La grande sfida dell energia: come evitare la tempesta perfetta

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1 University of Trieste La grande sfida dell energia: come evitare la tempesta perfetta Maurizio Fermeglia Università di Trieste Dipartimento di Ingegneria e Architettura Grado, Wednesday 15 June 16-1

2 La tempesta perfetta di John Beddington Aumento popolazione globale (da 6.8 miliardi a 8.3 miliardi). Richiesta di cibo aumentata del 50%, ma produzione non adeguata Richiesta di energia aumentata del 60% ma produzione non adeguata Domanda globale di acqua aumentata del 30%, problemi di approvvigionamento acqua potabile Riduzione delle emissioni di gas serra inferiori alle aspettative cambiamenti climatici sempre più evidenti Scarsità di cibo, energia ed acqua portano a tensioni internazionali e migrazioni Grado, Wednesday 15 June 16-2

3 AMBIENTE CIBO 4 Emergenze a livello Mondiale ENERGIA ACQUA Richard E. Smalley, Nobel Laureate, Chemistry, 1996, MRS Bulletin, June 2005 Grado, Wednesday 15 June 16-3

4 La popolazione mondiale cresce anche se meno degli anni passati. Grado, Wednesday 15 June 16-4

5 Un pioniere Mtoe/anno 1912 ~ 1 TW Grado, Wednesday 15 June 16-5

6 G. Ciamician, Science 1912 Grado, Wednesday 15 June 16-6

7 Nel 2000 circa 12 TW 16 TW Energia usata Mtoe 12.3 TW WWII 1 Mtoe/anno ~ 1.3GW Grado, Wednesday 15 June 16-7

8 Energia prodotta Dati nel 2009: 474 exajoules ( J) equivalenti a 15 TW h/y Dati da IEO2010 vedi EIA Home Page ( Dati in QUAD. 1 QUAD (quadrillion BTU) = EJ (10 E 18 J) = TW Grado, Wednesday 15 June 16-8

9 exaj = 15,000,000,000,000 Wh => 17 TW 2030 à 23 TW ; 2058 à 32 TW Grado, Wednesday 15 June 16-9

10 EROEI Alternative all economia basata su combustibili fossili (Peak Oil, CO 2 )? Non facili, costose Materie prime Energia Energia Processo di produzione Scarti C.A.S.Hall, J.W.Day Jr., Revisiting the Limits to Growth After Peak Oil, Am. Sci. 97 (2009) 230 Grado, Wednesday 15 June 16-10

11 EROEI a confronto Power Source EROEI(actual) Hydro 50, 43 and 205 Nuclear (centrifuge) 18.1, 18.4, 14.5, 13.6 and 14.8 Nuclear (diffusion) 6.0, 6.7, 5.8, 7.9, 5.3, 5.6 and 3.9 Coal 12.2, 7.4, 7.32, 3.4 and 14.2 Gas (piped) 16 Gas (piped a lot or liquefied) 3.4, 3.76 and 4 Solar 10.6 Solar PV 12-10, 7.5 and 3.7 Wind 12, 6, 34, 80 and 50 Fonte: da The World Nuclear Association, 2011 Nuclear Power EROEI: Da Nuclear Electricity: Potential, EROI and Social and Environmental Impacts Robert Powers - SUNY-ESF, Syracuse NY Grado, Wednesday 15 June 16-11

12 Fonti fossili non convenzionali Sabbie bituminose, Alberta (Canada) Grado, Wednesday 15 June 16-12

13 Servono enormi quantità di territorio e National Geographic Magazine, March 2009 Grado, Wednesday 15 June 16-13

14 enormi camion Grado, Wednesday 15 June 16-14

15 enormi impianti di trasformazione e National Geographic Magazine, March 2009 Grado, Wednesday 15 June 16-15

16 enormi territori dove realizzare bacini di scarico per i residui National Geographic Magazine, March 2009 Grado, Wednesday 15 June 16-16

17 Fonti fossili non convenzionali: Shale oil & Gas Average produc-on trend per x well, Bakken forma+on Montana, USA Grado, Wednesday 15 June 16-17

18 Fracking : problemi e rischi Ground water contamina-on Science 2013, 340, 826 PNAS 2013, 110, Nature 2013, 498, 415 Increased risk of earthquakes Science 2013, 341, 142 U.S. NAS Report 2012, ISBN Release of methane in atmosphere Nature 2012, 482, 139 Fast produc-on decline Nature 2012, 494, 307 Nature 2011, 477, 271 Low EROEI Environ. Sci. Tech. 2013, 47, 5459 Grado, Wednesday 15 June 16-18

19 Aumento del rischio terremoti: la nuova mappa evidenzia nuove zone di rischio Tra il 73 ed 2008 in media 24 all anno; Dal 2009 al 2015 sono 318 (oltre 1000 nel 2015) Le zone in blu indicano aree con terremoti indotti da cause umane. Grado, Wednesday 15 June 16-19

20 La nuova bolla USA nello shale gas 169 miliardi di debiti Nel primo semestre 2015 deficit di 32 miliardi Grado, Wednesday 15 June 16-20

21 Variazioni della concentrazione di gas serra in atmosfera 2010: 380ppm 1900: 280ppm CO2 CH4 N2O CO2 CH4 N2O Grado, Wednesday 15 June 16-21

22 La temperatura della superficie della terra è aumentata di circa 0.85 gradi negli ultimi 100 anni IPCC 2013 La decade e stata la piu calda ed il 2015 l anno piu caldo da quando si prendono misure a livello globale Grado, Wednesday 15 June 16-22

23 Effetto: aumento di temperatura Grado, Wednesday 15 June 16-23

24 Intensificazione del ciclo idrologico Aumento delle intensita delle precipitazioni Piove meno frequentemente ma piu intensamente Aumento di siccita e ondate di calore Grado, Wednesday 15 June 16-24

25 Scioglimento dei ghiacciai Pizzo Bernina, 1978 Pizzo Bernina, 2003 Alps Grado, Wednesday 15 June 16-25

26 Ghiacciaio Tvuiberi (Caucaso) Ghiacciaio Reid, Alaska Grado, Wednesday 15 June 16-26

27 Aumento del livello del mare Il livello del mare globale si e alzato di circa 20 cm dal 1880 Grado, Wednesday 15 June 16-27

28 Produttività delle piante In verde aumento - In rosso diminuzione Grado, Wednesday 15 June 16-28

29 Una prova del riscaldamento globale??? Grado, Wednesday 15 June 16-29

30 La terra è un sistema isolato. eccetto che per l irraggiamento solare Grado, Wednesday 15 June 16-30

31 Conversione di energia solare in energia elettrica: Effetto fotovoltaico Grado, Wednesday 15 June 16-31

32 Italia: potenza installata MW e GWh energia prodotta Grado, Wednesday 15 June 16-32

33 Buone notizie!! Grado, Wednesday 15 June 16-33

34 Energia elettrica in Italia Consumo energia periodo 1 gennaio 31 luglio 2015 Più sole meno acqua Gigawatt Offerta di energie Geotermoelettrica 14.60% Eolica Fotovoltaica 15.30% 15.50% 54.60% Idroelettrica Termolettrica Idroelettrica Geo-eolica-PV estero Grado, Wednesday 15 June 16-34

35 Adair Turner - Financial Services Authority (FSA) Cause del collasso economico = cause collasso ambientale Il neoliberalismo ha prodotto danni incalcolabili per il mercato finanziario. Imprese hanno tagliato investimenti per la crisi dei prestiti Il fervore nella deregolamentazione ha causato gli stessi danni per l ambiente naturale Scarsa attenzione all EROEI Illusione del shale oil e shale gas Scarsa attenzione all effetto serra Grado, Wednesday 15 June 16-35

36 Quali possibilità? Fonti rinnovabili Biomasse: (solo) breve periodo Fotovoltaico: medio lungo periodo Eolico: breve lungo periodo Dall acqua tradizionale: idroelettrica - sfruttata Dall acqua: maree, onde costi investimento Dalla terra: geotermia - trascurabile Soluzione finale: Energia solare Idrogeno Smart grid Combustibile liquido (aerei ) Risparmio Grado, Wednesday 15 June 16-36

37 L età della pietra non è finita perchè si sono esaurite le pietre; l età del petrolio non finirà con l esaurisi del petrolio Don Huberts Grado, Wednesday 15 June 16-37

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