comprendere il problema energia

Un interessantissimo articolo da Greenreport
"Se un avatar di second life consuma più energia di un africano...

In varie occasione, nelle pagine di questa rubrica, ho semplificato le sfide dovute alla complessità delle relazioni tra specie umana e sistemi naturali, ricordando la famosa equazione dell'impatto che il grande ecologo Paul Ehrlich ed il noto esperto di questioni energetiche John Holdren, sintetizzarono agli inizi degli anni Settanta del secolo scorso, sulle pagine della prestigiosa rivista scientifica "Science" (e che furono oggetto di un interessante dibattito tra lo stesso Paul Ehrlich ed un altro grande studioso dei sistemi naturali, Barry Commoner sul valore da fornire ai diversi fattori considerati). L'equazione, come ricorderete, è I = P x A x T. I sta per impatto, P per popolazione, A per "affluence" cioè stile di vita e T per tecnologia, ciò vuol dire che l'impatto umano sui sistemi naturali è fondamentalmente rappresentato dal prodotto di questi tre fattori. Relativamente alle problematiche rappresentate per il nostro futuro dalle questioni energetiche, Paul and Anne Ehrlich scrivevano nel loro volume "Per salvare il pianeta. Come limitare l'impatto dell'uomo sull'ambiente" (Franco Muzzio editore, 1992) : «L'energia è al centro della nostra vita: se essa non viene continuamente fornita alle cellule del nostro corpo, moriamo. L'energia fa funzionare gli ecosistemi che sostentano la società. Essa è anche essenziale per la vita della civiltà; se la società industriale non consumasse una grande quantità di energia, collasserebbe. Non sorprende quindi che l'uso dell'energia sia tanto fondamentale nell'assalto che l'uomo porta all'ambiente da poter svolgere da surrogato nell'equazione I=PAT» . I coniugi Ehrlich in questo loro bel libro sottolineano la situazione energetica al 1990. Venti anni fa nei paesi ricchi vivevano circa 1,2 miliardi di persone, con una media di consumo pro capite di 7,5 kW-anno per un totale di 9 TW-anno (il terawatt, TW, è un miliardo di kW), mentre nei paesi in via di sviluppo vi erano circa 4,1 miliardi di abitanti con un consumo medio di energia di 1,0 kW-anno pro capite, per un totale di 4,1 TW-anno. Il consumo totale di energia nel mondo intorno al 1990 era quindi di13,1 TW- anno.

In un rapporto dello Stockholm Environment Institute (SEI) curato da Schippers e Meyers dal titolo "Energy Transitions" , John Holdren, allora all'University of California a Berkeley (oggi Holdren è capo scientifico della Casa Bianca) elaborò uno scenario energetico definito "ottimistico", dal titolo "The Transition of Costlier Energy" nel quale, partendo dalla situazione 1990, si prevedeva per il 2025, una situazione in cui i paesi poveri, con una popolazione stimata di 6,8 miliardi, raggiungessero un consumo di energia primaria di 2,0 kilowatt-anno, per un totale di 13,6 TW-anno, rispetto ad un abbassamento del consumo energetico dei paesi ricchi, con una popolazione di 1,4 miliardi, di 3,8 kilowatt-anno per un totale di 5,3 TW-anno, con un totale complessivo di 18,9 TW-anno. Nel resto di quello che, allora era ancora il nuovo secolo, cioè entro il 2100, lo scenario di Holdren prevedeva una convergenza tra paesi ricchi e paesi in via di sviluppo su di un consumo medio di energia primaria pro capite di 3 kW-anno, cioè, prevedendo per una popolazione non superiore ai 10 miliardi, un consumo totale di energia di 30 TW-anno. Lo scenario di Holdren assume che la consistenza numerica della popolazione possa essere limitata a 10 miliardi e che si possa ottenere un tenore di vita di buon livello, con un consumo di energia equivalente da un terzo ad un quarto di quello presente, negli Stati Uniti, ai primi anni Novanta del secolo scorso. Lo scenario BAU (Business As Usual) a fronte di quello previsto da Holdren, per il 2100 prevede consumi energetici addirittura di 75 TW-anno, ritenuti necessari per dare a 10 miliardi di abitanti uno stile di vita simile a quello dei ricchi degli anni Novanta; stili di vita alimentati da tecnologie degli anni Novanta che richiedono 7,5 kW-anno pro capite.

Proprio in questi giorni è stato pubblicato anche il bellissimo volume, "Energy for a Sustainable World. From the Oil Age to a Sun-Powered Future" , edito da Wiley-VCH, di due grandi studiosi italiani di chimica e di energetica, Nicola Armaroli dell'Istituto per la sintesi organica e la foto reattività del CNR e Vincenzo Balzani, professore di chimica all'Università di Bologna, uno dei nostri più autorevoli scienziati di fama internazionale, che da decenni si occupa di fotochimica sopramolecolare, nanotecnologia e fotosintesi artificiale. Armaroli e Balzani sono autori di altri due bei volumi sulle questioni energetiche, l'ultimo dei quali "Energia per l'astronave Terra" pubblicato da Zanichelli nel 2008 è stato più volte richiamato nelle pagine di questa rubrica e costituisce uno strumento assolutamente indispensabile per chiunque voglia comprendere bene questo complesso problema.

Nell'Appendice dell'ultimo volume, Armaroli e Balzani, ricordano alcuni dati fondamentali sul nostro consumo energetico. Ogni secondo l'umanità consuma attualmente circa 1000 barili di petrolio, 93000 metri cubici di gas naturale e 221 tonnellate di carbone. Se desiderassimo mantenere il trend dell'incremento del consumo energetico che abbiamo avuto nell'arco degli ultimi 60 anni , fino al 2050 vi sarebbe la necessità di costruire ogni giorno circa tre centrali a carbone, o due impianti nucleari o 10 chilometri quadrati di moduli fotovoltaici. Un Avatar di Second Life, quindi una persona digitale creata in un mondo virtuale al computer, consuma oggi più elettricità di una persona reale in un paese in via di sviluppo. Armaroli e Balzani ci ricordano che i 2,3 miliardi di persone che popolavano la Terra nel 1950 consumavano 2.85 TW, corrispondenti a 1.1 TW ogni miliardo di persone. Nel 2010 la popolazione mondiale di 6,8 miliardi di abitanti consumava 15 TW, cioè circa 2.2 TW per ogni miliardo di persone. Proseguendo su questo trend nel 2050, il tasso di consumo potrebbe essere oltre i 40 TW, con una popolazione di oltre 9 miliardi. Per affrontare un incremento di circa 24 TW tra il periodo attuale ed il 2050 dovremmo costruire l'equivalente di 48000 centrali a carbone (da 500 MW ciascuna) oppure 24.000 centrali nucleari (da 1 GW a testa) oppure 150000 chilometri quadrati di moduli fotovoltaici (che potrebbero coprire, in pratica, metà della superficie del nostro Bel Paese). E' evidente che scenari di questo tipo sono insensati perché, invece, dovremmo, nel frattempo, agire concretamente per ridurre in maniera drastica le emissioni di anidride carbonica, mentre non abbiamo ancora soluzioni al problema della sistemazione sicura delle scorie nucleari ed esistono ovvie ed evidenti limitazioni alla disponibilità di risorse, ambienti e territori. Armaroli e Balzani affermano chiaramente che la sola possibile risposta alla richiesta di espansione delle domande di energia non può più essere quella di prolungare l'incremento della produzione energetica, ma, piuttosto, la necessità di ridurre il consumo energetico.

I coniugi Ehrlich scrivono nel libro già citato: «Il modello dei consumi energetici in tutto il mondo è un modello di crescente dipendenza da risorse non rinnovabili, piuttosto che da quelle rinnovabili o, in termini economici, dalle scorte piuttosto che dai flussi [..] Il consumo di energia è chiaramente un settore primario in cui l'umanità sta vivendo sul capitale, non sul reddito».

Proprio ieri il WWF ha rilasciato un interessante rapporto dal titolo "The Energy Report. 100% Renewable Energy by 2050", frutto di due anni di lavoro con il noto gruppo di analisi energetica Ecofys e OMA (The Office of Metropolitan Architecture) . La grande sfida che si pone il rapporto è prevedere uno scenario con possibilità di riduzione della domanda, eliminazione degli sprechi e incremento dell'efficienza e del risparmio. D'altronde solo così, come abbiano sin qui visto, è possibile avviare un futuro energetico significativo. Il rapporto prova a documentare la possibilità realistica di soddisfare, entro il 2050, tutte le esigenze mondiali di energia alimentate in modo pulito,rinnovabile ed economico con gli investimenti bilanciati dai benefici, un risparmio di almeno 4.000 miliardi di euro l'anno entro il 2050( grazie ai risultati della maggiore efficienza energetica), con investimenti significativi nel comparto delle rinnovabili e con il risultato di una riduzione di emissioni di CO2 dell'80%. Secondo lo scenario WWF-Ecofys, nel 2050 la richiesta totale di energia viene valutata inferiore del 15% di quella del 2005, malgrado l'aumento della popolazione, della produzione industriale, del trasporto e delle comunicazioni - rendendola comunque disponibile anche a coloro che attualmente non ne hanno (il rapporto si apre proprio ricordando che ancora oggi 1,4 miliardi di persone non hanno accesso a forniture affidabili di elettricità).
In particolare, in armonia con molte delle questioni e delle proposte trattate nel volume di Armaroli e Balzani, il rapporto ricorda che l'energia solare può contribuire significativamente a questo scenario. Attualmente solo per lo 0,02% della nostra produzione totale di energia è basato sul solare, ma questa quota sta crescendo rapidamente.

Nello scenario Ecofys, entro il 2050 l' energia solare potrebbe fornire circa metà di tutta il nostro fabbisogno elettrico, metà del riscaldamento degli edifici e il 15 % del calore per il settore industriale. Per quanto riguarda il vento, oggi l'eolico soddisfa circa il 2% della domanda globale di elettricità', con una potenza più
che raddoppiata negli ultimi quattro anni. In Danimarca, l'energia eolica già rappresenta un quinto della produzione di elettricità a livello nazionale. L'eolico, secondo lo scenario proposto nel rapporto del WWF, potrebbe soddisfare un quarto del fabbisogno mondiale di elettricità entro il 2050, se saranno confermati gli attuali tassi di crescita, con l'installazione di ulteriori generatori di cui 1.000.000 sulla terraferma, in mare o vicino alla costa, e 100.000 in alto mare.
Per l'energia geotermica, la potenza installata sta crescendo al ritmo di circa il 5% l'anno e l'analisi di WWF-Ecofys indica che si potrebbe sperare di raddoppiare questo tasso di crescita, fino a raggiungere il 4% circa dell'intera produzione elettrica nel 2050. Minori performance sono invece previste, nel 2050, per l'energia idroelettrica che, secondo le proiezioni contenute nel rapporto, dovrebbe fornire il 12% della produzione totale di elettricità, rispetto al 15% odierno mentre dal fronte della bioenergia, il 60% dei combustibili e del calore necessari per l'industria potrebbe provenire dalle biomasse. Il 13% del calore necessario per gli edifici proverrà dalle biomasse, e le biomasse saranno ancora necessarie nell'ambito del mix per la produzione di elettricità (circa il 13%), ai fini del bilanciamento con altre tecnologie delle energie rinnovabili. Il rapporto è scaricabile dal sito del WWF Internazionale www.panda.org e da quello del WWF Italia www.wwf.it con una sintesi in italiano.

Le politiche energetiche dell'immediato futuro dovranno certamente cambiare rotta rispetto ai percorsi seguiti sino ad ora.