 39. Un ulteriore limite è rappresentato dalla discontinuità con cui l energia da fonti rinnovabili è fruibile 40. Questo significa che il loro utilizzo può contribuire a ridurre i consumi di combustibile nelle centrali convenzionali, ma non può sostituirle completamente (ENEA; 2003). Inoltre, escluse le biomasse, le altre fonti rinnovabili non presentano soluzioni concrete per sostituire l utilizzo di combustibili fossili nel settore dei trasporti. 33 Strumento previsto dalla direttiva 2003/87/CE sul controllo e il commercio delle emissioni di gas serra. La sua introduzione implica che i grandi impianti operanti nel settore dell'energia e dell'industria siano vincolati a permessi annuali di emissioni (il cui ammontare viene definito dal Piano). 34 Consorzio composto da sei organizzazioni europee impegnate nella promozione dell'energia rinnovabile nell'unione Europea. 35 L'energia prodotta nell'unione Europea da fonti rinnovabili, nel 2005, è stata pari a 112,1 Mtep, a fronte di un consumo totale di energia di Mtep (Eurobserver; 2006). 36 Nel 2004, l'energia da fonti rinnovabili era pari al 6,08% dell'energia totale consumata nell'unione Europea (Eurobserver; 2006). 37 Sulla base delle tendenze attuali, la Commissione prevede che la quota delle rinnovabili non supererà il 10% per il Per quanto riguarda, ad esempio, il petrolio, il suo prezzo negli ultimi anni è più che triplicato, passando dai 20 dollari a barile dell'agosto 2000 agli oltre 60 del maggio 2006 (U.S. Department of energy; 2006). Questo andamento sembra confermare le previsioni relative al picco di Hubbert formulate da Campbell et al. ed analizzate in precedenza. 39 Per costi esterni si intendono quei costi che, invece di essere sostenuti e contabilizzati dal soggetto agente, vengono sopportati da terzi o dalla generalità dei consociati.tali costi comprendono anche i costi ambientali, intesi come alterazioni più o meno evidenti dell'equilibrio ecologico in seguito ad attività umane(grassi S., Cecchetti M. ; 2002). 40 Ad esempio,l'energia solare ed eolica è fortemente intermittente,mentre la produzione di idroenergia e di energia da biomassa è influenzata dal periodo stagionale. 26 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 27

16 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE TABELLA 4 Fonte: Statistiche sulle fonti rinnovabili in Italia - anno 2006, a cura di GES, Gestore Servizi Elettrici I certificati verdi POTENZA EFFICIENTE LORDA DEGLI IMPIANTI DA FONTE RINNOVABILE IN ITALIA AL 31 DICEMBRE n kw n kw % '06/'05 Idrica ,5 0_ ,9 1_10 (MW) ,7 > ,2 Eolica ,4 Solare* n.d n.d ,4 Geotermica ,0 Biomasse e rifiuti** ,7 - Solidi ,2 -- rifiuti solidi urbani ,6 -- da colture e altri rifiuti agroindustriali ,7 - Biogas ,8 -- da discariche ,8 -- da fanghi ,2 -- da deiezioni animali ,7 -- da colture e altri rifiuti agroindustriali ,3 Totale ,0 * Compresi i tetti Fotovoltaici ( dati ENEA) e il Conto Energia (GSE) ** Per l'impianto in co - combustione la potenza considerata è pari ad una quota della potenza dell'impianto calcolata in base alla produzione realizzata dalle biomasse e rifiuti rispetto a quella totale. Il sistema di incentivazione della produzione di energia verde, introdotto nell art. 11 del D. Lgs. 79/99, prevede un meccanismo di mercato competitivo basata sui Certificati Verdi (CV), titoli emessi dal Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN), che certificano la produzione di energia da fonti rinnovabili. Ogni Certificato Verde attesta la produzione di 100 MWh, nell arco dell anno di emissione. Nel mercato dei CV la domanda è costituita dall obbligo per i produttori ed importatori di energia di immettere annualmente una quota, inizialmente pari al 2%, di energia prodotta da fonti energetiche rinnovabili di quanto prodotto e/o importato da fonti convenzionali nell anno precedente. L offerta è costituita dai CV emessi a favore di impianti privati che hanno ottenuto la qualificazione da parte del GRTN (garanzia di origine). 1.5 L ENERGIA RINNOVABILE La capacità di affrontare e superare, senza ripercussioni destabilizzanti, i limiti di un sistema energetico basato su risorse fossili, è legata allo sviluppo di fonti energetiche alternative. Viene definita rinnovabile qualsiasi forma di energia che si riproduce naturalmente in un breve periodo di tempo e che è ricavata dal sole in maniera diretta (energia da pannelli termici e fotovoltaici) o indiretta (energia eolica, idroelettrica e da biomassa) oppure da altri processi naturali (energia geotermica e dalle maree).a riguardo, John Houghton, scienziato inglese membro dell IPCC, ha affermato che in quaranta minuti il sole invia tanta energia sulla terra quanta l intera umanità ne consuma in un anno 41. Spesso l opinione pubblica tende a fare confusione tra il concetto di energia rinnovabile e quello di energia pulita.tale assunto è errato, anche se ci si limita ad intendere per energia pulita esclusivamente quella che non produce gas serra. L energia nucleare (fissione), ad esempio, non produce gas serra, ma è sicuramente non rinnovabile poiché l uranio e affini sono risorse finite ed il problema dello smaltimento delle scorie radioattive derivanti dal suo processo di produzione è tale da limitarne la proliferazione su scala globale. D altra parte, una fonte di energia rinnovabile può non essere pulita, ovvero può produrre gas serra. Come vedremo, questo aspetto ha un peso nello sviluppo delle energie rinnovabili, poiché a parità di rinnovabilità, l attuale sistema di produzione favorisce lo sviluppo di quelle energie che risultano essere più economiche rispetto a quelle più ambientalmente sostenibili. Le principali tipologie di energia rinnovabile sono: L energia Solare L energia Eolica L energia Idroelettrica L energia Geotermica L energia da Biomasse Esse non esauriscono il panorama possibile, soprattutto in riferimento ai risultati della ricerca scientifica. A questo proposito si è volutamente tralasciato, ad esempio, l idrogeno sebbene questo tipo di combustibile sia apparentemente perfetto : nessuna emissione inquinante, se non vapore acqueo, a fronte di un alta resa energetica. Infatti, l idrogeno non esiste in forma isolata e si deve produrlo a partire da altre risorse, quali l acqua o il metano con modalità produttive che rispondano a requisiti di economicità e sicurezza che consentano l impiego su larga scala. Inoltre, le sue modalità di immagazzinamento in contenitori a pressioni elevatissime, lo rendono potenzialmente esplosivo, e ad oggi poco sicuro. 41 Houghton J.; FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 29

17 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE È tuttavia vivo l interesse della comunità scientifica verso questa risorsa: ipoteticamente adatta sia per l autotrazione che per la produzione di energia 42. Ancora, la fonte energetica probabilmente a più rapida riproduzione è rappresentata dai rifiuti derivanti dalle attività antropiche: il cosiddetto CDR (Combustibile Derivato da Rifiuti) che viene prodotto in grandissime quantità in maniera diffusa e uniforme su tutto il globo terrestre, ma che a causa delle incertezze legate al ciclo complessivo di gestione del sistema e alla pericolosità degli inceneritori è ancora limitato nel suo utilizzo L energia solare Per energia solare si intende l energia ottenuta dall irradiazione del sole. La Terra è investita da una enorme quantità di energia proveniente dal Sole, la quale può essere convertita direttamente in elettricità o calore e, quindi, utilizzata per soddisfare le esigenze umane. Le tecnologie principali 43 per trasformare in energia sfruttabile l energia del sole sono : il pannello solare, che sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore, all acqua contenuta in un serbatoio di accumulo. il pannello solare a concentrazione, che sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore (un comune fertilizzante per agricoltura costituito da un 60% di nitrato di sodio (NaNO3) e un 40% di nitrato di potassio (KNO3)). Il fluido così riscaldato produce vapore, che immesso in turbina può produrre elettricità 44. il pannello fotovoltaico, (composto da un numero variabile di singoli moduli fotovoltaici) che sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce. L energia solare può essere sfruttata sia in impianti di grandi dimensioni, sia con processi di microgenerazione, ossia prodotta in piccoli impianti domestici che possono soddisfare il bisogno energetico di una singola abitazione o piccolo gruppo di abitazioni. Questo permette di risparmiare l energia che si perde nella fase di distribuzione di energia elettrica, per esempio sugli elettrodotti, ma comporta anche la necessità di ridefinire la struttura della rete elettrica complessiva. Il rendimento 45 energetico dei pannelli solari è relativamente basso se paragonato ai combustibili fossili tradizionali, e si aggira attorno al 10 25%, anche se gli impianti a specchi solari a concentrazione hanno rendimenti ben più alti. Naturalmente, più è alto il rendimento, più il materiale utilizzato è costoso, per cui non economicamente sostenibile per centrali di grandi dimensioni. Le prestazioni del fotovoltaico dipendono da numerosi fattori, quali il tipo di materiale utilizzato per i moduli (il silicio è il più utilizzato, in diverse forme, ma vi sono anche il solfuro di cadmio, l arseniuro di gallio, e altri); l irraggiamento a cui le sue celle sono esposte; l angolazione con cui questa giunge rispetto alla sua superficie; la temperatura di esercizio dei materiali, che tendono ad essere meno efficienti in ambienti caldi; la composizione dello spettro di luce. Una volta avviato,il processo di generazione di energia non emette alcun tipo di gas serra 46. I moduli fotovoltaici odierni hanno una vita stimata di 30 anni circa, anche se è plausibile ipotizzare che vengano dismessi dopo un ciclo di vita di anni, a causa della rapida evoluzione della loro tecnologia. L energia solare, tuttavia, presenta alcuni inconvenienti che ne rallentano lo sviluppo su larga scala. Ad esempio, a fine 2007 i più grandi impianto fotovoltaici funzionanti in Europa erano quelli di Jumilla e Beneixama in Spagna, la cui potenza nominale si aggirava sui 20 MWp (mentre le centrali termoelettriche a combustibile fossile possono arrivare a potenze di almeno un ordine di grandezza superiore). Se non si adottano particolari tecnologie, l erogazione di energia elettrica da parte di una centrale a pannelli fotovoltaici non è costante: sul piano industriale questo è un problema notevole, soprattutto dal punto di vista del dimensionamento dell impianto, che deve essere progettato per soddisfare una domanda di energia variabile. Nel caso degli specchi a concentrazione, poiché il processo di produzione di energia elettrica avviene attraverso l immissione in turbina di un fluido ad altissima temperatura, il problema dell immagazzinamento dell energia solare è molto attenuato. Il fluido viene conservato in recipienti termicamente isolati così da poter essere impiegato a seconda delle necessità.in questo genere di impianti,già molto diffusi negli USA,da ogni m 2 di specchi in un anno si ricava l equivalente in energia di un barile di petrolio. Siccome 7 barili circa sono pari ad una tonnellata, con 7 m 2 s otterrebbe una tonnellata equivalente di petrolio (TEP): con m 2 (0,07 km 2 ) si otterrebbero TEP, con m 2 si otterrebbe 1 MTEP, ossia lo 0,5% del fabbisogno nazionale italiano. 42 Attraverso il processo della fusione nucleare, in cui due atomi di idrogeno si fondono per creare un atomo di elio, sprigionando nel processo una grandissima quantità di energia e non producendo sostanze inquinanti 43 Per brevità di trattazione sono state citate le tecnologie più classiche,tuttavia è bene sottolineare che la tecnologia del solare è in continua evoluzione, e ad oggi è difficile individuare quale sarà quella che avrà il maggior sviluppo. 44 L'E.N.E.A. (Ente Nazionale Energie Alternative) ha realizzato di questo tipo a Priolo Gargallo (in provincia di Siracusa), modificando un impianto di produzione energetica dell'enel già esistente. I 20 megawatt raggiunti dalle dalla centrale bastano a una città di 20 mila abitanti, consentono di risparmiare tonnellate equivalenti di petrolio l'anno ed evitano l'emissione di 40 mila tonnellate l'anno d'anidride carbonica. Il bello è che questo tipo di energia è conveniente: ai prezzi attuali, l'impianto si ripaga in 6 anni e ne dura 30. Oltretutto, una volta avviata la produzione di massa, i prezzi di costruzione tenderanno al dimezzamento, Carlo Rubbia, ex - presidente E.N.E.A, intervista a La Repubblica, Con rendimento si intende la percentuale di energia captata e trasformata rispetto a quella totale giunta sulla superficie del modulo, e può essere considerato un indice di correlazione tra watt erogati e superficie occupata, ferme restando tutte le altre condizioni. 46 L'intero ciclo di vita del processo comporta, tuttavia, l'emissione di gas serra, dato che le molteplici attività (come, ad esempio, costruzione e smantellamento) necessarie al funzionamento delle tecnologie e delle strutture richiedono l'impiego di energia fossile. 30 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 31

18 I I LE ENERGIE RINNOVABILI NEL CONTESTO MONDIALE Per soddisfare l intero fabbisogno nazionale italiano sarebbe necessaria una superficie pari ad un quadrato di 40 km di lato. Infine, uno dei principali ostacoli alla diffusione dei generatori solari è rappresentato dalla scarsità della materia prima per costruire le celle L energia eolica Anche il vento può essere impiegato come fonte di energia, grazie all impiego di apposite turbine che ne trasformano l energia cinetica in energia meccanica o elettrica. In pratica si tratta della versione moderna degli antiche mulini a vento, solo che invece di macinare il grano per farne farina, in questo caso le pale sono collegate ad un generatore eolico, che trasforma l energia cinetica in elettrica. La quantità di elettricità prodotta dalle turbine dipende dalla velocità del vento, dalla densità dell aria e dalla quantità e qualità delle stesse turbine. Per questo motivo, l elica è collocata in testa a pali di altezza notevole, poiché la velocità del vento è maggiore quanto più ci si allontana dal suolo, e l installazione in località ventose migliora l efficienza energetica delle turbine, accelerando i tempi di ammortamento degli investimenti iniziali. L energia eolica viene sfruttata meglio in mare, ad alcune miglia dalla costa (offshore) rispetto che sulla terra ferma (onshore). Le aree adatte all installazione di generatori eolici sono, comunque, limitate. Gli impianti eolici sono costituiti in genere da un gran numero di pale, collegate in serie, che possono raggiungere potenze di alcuni Gigawatt. Gli svantaggi degli impianti eolici sono di due tipi: uno di carattere ambientale e l altro di carattere tecnico. Sotto il profilo ambientale, l aspetto più delicato è quello legato all integrazione con l ecosistema presente. Generalmente, per sfruttare a pieno la forza cinetica del vento, le turbine eoliche si estendono in verticale e presentano un rilevante impatto paesaggistico. Inoltre, il movimento effettuato dalle turbine, può influire sull equilibrio dell ecosistema locale, incidendo negativamente sui flussi migratori di volatili. Dal punto di vista tecnico, il problema è simile a quello visto per l energia solare, ovvero la aleatorietà con cui l energia eolica è disponibile:la produzione di energia non è né continua né omogenea e soprattutto non può essere adattata alla richiesta delle utenze,se non in combinazione con altre fonti di energia. Nell ambito di ampie reti di generatori, vengono effettuate delle compensazioni nel sistema L energia idroelettrica Un altra fonte di energia rinnovabile è rappresentata dall energia cinetica dell acqua, che può essere sfruttata per produrre energia elettrica a basso costo. La produzione di energia idroelettrica è strettamente legata al ciclo idrologico, cioè alla continua circolazione dell acqua all interno dell idrosfera terrestre. Tale ciclo è originato dall irradiazione solare, che provoca l evaporazione dell acqua presente in fiumi, laghi ed oceani. Una volta in atmosfera, il vapore acqueo si raffredda e si condensa all interno delle nuvole.attraverso le piogge,l acqua ritorna sulla superficie terrestre in forma liquida e l intero ciclo può ricominciare. In questo modo, è perennemente disponibile una cospicua quantità di acqua che può essere utilizzata per fini energetici. Esistono due principali tipologie di centrali: quelle ad acqua fluente e quelle cosiddette a caduta. Tipiche dei grandi corsi d acqua, le centrali ad acqua fluente sfruttano l energia cinetica delle acque fluviali, convogliate in particolari turbine idrauliche messe in rotazione dal flusso dell acqua. Collegate all albero rotante delle turbine vi sono gli alternatori che trasformano l energia meccanica di rotazione in energia elettrica. Le centrali idroelettriche a caduta trasformano l energia potenziale posseduta dall acqua che, confinata all interno di un bacino idrico artificiale creato da una diga, si trasforma in energia elettrica grazie ad un sistema di condotte e turbine. In questo caso la quantità d energia ottenibile dipende, principalmente, dall ampiezza del bacino idrico, dall altezza del salto e dalla portata del flusso dell acqua. Un aspetto di cui si deve tenere conto per poter ottimizzare l impiego dell energia idroelettrica riguarda le caratteristiche strutturali dei bacini idrici presenti sul territori. La normativa europea definisce «piccolo idroelettrico» un impianto con una potenza inferiore ai 10 MW. Le contenute dimensioni di tali impianti permettono il deflusso minimo vitale dell acqua ed il passaggio per pesci. Mentre le fonti di rumore e vibrazione dei macchinari utilizzati sono ridotte a livelli minimi. Il grande idroelettrico, cioè gli impianti con potenza superiore ai 10 MW fino a centinaia di MW, comporta invece impatti ambientali molto significativi, sia in fase di realizzazione dell opera che in fase di esercizio. Per generare un ampia quantità di elettricità è essenziale la costruzione di dighe artificiali che possono sconvolgere la stabilità dell ecosistema e delle comunità locali (esempio eclatante è rappresentato dalla diga delle Tre gole in Cina, con oltre due milioni di persone trasferite in altro luogo). Sebbene quindi le centrali idroelettriche, una volta entrate in esercizio, non producano nessuna forma di inquinamento e non necessitino di nessun combustibile, la loro proliferazione è soggetta ai limiti del territorio e dai costi per la loro realizzazione L energia geotermica Attraverso l energia geotermica si sfrutta la temperatura elevata degli strati geologici profondi della terra. Acque calde e vapori originati da sorgenti sotterranee sono convogliati, attraverso un sistema di tubature, verso apposite turbine per la generazione di elettricità. 32 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 33

19 I Le fonti geotermiche con temperatura superiore ai 150 C sono considerate più adeguate per una efficiente produzione elettrica (Idaho National Laboratory; 2006). Se le temperature sono più basse, nell ordine degli C il calore geotermico può essere utilizzato anche per attività locali di teleriscaldamento 47. Lo sfruttamento di questa energia è probabilmente il più eco compatibile di tutte le energie viste finora, ma sicuramente non la più economicamente vantaggiosa: infatti le acque e i vapori che provengono dal sottosuolo sono ricchi di sostanze minerali, che formano incrostazioni e depositi. Le attrezzature per la generazione di questa energia possono essere installate solo in territori che offrono le giuste caratteristiche geologiche, e lo sfruttamento dell energia geotermica è complessivamente limitato da queste ragioni La biomassa La fonte rinnovabile che presenta un utilizzo energetico già efficiente è rappresentata dalla biomassa. Questa comprende ogni sostanza di origine organica che durante il processo di fotosintesi clorofilliana ha accumulato direttamente (come le piante) o indirettamente energia solare. La biomassa può essere utilizzata in modo immediato come combustibile per generare energia termica (basti pensare al legno).tale soluzione è frequente soprattutto nei paesi in via di sviluppo, in quanto l accesso alla biomassa è immediato e gratuito e la sua combustione non richiede tecnologie sofisticate. La combustione diretta presenta, però, diversi limiti in quanto genera esclusivamente calore con una bassa resa energetica. Inoltre, il processo avviene senza alcun tipo di precauzione nei confronti delle emissioni e delle polveri, con conseguenti rischi per la salute umana. Negli ultimi anni, si sono diffusi processi e tecnologie in grado di utilizzare la biomassa anche per la produzione di energia elettrica e di carburanti destinati all autotrazione. A differenza delle energie viste sopra, come l unica concreta alternativa rinnovabile ai carburanti di origine fossile impiegati per l autotrazione. L avvio di produzioni bioenergetiche è strettamente legato alla disponibilità di una adeguata quantità di materia prima. Questa può essere ottenuta dai rifiuti organici di origine urbana e agroindustriale oppure da apposite coltivazioni. La sostenibilità della produzione dipende dalla modalità di gestione dell intero processo, dalla raccolta della materia prima fino alla distribuzione dell energia. CAPITOLO II BIOMASSE E BIOENERGIA 47 È l'insieme di uno o più impianti di produzione del calore che distribuiscono, per uso riscaldamento ed igienico-sanitario, acqua calda agli edifici della città allacciati. 34

20 II BIOMASSE E BIOENERGIA 2.1 INTRODUZIONE Nel presente capitolo approfondiremo il tema delle biomasse,andando a vedere perché ad oggi l interesse per questo tipo di fonte energetica è così alto, e quali sono gli orientamenti per il loro futuro in Italia e nel mondo. A seconda del tipo di biomassa considerato, si ottiene una diversa bioenergia, come ad esempio il biodiesel, il bio - etanolo, ecc., che analizzeremo nei successivi paragrafi. La biomassa deriva da residui organici o da colture energetiche. FIGURA 1 LE VARIE TIPOLOGIE DI BIOMASSAA Fonte: Aster - Utilizzo energetico delle biomasse 2001 In termini scientifici, si considera biomassa qualsiasi sostanza organica che deriva direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana 1. Attraverso questo processo biochimico le piante assorbono dall ambiente circostante CO 2 ed acqua e li trasformano, grazie alla clorofilla e all energia della luce solare, in composti del carbonio che costituiscono riserve energetiche, immagazzinabili anche per lungo tempo nelle fibre vegetali o nella sostanza organica del suolo. Tramite il processo naturale di organicazione del carbonio, la biomassa accumula, dunque, energia solare, divenendo una consistente fonte energetica rinnovabile. Si stima che ogni anno, attraverso i processi della fotosintesi clorofilliana, siano fissate complessivamente circa 2x10 11 t di carbonio, con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di Tep 2 (Itabia; 2006), mentre in termini di contenuto energetico la produzione 1 ITABIA: Italian Biomass Association. Promuove e diffonde la produzione, il recupero ed il riciclo delle biomassa per finalità energetiche 2 A fronte di un consumo mondiale di energia che nel 2003 è stato leggermente superiore ai 10,5 miliardi di Tep (IEA; 2006). FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 37

21 II II BIOMASSE E BIOENERGIA complessiva di biomasse è stimata in 690x10 16 Kcal, equivalenti a circa 8 volte il consumo mondiale annuo di energia. Come vedremo meglio nel capitolo successivo esistono molteplici difficoltà per la produzione e l utilizzo della biomassa dovute all ampiezza e all articolazione delle fasi che costituiscono il ciclo di trasformazione della biomassa in energia. La definizione politica, ossia quella della Direttiva 2001/77/CE del Parlamento Europeo per la promozione dell energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, considera la biomassa come la parte biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui provenienti dall agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali) e dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani. Come si vede, l Unione Europea sottolinea ripetutamente l aspetto relativo alla biodegradabilità delle materie che devono essere trattate. In accordo con la definizione di fonti energetiche rinnovabili, costituite da le fonti rinnovabili non fossili (eolica, solare, del moto ondoso, mareomotrice, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas). In Italia, nel Decreto Legislativo 387/2003 che ha recepito la direttiva, l articolo 17 recita [ ] sono ammessi a beneficiare del regime riservato alle fonti energetiche rinnovabili i rifiuti, ivi compresa, anche tramite il ricorso a misure promozionali, la frazione non biodegradabile ed i combustibili derivati dai rifiuti, di cui ai decreti previsti dagli articoli 31 e 33 del decreto legislativo 5 febbraio 1997, n. 92 e alle norme tecniche UNI Pertanto, agli impianti, ivi incluse le centrali ibride, alimentati dai suddetti rifiuti e combustibili, si applicano le disposizioni del presente decreto, fatta eccezione, limitatamente alla frazione non biodegradabile, di quanto previsto all articolo 11 [Garanzia di origine dell elettricità prodotta da fonti rinnovabili]. Sono escluse dal regime riservato alle fonti rinnovabili le cosiddette fonti assimilate, definite nell articolo 1, comma 3, della legge 10 del , che include, oltre ai rifiuti organici e inorganici, anche la cogenerazione, intesa come produzione combinata di energia elettrica o meccanica e di calore, il calore recuperabile nei fumi di scarico e da impianti termici, da impianti elettrici e da processi industriali, nonché le altre forme di energia recuperabile in processi, in impianti e in prodotti ivi compresi i risparmi di energia conseguibili nella climatizzazione e nell illuminazione degli edifici con interventi sull involucro edilizio e sugli impianti. Questo pone non poche questioni, soprattutto in tema di incentivi alle energie rinnovabili, e anche agli adempimenti ambientali come il Protocollo di Kyoto o altre Direttive Europee da parte dell Italia. Ad esempio,uno dei maggiori problemi è rappresentato dal fatto che i fondi del CIP6 4 fino a poco tempo fa sono stati in gran parte destinati al finanziamento delle fonti assimilate 3 Norme per l'attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell'energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia. 4 Il Cip6 è un provvedimento del Comitato Interministeriale Prezzi adottato il 29 aprile 1992, che stabiliva incentivi economici per la cessione di elettricità ottenuta da impianti alimentati da fonti rinnovabili e assimilate. (come ad esempio gli inceneritori di rifiuti) lasciando solo una minima parte alle rinnovabili vere e proprie. Nelle leggi finanziarie 2007 e 2008 le tariffe CIP6 sono state riservate solo agli impianti già realizzati e in esercizio alla data del 27 dicembre 2006, risolvendo in questo modo anche il contenzioso con le istituzioni comunitarie, che ci contestavano un uso improprio dei finanziamenti destinati alla promozione dell energia elettrica da fonti rinnovabili. Tuttavia, nel momento in cui scriviamo, ancora non conosciamo lo stato di fatto dei finanziamenti CIP6, poiché la finanziaria 2008 prevede che entro tre mesi dalla sua entrata in vigore, la possibilità di deroghe per gli impianti autorizzati e non ancora attivi, e in via prioritaria, per quelli in costruzione. 2.2 LA BIOMASSA COME FONTE ENERGETICA Come si è visto nella figura 2.1, la materia prima può essere reperita attraverso il recupero di materiale vegetale residuale (ad esempio, i residui agricolo-forestali e i prodotti secondari agroindustriali) A livello globale, circa il 50% dei residui potenzialmente disponibili è originato nel settore forestale. Il 40% proviene dal settore agricolo, mentre il restante 10% è rappresentato da reflui zootecnici. La materia prima vegetale può infatti essere prodotta da apposite coltivazioni energetiche e la produzione costante di risorse energetiche da coltivazioni agricole viene definita agroenergia. La realizzazione di coltivazioni energetiche interagisce con il territorio utilizzato. Da una parte, infatti, un accurata gestione durante la produzione delle biomasse consente di contrastare i fattori di degrado ambientale e territoriale, dall altra, la stessa capacità di produrre biomasse è determinata dallo stato di vitalità, sia fisica che socio-economica, del territorio. La corretta gestione delle risorse territoriali consente, dunque, di disporre di una certa quantità di materia prima organica per usi energetici, agevolando la stabilità socio-ambientale e la crescita economica delle zone rurali coinvolte. La coltivazione di alcune specie erbacee e legnose si presenta come una valida soluzione per l approvvigionamento della biomassa. Attraverso produzioni energetiche di origine agricola è infatti possibile disporre di prodotti vergini, materiali agroforestali e relativi sottoprodotti utilizzabili come materia prima per la produzione di bioenergia, che dal punto di vista energetico risultano avere un miglior rendimento rispetto ai residui organici. La generazione di bioenergie può avvenire attraverso l uso di tre diverse specie erbacee: Piante oleaginose (girasole, colza, soia, ricino) Piante zuccherine ed amidacee (barbabietola da zucchero, canna da zucchero, mais, sorgo zuccherino) Piante lignocellulosiche (Short rotation forestry-srf: pioppo, salice, eucalipto) 38 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 39

22 II II BIOMASSE E BIOENERGIA Una volta resa disponibile una adeguata quantità di materiale organico di base, è possibile avviare il processo di trasformazione, ovvero la produzione di bioenergia. La produzione può avvenire per combustione diretta come nel caso dei lignocellulosi, oppure in seguito a processi di trasformazione del materiale organico in combustibili con una resa maggiore (Fig. 2). Le tecnologie per ottenere energia dai vari tipi di biomasse sono naturalmente diverse e diversi sono i prodotti energetici che si ottengono. In particolare, sono importanti i contenuti in carbonio, azoto e acqua contenuti in ciascuna biomassa. Ad esempio, se un materiale ha molto carbonio (C) e poca acqua (H 2 O), è adatto per essere bruciato per ottenere calore o elettricità; se, viceversa, ha molto azoto (N) ed è molto umido, può essere sottoposto ad un processo biochimico che trasforma le molecole organiche in metano ed anidride carbonica. In presenza di una fonte termica, la materia organica subisce una reazione chimica (processi termochimici) che determina la produzione di calore. Tale soluzione è ottimale per le biomasse con una percentuale di umidità inferiore al 35% e con un rapporto carbonio/azoto (C/N) superiore a 30. Il più tradizionale processo termochimico è la combustione diretta, che converte l energia chimica intrinseca nella biomassa in energia termica e che rappresenta il mezzo più semplice ed immediato di sfruttamento energetico. La pirolisi è, invece, un processo di decomposizione fisica e chimica dei materiali organici. Questa avviene in seguito al loro riscaldamento anaerobico ad una temperatura bassa. In questo modo è possibile produrre combustibili liquidi e gassosi. Se la temperatura è inferiore a C, la pirolisi è definita carbonizzazione, e produce carbone di legna, combustibili gassosi e combustibili liquidi (oli pesanti e leggeri). Quando la temperatura raggiunge i 1000 C si ha la gassificazione completa della biomassa. FIGURA 2 PROCESSI DI PRODUZIONE BIOENERGIE Trasformazioni della materia organica possono essere dovute anche all attività di enzimi, funghi e microrganismi presenti al suo interno in particolari condizioni (processi biochimici). A questo tipo di trasformazione si prestano meglio le biomasse con un rapporto C/N compreso tra 20 e 30 e una percentuale di umidità superiore al 35%, come ad esempio gli scarti della zootecnia. La digestione anaerobica è un processo biologico che consente di trasformare la biomassa, liquida o solida, in gas. In assenza di ossigeno, diversi gruppi di microrganismi digeriscono il materiale organico producendo gas combustibile (principalmente metano) e fanghi fertilizzanti. Infine, da oli vegetali e dalla fermentazione e distillazione di materiali zuccherini ed amidacei è possibile ottenere carburanti liquidi per autotrazione. L energia ottenuta dalla biomassa è, dunque, polivalente, in quanto può produrre elettricità, calore o carburanti da trasporto e, a differenza dell elettricità, può essere immagazzinata senza difficoltà e in genere economicamente. 5 Tali caratteristiche rendono la biomassa una fonte di energia rinnovabile con interessanti potenzialità di sviluppo sia su scala globale che locale. Fonte: ITABIA - Rapporto biomassa ( U.E.; 1997). 40 FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 41

23 II II BIOMASSE E BIOENERGIA 2.3 LA PRODUZIONE DEI BIOCOMBUSTIBILI DA BIOMASSE Con il termine biocombustibili (o biocarburanti) si identificano, in base alla definizione fornita dal CIPE 6 nell allegato alla deliberazione n. 27/2000, le «biomasse o prodotti derivanti dalle biomasse che presentano caratteristiche fisico-chimiche tali da renderli utilizzabili in processi di combustione od altra trasformazione termochimica». Dalle varie tipologie di materiale organico è, infatti, possibile ricavare diverse forme di combustibili, utilizzabili per il riscaldamento, l elettricità e l autotrazione. Il loro consumo su ampia scala richiede la progettazione e la realizzazione di un adeguato sistema di generazione, mentre le produzioni locali ed autonome consentono di soddisfare le esigenze d utenti privati, ma presentano scarse possibilità di successo commerciale. Per potersi inserire sul mercato energetico nazionale, le bioenergie necessitano prima di tutto di un ampio ed efficiente sistema di produzione, distribuzione e commercializzazione. In Italia, esistono interessanti potenzialità legate alla produzione di biocombustibili commercializzabili. Si stima che il contenuto energetico dei soli residui agricoli e forestali, residui agroindustriali, rifiuti organici e reflui zootecnici annualmente prodotti sia dell ordine di Mtep 7 (CIPE; 1999). Di queste, circa il 45-50% è recuperabile per fini energetici (Itabia; 2003).Tale disponibilità è sufficiente ad alimentare l interesse verso la possibilità di creare filiere di settore più ampie. Un maggior impulso allo sviluppo di un mercato della bioenergia può essere, inoltre, garantito dall introduzione di un contesto normativo più chiaro e dall avvio di adeguate politiche di programmazione e d incentivazioni. Il Programma Nazionale per la valorizzazione delle biomasse agricole e forestali deliberato dal CIPE nel dicembre 99 evidenziava la volontà e la necessità di avviare una crescita concreta di questo settore. Allo stato attuale, esistono diversi biocombustibili il cui utilizzo è in grado di soddisfare le esigenze energetiche del sistema socio-economico. Vediamo nel seguito quali sono. Il 10 agosto ricorre la Giornata Internazionale del biodiesel: in quella data nel 1893 ha funzionato per la prima volta il motore Diesel da lui inventato. A partire dagli anni 20, l industria automobilistica preferì però optare per i prodotti derivanti dalla raffinazione del petrolio, sia per le migliori caratteristiche del prodotto, meno viscoso, e quindi meno usurante per il motore, sia per i costi di produzione assai più convenienti del biodiesel. In anni recenti, l attenzione verso questo prodotto è ritornata alta, e ad oggi vi sono interessanti sperimentazioni in corso per produrre biodiesel da fonti diverse da quelle consuete, come le alghe, il caffé o addirittura il latte. La produzione di biodiesel avviene per trans-esterificazione (fig. 3), un processo chimico attraverso il quale un olio di base, precedentemente trattato per rimuovere acqua ed eventuali contaminanti, viene mischiato con un alcool (nella maggior parte dei casi metanolo) e un catalizzatore (normalmente un idrossido di sodio o potassio). Le molecole dell olio sono scisse e ricomposte in un altro estere e un altro alcool (glicerina) che vengono separati e distillati. Dall estere, in particolare, si ottiene il biodiesel (IEA; 2004). Per la realizzazione di questo processo chimico possono essere impiegati oli di scarto e grassi animali. Se si vuole soddisfare un ampia domanda di mercato è comunque più indicato ricorrere ad oli vegetali vergini ottenuti da apposite coltivazioni (colza, soia o girasole). FIGURA 3 PROCESSO PRODUZIONE BIODIESELL Biodiesel E interessante ricordare che il biodiesel non è una scoperta recente.anzi. Furono gli scienziati E. Duffy e J. Patrick, che nel 1853 per primi trasformarono degli oli vegetali in biodiesel. Alcuni anni più tardi, Rudolf Diesel, in occasione dell Esposizione Mondiale di Parigi del 1898, utilizzò il combustibile vegetale per far funzionare l omonimo motore a scoppio da lui progettato. 6 Comitato Interministeriale per la Programmazione Economica. 7 Nel 2003, in Italia il consumo interno lordo di energia è stato di191 Mtep, di cui 17 Mtep prodotte da fonti rinnovabili (Itabia; 2003). Fonte: ITABIA - Rapporto biomassa FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI: LA SFIDA DELLE AGROENERGIE 43

24 II Il biodiesel può essere impiegato allo stato puro nei moderni motori diesel, anche se generalmente viene miscelato con gasolio di origine fossile. Dal 2003 al 2004, la produzione italiana di biodiesel ha fatto registrare un aumento del 17,2%, passando da tonnellate a t (EurObserve Er Batometers 8 ; 2005). In Italia, il costo dei biocombustibili è sensibilmente più elevato rispetto a quello dei combustibili fossili.tale situazione è il risultato degli elevati costi di produzione, di stoccaggio delle materie prime e di distribuzione.allo stato attuale, la competitività del biodiesel con il gasolio è legata essenzialmente a ragioni fiscali come l esenzione d accisa. Per questo motivo, la riduzione del contingente defiscalizzato di biodiesel decretata con la finanziaria 2005 (da t del 2004 a t del 2005) ha ostacolato non poco lo sviluppo dell industria nazionale di settore e secondo quanto riportato dall Assobiodiesel 9 (fig. 4), l immissione sul mercato italiano di biodiesel è diminuita del 30-40% nei primi mesi del 2005 rispetto agli ultimi mesi del FIGURA 4 IMMISSIONI CONSUMO BIODIESEL IN ITALIA (TONNELLATE) ott.04 nov. 04 dic. 04 gen. 05 feb. 05 mar. 05 Fonte: Assobiodiesel - Biodiesel news Pubblicazioni relative alla produzione di energie rinnovabili in Europa supportate dal Dipartimento Energia della Commissione Europea. L'EurObserv'Er è un consorzio composto da sei organizzazioni europee impegnate nella promozione dell'energia rinnovabile nell'unione Europea. 9 Associazioni produttori Biodiesel italiani. 44

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