RISORSE e RISERVE. Risorse recuperabili: sono la quota parte delle Risorse, sfruttabili dal punto di vista tecnico.

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1 RISORSE e RISERVE Risorse Risorse: sono lo stock complessivo di una certa fonte primaria dal punto di vista esclusivamente fisico, indipendentemente dalla economicità di un suo sfruttamento. Risorse recuperabili: sono la quota parte delle Risorse, sfruttabili dal punto di vista tecnico. Riserve Riserve: Sono la quota parte delle Risorse recuperabili, che possono essere sfruttate in modo economico. Riserve provate: sono la quota parte delle Riserve contenute nei giacimenti conosciuti, che con una ragionevole certezza, possono, stimarsi commercialmente recuperabili (possono variare dal 90% al 60 % circa delle riserve considerate). Da tutto quanto sopra detto risulta che l entità delle risorse e delle riserve di una data fonte primaria - acqua, combustibili (carbone, petrolio, gas), materie fissili, ecc. - può variare notevolmente nel tempo, sia perché aumenta la nostra conoscenza (in particolare del sottosuolo), ma soprattutto grazie allo sviluppo delle tecnologie (in particolare di estrazione). Inoltre la classificazione delle Riserve provate dipende notevolmente dal prezzo di una risorsa in una determinata fase storica. Il concetto di riserve è quindi un concetto dinamico, che varia nel tempo. Pertanto la conoscenza delle Risorse e delle Riserve (soprattutto dei combustibili: carbone, petrolio, gas) non è statica, ma evolve nel tempo.

2 Esempio di Risorse e Riserve Riferimento alle Risorse e Riserve del Petrolio Si ricorda che in campo internazionale il petrolio viene misurato in barili dove: un Barile 159 litri Le stime IEA (International Energy Agency) di petrolio sono attualmente (anno 2007) le seguenti: - Risorse Recuperabili x 10 9 barili (miliardi barili) - Riserve provate x 10 9 barili (miliardi barili) - Consumo annuo (2007) 30 x 10 9 barili (miliardi barili) - Vita utile (residua) 38 anni Le stime suddette non tengono conto tuttavia degli ulteriori circa x 10 9 barili (miliardi barili) del cosiddetto petrolio non convenzionale (sabbie e scisti bituminosi) che possono modificare in modo significativo i valori della Riserva provata sopraindicati. N.B.: la domanda di petrolio nel 2006 è stata di circa 85 mbg dove: mbg = (milioni barili) / giorno

3 Confronti fra le diverse Fonti Primarie di Energia Si premette, come meglio vedremo quando si parlerà dei combustibili, che tutti i combustibili (solidi, liquidi, gassosi) sono caratterizzati da uno specifico potere calorifico, in termini di quantità di calore prodotto durante la relativa combustione. Si definisce potere calorifico di un determinato tipo di combustibile la quantità di calore, espressa in kcal, prodotta dalla combustione completa di 1 kg di combustibile (se trattasi di combustibili solidi e liquidi) o di 1 Nm 3 di combustibile (se trattasi di combustibili gassosi). Si definisce inoltre: - potere calorifico superiore (p.c.s.) la quantità di calore che si rende disponibile per effetto della combustione completa a pressione costante della massa totale del combustibile, - potere calorifico inferiore (p.c.i.) il potere calorifico superiore diminuito del calore necessario per la vaporizzazione dell acqua contenuta nel combustibile. Il p.c.i. è il valore cui si fa usualmente riferimento quando si parla di potere calorifico di un combustibile e di rendimento di una macchina termica. In questi casi si parla usualmente di consumo specifico di una macchina termica, cioè delle relative kcal di combustibile consumate per sviluppare 1 kwh. Il consumo specifico è espresso pertanto in [ kcal/ kwh ]. Il consumo specifico è strettamente legato al rendimento (per definizione si ha: η = 100% se cons. spec.= 860 kcal/ kwh ) η = 860/cons. spec.

4 Confronto fra le diverse fonti primarie di energia Ogni fonte primaria sviluppa una certa quantità di energia. Per poter mettere a confronto le diverse fonti, in termini di risorse e di riserve, convenzionalmente ci si riferisce alle tonnellate equivalenti di petrolio (tep) o ai milioni di tep (Mtep) necessarie per sviluppare da parte di ogni fonte primaria una eguale quantità di energia. Per quanto precedentemente detto: p.c.i. del petrolio = kcal/kg 1tep = kcal Poiché il p.c.i. di un buon carbone kcal/kg = kcal/t 1 t di carbone = kcal / kcal/tep = 0,6 tep Il confronto fra le diverse fonti di energia risulta pertanto molto semplice quando si tratta di mettere a confronto diversi tipi di combustibili e di macchine termiche (è infatti sufficiente conoscere i diversi p.c.i. dei combustibili ed i cons. spec. delle diverse macchine termiche). La conversione in tep dell energia da fonti rinnovabili (idrica, geotermica, eolica, solare, ecc.), risulterebbe invece impossibile. Si è pertanto convenuto (a livello mondiale) di effettuare tale conversione nella ipotesi convenzionale di dover impiegare kcal per produrre 1 kwh, cioè pari al valore del consumo specifico medio lordo convenzionale delle centrali termiche a vapore tradizionali: consumo specifico = kcal/ kwh η = 860/ ,4 = 40%

5 FONTI RINNOVABILI /F. R.) Definizione Il decreto legislativo 16 marzo 1999 n 79 (Decreto Bersani 79/99), definisce come fonti rinnovabili : il sole il vento le risorse idriche le risorse geotermiche la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali e dei rifiuti organici ed inorganici (Biomasse ed RSU). Priorità di Dispacciamento Hanno priorità di dispacciamento tutti gli impianti di produzione da fonti rinnovabili (imp. eolici solari - geotermici da biomasse - idrici) Per quanto riguarda gli imp. Idroelettrici in realtà hanno priorità di dispacciamento: tutti gli impianti ad acqua fluente tutto il mini-idrico (impianti di Pot. 3 MW) tutti i nuovi impianti ( Pot. > 3MW) costruiti dopo il Provvedimenti per incentivare nuovi impianti da F. R. Dall anno 2001 ogni soggetto che produce od importa En. El da F. non R. in quantità > 100 GWh/anno (ad es. imp. da 50 MW per h/anno) è obbligato a produrre o immettere in rete nell anno successivo il 2% (+ 0,75% /anno) di tale energia mediante nuovi impianti da F. R. Attualmente (anno 2012) l incremento dovuto è pari al 7,55% dell energia prodotta da F. non R. nell anno precedente. In alternativa questi produttori possono acquistare dei Certificati Verdi, cioè dei Certificati rilasciati da altri Produttori che sono possessori di Impianti da Fonti Rinnovabili in grado di produrre Energia elettrica in quantità pari a quella corrispondente richiesta.

6 Certificati Verdi Possono emettere dei Certificati Verdi tutti i produttori che possiedono Impianti da F. R. in grado di produrre En. El. in quantità > 100 MWh/anno (ad es. impianto da 50 kw per h/anno). I possessori di impianti che possono emettere Certificati Verdi, oltre a produrre e ad immettere energia in rete, hanno due alternative: contrarre un contratto bilaterale come sopra detto (cioè emettere un Certificato Verde) vendere l energia a GME ad un prezzo fisso (prezzo che dal 2014 sarà definito sulla base di un asta al ribasso). Per i piccoli impianti da F. R. (Pot. < 1 MW) esiste anche la possibilità di percepire direttamente da G.S.E. (Gestore dei Servizi Elettrici ex GRTN) una tariffa omnicomprensiva molto alta, cioè una tariffa che va a sommare due cespiti: cespite per la cessione di energia elettrica cespite per la cessione del Certificato Verde. Borsa Elettrica gestita da G.M.E. La borsa elettrica è un sistema organizzato di offerte, di vendita e di acquisto di energia elettrica. La borsa elettrica, prevista dal decreto legislativo n. 79/1999 di liberalizzazione del mercato elettrico, è stata istituita in Italia a partire dal 1º aprile 2004 ed è oggi gestita dal G.M.E. La vendita di energia elettrica viene effettuata ogni giorno per il giorno successivo ricorrendo ad una contrattazione su base oraria dove l'incontro tra domanda e offerta viene effettuata attraverso il sistema del prezzo marginale. Semplificando, tale meccanismo remunera i produttori pagando a tutti il prezzo di equilibrio tra domanda e offerta, che è pari al prezzo dell offerta più costosa tra quelle accettate per soddisfare la domanda.

7 Acqua (Energia Idroelettrica) Acqua: energia rinnovabile, ma non molto affidabile, perché dipende soprattutto dall idraulicità, che può essere anche molto variabile anno per anno. Attualmente nell idraulicità sussistono riduzioni consistenti e tendenziali. Energie rinnovabili: sarebbe interessante associare un impianto idroelettrico di pompaggio ad un impianto eolico o solare, per ovviare così ai problemi della loro intermittenza, immagazzinando energia potenziale (ma soluzione estremamente costosa e non sempre praticabile). Il potenziale tecnico sfruttabile nel mondo in termini di energia elettrica (Risorse) è pari a circa TWh/anno, contro una produzione attuale di circa TWh/anno (da confrontare con i circa TWh/anno di produzione lorda richiesta attualmente nel mondo Dati 2010). Il potenziale economico (Riserve recuperabili), tenendo cioè conto dei costi necessari per lo sfruttamento del potenziale tecnico esistente, si riduce a circa TWh/anno (dati del W.E.C. - World Energy Council). Potenza idroelettrica installata (dati 2010): circa GW in tutto il Mondo Italia circa 12 GW. Una valutazione realistica e prudenziale indica in circa GW il potenziale idroelettrico economicamente ed effettivamente sfruttabile nei prossimi due decenni (valutazione prudenziale). L energia idroelettrica produce (3.500 TWh/anno dati 2010) circa il 16,5% dell energia elettrica totalmente prodotta nel mondo ( TWh/anno dati 2010). Gli impianti Idroelettrici sono gli impianti di produzione più longevi in assoluto. Nel 1960 la produzione Idroelettrica copriva l 84% del fabbisogno italiano!!! Il 1 impianto idroelettrico risale al 1882 nel Wisconsin (USA), ed è ancora in funzione. L uso prioritario dell acqua rimane tuttavia quello di soddisfare i fabbisogni idrici di popolazione, agricoltura, industria (tutte attività in conflitto con la produzione di energia elettrica). La costruzione di Dighe (anche nei paesi in via di sviluppo) è attualmente subordinata ad una analisi di sicurezza ed ad una adeguata valutazione socio-ambientale (lo stabilisce dalla fine anni 90 il World Commission on Dams ). Quanto sopra vale anche per le dighe per la sola raccolta d acqua. Nel mondo attualmente esistono: circa grandi dighe circa piccole dighe. Solo un terzo delle dighe europee sono destinate alla produzione di energia elettrica; in America del Nord solo il 10%, mentre in America del Sud solo il 25%. Gli impianti idroelettrici dotati di grandi dighe rappresentano gli impianti di produzione più grandi al mondo in termini di potenza installata (cioè >> MW/impianto): - Diga di Itaipu (Brasile /Paraguay) Pot. installata = MW - Diga delle Tre Gole (Cina), lunga m m (h), Pot. installata = MW. Gli impianti idroelettrici con dighe hanno costi iniziali elevati, ma costi operativi bassi. Le grandi dighe (del tipo di quella delle Tre Gole sul fiume Yangtze) possono sconvolgere il territorio locale dal punto di vista ambientale. (si ricordano in proposito i danni subiti lungo il corso del Nilo a valle della diga di Assuan). Futuro: per quanto riguarda il futuro bisogna puntare soprattutto sui piccoli-medi impianti (prevalentemente impianti per generazione distribuita), e/o sul rinnovo di medi impianti in cascata (trasformandoli in impianti di pompaggio ed aumentandone la portata) da utilizzare per periodi brevi (ore di punta).

8 ENERGIA IDROELETTRICA (a livello mondiale) Risorse e Riserve mondiali - Potenziale tecnico sfruttabile TWh /anno - Potenziale economico TWh /anno - Riserva provata TWh /anno Produzione attuale (2010) TWh /anno (16,5%) Produz. Totale (1) Potenza installabile (economicamente ed effettivamente sfruttabile nei prossimi due decenni - valutazione realistica prudenziale) GW Potenza installata (2010) GW (19,7%) Potenza Totale (2) Note Produz. 10 maggiori Paesi produttori (2010) TWh/anno (68%) (Cina, Brasile, Canada, USA, Russia, Norvegia, ecc.) Produz. Idrica mondiale (1) Produzione totale mondiale (2010) TWh (2) Potenza installata totale mondiale (2010) GW Italia - Potenza idrica installata (2010) 21,0 GW su un Totale di 112,8 GW (18,6%) - Produzione Idrica (mediamente) 50,0 TWh su Tot. Produz. netta 286,3 TWh (17,5%) (N.B. la produzione dipende dalla idraulicità annua) Dati desunti da: Terna e WEC (World Energy Council)

9 IMPIANTO IDROELETTRICO Valgono le seguenti definizioni: salto utile lordo: è il dislivello fra il pelo d acqua nella vasca di carico (o nel pozzo piezometrico) e il pelo d acqua nel canale di restituzione immediatamente a valle dei motori idraulici. salto utile netto (o motore): è quella parte del salto utile lordo che viene effettivamente utilizzata dai motori idraulici; è pertanto la differenza fra il carico totale della corrente all entrata e il carico totale della corrente all uscita della turbina.

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11 Capacità di Trasporto Linee con l Estero Totale: MW (inverno) MW (estate) mediamente: MW = 5 GW x h/anno = GWh/anno

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13 Bilancio dell energia elettrica in Italia - Anno 2011 GWh* Δ 2011/2010 Produzione netta idrica (compresa da pompaggi) % geotermica % eolica % fotovoltaica % Tot. fonti rinnovabili termica % Tot. Produz. netta % Destinata ai pompaggi % Produzione destinata al consumo % Energia Elettr. Importata % Energia Elettr. Esportata % Saldo con l'estero Energia Richiesta sulla Rete % Perdite di rete % CONSUMI % Agricoltura % Industria % Terziario % Domestico % Note Aumento Produzione da fonti rinnovabili (esclusa idrica da pompaggi) = circa +7,8% Picco della domnda MW (il 13/07/2011) Regioni in deficit di produzione rispetto alla domanda interna: 12 su 20 (in particolare Veneto -59,1% - Marche -54,9% - Campania -47,7%) Potenza efficiente netta centrali: MW ( MW rispetto 2010 pari al +11,2%) (soprattutto nel parco fotovoltaico MW)

14 Dati MONDO - Anno 2010 (da Dati Storici TERNA) Potenza installata (eff. lorda) (GW) (%) (GW) (%) Potenza tot. inst % % Europa Termica America (Nord + Sud) Nucleare Asia Idrica Africa Eolica Oceania Fotovolt Geoterm Tot. F. Rinnov di cui ITALIA Produzione Tot. Lorda (TWh) (%) (TWh) (%) Produz. tot. lorda % % Europa Termica America (Nord + Sud) Nucleare Asia Idrica Africa Eolica Oceania Geoterm Fotovolt Tot. F. Rinnov % Richiesta Rete (TWh) (Produz. destinata ai consumi) Consumi (TWh) Perdite di Rete (TWh) 11.84% Molto Elevate! Popolazione mondiale 6811,7 Milioni di persone Consumi medi (kwh/ab./anno) Europa America (Nord + Sud) Asia Africa Oceania kwh/ab./anno kwh/ab./anno kwh/ab./anno kwh/ab./anno 539 kwh/ab./anno kwh/ab./anno Note consumi medi kwh/ab./anno - USA kwh/ab./anno - Australia

15 GENERAZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI ITALIA (dati cumulativi anno 2011: fonte Bilancio Terna) GWh % Idroelettrica Eolica Fotovoltaica Geotermica Biomasse e Biogas Energia da Fonti Rinnovabili Energia Richiesta sulla Rete Energia da Fonti Rinnovabili MONDO (dati cumulativi anno 2011: fonte dati elaborati da EIA) TWh % Idroelettrica Eolica Fotovoltaica Geotermica Biomasse e Biogas Energia da Fonti Rinnovabili Energia Richiesta sulla Rete Energia da Fonti Rinnovabili