COME PRODURRE TUTTA L'ELETTRICITA' - Tutte le proposte per il problema dell'energia
Come produrre tutta l'elettricita' che vogliamo senza consumare idrocarburi, e vivere felici!
(E' possibile ridurre la nostra dipendenza dal petrolio, che ci costringe persino a combattere delle guerre per assicurarci i rifornimenti? La risposta è sorprendente: SI'!)
Nel mese di dicembre 2002 la rivista Le Scienze (
www.lescienze.it), ha pubblicato un numero monografico dedicato ai problemi dell'energia. Questa è quindi è una buona occasione per fare il punto della situazione e cercare di delineare quella che potrebbe essere la politica energetica dei prossimi anni.
I dati essenziali sui consumi e sulle riserve di petrolio, desunti dall'articolo "Fine del petrolio a buon mercato", sono i seguenti:
petrolio consumato globalmente fino ad oggi: 800 miliardi di barili
riserve mondiali accertate: 850 miliardi di barili
petrolio ancora da scoprire: 150 miliardi di barili
consumo annuo mondiale: circa 25 miliardi di barili
consumo previsto per l'anno 2020: 40 miliardi di barili
In teoria rimane ancora tanto petrolio da assicurare, al tasso attuale, 40 anni di consumo. Ma, secondo l'opinione degli esperti, la produzione raggiungerà il suo massimo verso l'anno 2010, poi comincerà a declinare. Ciò significa che non sarà più possibile tenere dietro alla crescita della domanda aumentando la produzione. A quel punto, o forse prima, la forbice tra domanda e offerta provocherà un continuo aumento dei prezzi, paragonabile a una crisi petrolifera perenne. Per completare il quadro bisogna aggiungere che già oggi l'Europa e gli Stati Uniti devono importare da fuori la metà del petrolio di cui hanno bisogno, e il 30% viene dal Golfo Persico. E a causa dell'esaurirsi delle riserve e della crescita del fabbisogno, questa percentuale è destinata ad aumentare. La nostra dipendenza strategica, che già fa da sfondo alle attuali tensioni internazionali, non potrà che aggravarsi.
Il problema dell'energia non può essere risolto nemmeno dal carbone o dalle sabbie bituminose, che in teoria potrebbero garantire qualche secolo di consumi, ma che hanno il difetto di produrre il doppio di anidride carbonica rispetto al petrolio.
Ma nemmeno il nucleare, che non produce gas serra, sembra la migliore delle soluzioni: in tempi di terrorismo internazionale non possiamo continuare a diffondere questa rischiosa tecnologia, esposta ad atti terroristici e con la quale si possono costruire armi atomiche o "bombe sporche".
Dobbiamo allora rassegnarci a costi dell'energia sempre più alti, e ad uno stato di perenne dipendenza dai paesi produttori di petrolio?
A dire la verità qualcuno pensa che i prezzi più alti siano un bene. Le compagnie petrolifere e i paesi produttori hanno tutto da guadagnarci; inoltre i prezzi più alti renderebbero più convenienti le energie rinnovabili.
Ma gli alti costi dell'energia sarebbero un peso a mala pena sopportabile dalle economie più forti, e tale da soffocare la crescita nei paesi emergenti. In questo contesto risulta incredibile lo sperpero immenso di una fonte di energia, oltretutto pulita, come il metano.
Al metano viene dedicato l'articolo "Combustibili liquidi dal gas naturale", nel quale prima di tutto si dice che grandi quantità di gas vengono sprecate perchè "Il costo del trasporto del gas naturale nei gasdotti è quattro volte superiore a quello del petrolio, perchè la densità del gas è molto minore".
Il metano è presente normalmente nei giacimenti di petrolio (ma esistono anche immensi giacimenti di solo metano). Quando si estrae il petrolio, risale in superficie, che lo si voglia o no, anche il metano, in media in quantità pari allo stesso petrolio. Il problema è che, se i giacimenti sono lontani dai luoghi di consumo o situati in mare aperto, risulta quasi impossibile usare quel metano, che pertanto viene bruciato all'uscita dei pozzi senza essere utilizzato in alcun modo. Indirettamente si può stimare che il metano sprecato equivale forse ai due terzi di tutto il petrolio estratto ogni anno. Un dato che per gli esperti è scontato, ma che non compare mai nelle discussioni sui problemi dell'energia, e che è quindi completamente sconosciuto all'opinione pubblica.
Eppure, riuscire a utilizzare questo metano significherebbe letteralmente "produrre tutta l'elettricità che vogliamo senza consumare idrocarburi", e di conseguenza anche ridurre fino ad annullarla la nostra dipendenza dal petrolio.
Immaginiamo di sostituire una centrale a nafta con una centrale a turbogas (detta anche a ciclo combinato), che può funzionare solo a metano. Immaginiamo inoltre che questa centrale venga alimentata con il metano libico che verrà trasportato in Italia con il gasdotto attualmente in costruzione*. La nuova centrale userà questo metano, mentre la vecchia verrà chiusa.
Da una parte quindi non aumenterà il consumo di idrocarburi, perchè verrà utilizzato del metano che già viene sprecato, mentre dall'altra cesserà il consumo della vecchia centrale. Sul mercato internazionale ci sarà una diminuzione della domanda di petrolio, che si scaricherà di preferenza su paesi che non sono collegati da metanodotti e che non possono vendere oltre al petrolio anche il loro metano. Verrà così probabilmente risparmiata l'estrazione di una quantità di petrolio pari al consumo della vecchia centrale, più altrettanto metano che sgorga dal sottosuolo insieme con quel petrolio.
Quindi il bilancio definitivo vedrà una diminuzione netta nell'estrazione di idrocarburi pari a circa "due volte" il consumo della vecchia centrale. E in termini di minore anidride carbonica immessa nell'atmosfera, dato che il metano contiene la metà del carbonio rispetto al petrolio, ci sarà una diminuzione dei gas serra del 75%. Della minore quantità di anidride carbonica immessa nell'atmosfera si dovrebbe poter tenere conto ai fini del rispetto del protocollo di Kyoto.
Tutto questo per il solo fatto di avere trasferito i consumi dal petrolio al metano. In realtà, se si considera che le centrali a turbogas hanno un rendimento molto più alto di quelle che sostituiscono, i vantaggi sono in realtà ancora maggiori.
Se riuscissimo ad utilizzare una parte consistente del metano che viene sprecato, potremmo ridurre la nostra dipendenza dal petrolio, disporre di più tempo per la transizione a nuove fonti di energia, contenere i prezzi degli idrocarburi e ridurre le emissioni di anidride carbonica (in misura molto maggiore di quanto indicato nell'articolo di Le Scienze "Strategie per ridurre i gas serra").
Ma cosa si può fare per sfruttare il metano sprecato?
Da una parte bisogna trasferire i consumi, dovunque sia possibile, dal petrolio al metano (nella produzione di energia elettrica, nel riscaldamento degli edifici, nell'autotrazione ecc.), dall'altra assicurare i rifornimenti. Rimane importante, naturalmente, aumentare l'efficienza degli impianti che consumano energia, perchè così si riduce il bisogno di combustibile. Le principali tecnologie attualmente disponibili per far arrivare il metano nei luoghi di consumo, o per usarlo in maniera più efficiente, sono: i metanodotti, le navi metaniere, gli impianti chimici che trasformano il metano in petrolio sintetico e le centrali a ciclo combinato.
Centrali a ciclo combinato.
Come si è visto, il solo fatto di passare dal petrolio al metano produce enormi risparmi di energia. Ma ulteriori risparmi si possono ottenere grazie alla maggiore efficienza delle centrali a ciclo combinato. Il rendimento medio di una centrale a nafta (dato di Le Scienze) è del 38,6%, mentre quello di una centrale a turbogas è del 57%. Ma le centrali a nafta più obsolete e le vecchie centrali a metano hanno rendimenti intorno al 30% o anche più bassi. In questo caso la sostituzione dell'impianto comporterà un raddoppio dell'efficienza, specie se verrà utilizzata anche l'acqua di raffreddamento per riscaldare case e uffici. Con un raddoppio dell'efficienza ogni nuova centrale ne potrà sostituire due, e provocherà quindi una riduzione dell'estrazione e del consumo di idrocarburi pari a quattro volte il metano che consuma! (questo nel caso che si bruci metano in precedenza sprecato; ma anche se il gas naturale viene estratto appositamente, l'uso del metano rimane molto vantaggioso.
Se si tenessero nel debito conto tutti i vantaggi (minori costi per il sistema economico, minori importazioni, minore inquinamento, minori spese militari, minori tensioni internazionali), si potrebbero giustificare tutti gli investimenti necessari.
Ad ogni modo sia in Italia che in numerosi altri paesi sono già in atto programmi per sostituire le vecchie centrali elettriche con centrali a turbogas.
Nuovi metanodotti
Per poter aumentare i consumi di metano è necessario garantire i rifornimenti con nuovi metanodotti. Questo discorso vale in particolare per i paesi europei e la Russia. La Russia possiede le principali riserve mondiali di gas naturale e, anche se le distanze non sono piccole, sono comunque superabili, come dimostrano le condotte già costruite. Aumentare le importazioni di metano dalla Russia servirà inoltre a diversificare gli acquisti.
Navi metaniere
Il metano può essere trasportato anche con navi metaniere. Nell'articolo di Le Scienze si dice però che "il gas può venire raffreddato e compresso a liquido per essere caricato su una nave cisterna, ma purtroppo gli impianti necessari per questa conversione sono grandi e complessi; inoltre, dato che il gas naturale liquefatto è difficile da maneggiare, la domanda è piuttosto limitata".
Trasformazione del metano in petrolio sintetico
Una soluzione molto interessante è quella esaminata nell'articolo di Le Scienze "Combustibili liquidi dal gas naturale", che consiste nel trasformare il metano, con un processo chimico, in un combustibile liquido a temperatura ambiente, in modo da poterlo trasportare come il petrolio. Con una resa nella conversione del 70%, si potrebbero ottenere 500 miliardi di barili di greggio sintetico, una quantità pari alla metà di tutte le riserve stimate. Nell'anno della prima pubblicazione dell'articolo (1997) gli automobilisti della California potevano già fare il pieno con una miscela di gasolio sintetizzato da gas naturale, quasi del tutto esente da zolfo, azoto e metalli pesanti. Altri impianti per la produzione di petrolio sintetico erano in progetto o in costruzione in Alaska, nel Qatar e in Norvegia.
Le compagnie petrolifere e i paesi produttori non possono accettare di buon grado che metà delle loro riserve di idrocarburi vengano distrutte senza che se ne possa ricavare nulla. L'utilizzo diretto del metano sarebbe da preferire, ma anche la trasformazione chimica del gas è una buona soluzione, perchè i metanodotti non potranno mai arrivare dappertutto, e perchè il risultato finale sarà sempre quello di evitare un colossale quanto inutile sperpero.
Conclusione
C'è chi sostiene, come il sito dell'Ecofantascienza, che il fabbisogno di energia può essere ridotto fino ad un quarto dei livelli attuali. Si potrebbero trasformare le centrali elettriche in centrali a turbogas, riscaldare case e uffici con l'acqua di raffreddamento, produrre una parte dell'elettricità in forma distribuita con il motore OX2, ( Motore OX2)
Inoltre si potrebbe sostituire parte del trasporto su gomma con i treni o le navi. Per non parlare della possibilità di sfruttare l'energia solare. ( Vedi articolo)
Inoltre si potrebbero costruire auto con carrozzeria in fibroresina e dotate di motori più efficienti e leggeri, in modo da ridurre i consumi fino ad un decimo dei livelli attuali (vedi l'articolo " Un nuovo modo di pensare l'automobile", e il racconto di ecofantascienza Auto Leggere).
Con queste tecnologie e nuovi modelli di auto si potrebbero prevenire altre guerre del petrolio e favorire la crescita economica e il benessere.
Ferrara, 15/2/2003
* Il metanodotto che collega l'Italia alla Libia è stato completato alla fine del 2004.
Nel mese di dicembre 2002 la rivista Le Scienze (
www.lescienze.it), ha pubblicato un numero monografico dedicato ai problemi dell'energia. Questa è quindi è una buona occasione per fare il punto della situazione e cercare di delineare quella che potrebbe essere la politica energetica dei prossimi anni. I dati essenziali sui consumi e sulle riserve di petrolio, desunti dall'articolo "Fine del petrolio a buon mercato", sono i seguenti:
petrolio consumato globalmente fino ad oggi: 800 miliardi di barili
riserve mondiali accertate: 850 miliardi di barili
petrolio ancora da scoprire: 150 miliardi di barili
consumo annuo mondiale: circa 25 miliardi di barili
consumo previsto per l'anno 2020: 40 miliardi di barili
In teoria rimane ancora tanto petrolio da assicurare, al tasso attuale, 40 anni di consumo. Ma, secondo l'opinione degli esperti, la produzione raggiungerà il suo massimo verso l'anno 2010, poi comincerà a declinare. Ciò significa che non sarà più possibile tenere dietro alla crescita della domanda aumentando la produzione. A quel punto, o forse prima, la forbice tra domanda e offerta provocherà un continuo aumento dei prezzi, paragonabile a una crisi petrolifera perenne. Per completare il quadro bisogna aggiungere che già oggi l'Europa e gli Stati Uniti devono importare da fuori la metà del petrolio di cui hanno bisogno, e il 30% viene dal Golfo Persico. E a causa dell'esaurirsi delle riserve e della crescita del fabbisogno, questa percentuale è destinata ad aumentare. La nostra dipendenza strategica, che già fa da sfondo alle attuali tensioni internazionali, non potrà che aggravarsi.
Il problema dell'energia non può essere risolto nemmeno dal carbone o dalle sabbie bituminose, che in teoria potrebbero garantire qualche secolo di consumi, ma che hanno il difetto di produrre il doppio di anidride carbonica rispetto al petrolio.
Ma nemmeno il nucleare, che non produce gas serra, sembra la migliore delle soluzioni: in tempi di terrorismo internazionale non possiamo continuare a diffondere questa rischiosa tecnologia, esposta ad atti terroristici e con la quale si possono costruire armi atomiche o "bombe sporche".
Dobbiamo allora rassegnarci a costi dell'energia sempre più alti, e ad uno stato di perenne dipendenza dai paesi produttori di petrolio?
A dire la verità qualcuno pensa che i prezzi più alti siano un bene. Le compagnie petrolifere e i paesi produttori hanno tutto da guadagnarci; inoltre i prezzi più alti renderebbero più convenienti le energie rinnovabili.
Ma gli alti costi dell'energia sarebbero un peso a mala pena sopportabile dalle economie più forti, e tale da soffocare la crescita nei paesi emergenti. In questo contesto risulta incredibile lo sperpero immenso di una fonte di energia, oltretutto pulita, come il metano.
Al metano viene dedicato l'articolo "Combustibili liquidi dal gas naturale", nel quale prima di tutto si dice che grandi quantità di gas vengono sprecate perchè "Il costo del trasporto del gas naturale nei gasdotti è quattro volte superiore a quello del petrolio, perchè la densità del gas è molto minore".
Il metano è presente normalmente nei giacimenti di petrolio (ma esistono anche immensi giacimenti di solo metano). Quando si estrae il petrolio, risale in superficie, che lo si voglia o no, anche il metano, in media in quantità pari allo stesso petrolio. Il problema è che, se i giacimenti sono lontani dai luoghi di consumo o situati in mare aperto, risulta quasi impossibile usare quel metano, che pertanto viene bruciato all'uscita dei pozzi senza essere utilizzato in alcun modo. Indirettamente si può stimare che il metano sprecato equivale forse ai due terzi di tutto il petrolio estratto ogni anno. Un dato che per gli esperti è scontato, ma che non compare mai nelle discussioni sui problemi dell'energia, e che è quindi completamente sconosciuto all'opinione pubblica.
Eppure, riuscire a utilizzare questo metano significherebbe letteralmente "produrre tutta l'elettricità che vogliamo senza consumare idrocarburi", e di conseguenza anche ridurre fino ad annullarla la nostra dipendenza dal petrolio.
Immaginiamo di sostituire una centrale a nafta con una centrale a turbogas (detta anche a ciclo combinato), che può funzionare solo a metano. Immaginiamo inoltre che questa centrale venga alimentata con il metano libico che verrà trasportato in Italia con il gasdotto attualmente in costruzione*. La nuova centrale userà questo metano, mentre la vecchia verrà chiusa.
Da una parte quindi non aumenterà il consumo di idrocarburi, perchè verrà utilizzato del metano che già viene sprecato, mentre dall'altra cesserà il consumo della vecchia centrale. Sul mercato internazionale ci sarà una diminuzione della domanda di petrolio, che si scaricherà di preferenza su paesi che non sono collegati da metanodotti e che non possono vendere oltre al petrolio anche il loro metano. Verrà così probabilmente risparmiata l'estrazione di una quantità di petrolio pari al consumo della vecchia centrale, più altrettanto metano che sgorga dal sottosuolo insieme con quel petrolio.
Quindi il bilancio definitivo vedrà una diminuzione netta nell'estrazione di idrocarburi pari a circa "due volte" il consumo della vecchia centrale. E in termini di minore anidride carbonica immessa nell'atmosfera, dato che il metano contiene la metà del carbonio rispetto al petrolio, ci sarà una diminuzione dei gas serra del 75%. Della minore quantità di anidride carbonica immessa nell'atmosfera si dovrebbe poter tenere conto ai fini del rispetto del protocollo di Kyoto.
Tutto questo per il solo fatto di avere trasferito i consumi dal petrolio al metano. In realtà, se si considera che le centrali a turbogas hanno un rendimento molto più alto di quelle che sostituiscono, i vantaggi sono in realtà ancora maggiori.
Se riuscissimo ad utilizzare una parte consistente del metano che viene sprecato, potremmo ridurre la nostra dipendenza dal petrolio, disporre di più tempo per la transizione a nuove fonti di energia, contenere i prezzi degli idrocarburi e ridurre le emissioni di anidride carbonica (in misura molto maggiore di quanto indicato nell'articolo di Le Scienze "Strategie per ridurre i gas serra").
Ma cosa si può fare per sfruttare il metano sprecato?
Da una parte bisogna trasferire i consumi, dovunque sia possibile, dal petrolio al metano (nella produzione di energia elettrica, nel riscaldamento degli edifici, nell'autotrazione ecc.), dall'altra assicurare i rifornimenti. Rimane importante, naturalmente, aumentare l'efficienza degli impianti che consumano energia, perchè così si riduce il bisogno di combustibile. Le principali tecnologie attualmente disponibili per far arrivare il metano nei luoghi di consumo, o per usarlo in maniera più efficiente, sono: i metanodotti, le navi metaniere, gli impianti chimici che trasformano il metano in petrolio sintetico e le centrali a ciclo combinato.
Centrali a ciclo combinato.
Come si è visto, il solo fatto di passare dal petrolio al metano produce enormi risparmi di energia. Ma ulteriori risparmi si possono ottenere grazie alla maggiore efficienza delle centrali a ciclo combinato. Il rendimento medio di una centrale a nafta (dato di Le Scienze) è del 38,6%, mentre quello di una centrale a turbogas è del 57%. Ma le centrali a nafta più obsolete e le vecchie centrali a metano hanno rendimenti intorno al 30% o anche più bassi. In questo caso la sostituzione dell'impianto comporterà un raddoppio dell'efficienza, specie se verrà utilizzata anche l'acqua di raffreddamento per riscaldare case e uffici. Con un raddoppio dell'efficienza ogni nuova centrale ne potrà sostituire due, e provocherà quindi una riduzione dell'estrazione e del consumo di idrocarburi pari a quattro volte il metano che consuma! (questo nel caso che si bruci metano in precedenza sprecato; ma anche se il gas naturale viene estratto appositamente, l'uso del metano rimane molto vantaggioso.
Se si tenessero nel debito conto tutti i vantaggi (minori costi per il sistema economico, minori importazioni, minore inquinamento, minori spese militari, minori tensioni internazionali), si potrebbero giustificare tutti gli investimenti necessari.
Ad ogni modo sia in Italia che in numerosi altri paesi sono già in atto programmi per sostituire le vecchie centrali elettriche con centrali a turbogas.
Nuovi metanodotti
Per poter aumentare i consumi di metano è necessario garantire i rifornimenti con nuovi metanodotti. Questo discorso vale in particolare per i paesi europei e la Russia. La Russia possiede le principali riserve mondiali di gas naturale e, anche se le distanze non sono piccole, sono comunque superabili, come dimostrano le condotte già costruite. Aumentare le importazioni di metano dalla Russia servirà inoltre a diversificare gli acquisti.
Navi metaniere
Il metano può essere trasportato anche con navi metaniere. Nell'articolo di Le Scienze si dice però che "il gas può venire raffreddato e compresso a liquido per essere caricato su una nave cisterna, ma purtroppo gli impianti necessari per questa conversione sono grandi e complessi; inoltre, dato che il gas naturale liquefatto è difficile da maneggiare, la domanda è piuttosto limitata".
Trasformazione del metano in petrolio sintetico
Una soluzione molto interessante è quella esaminata nell'articolo di Le Scienze "Combustibili liquidi dal gas naturale", che consiste nel trasformare il metano, con un processo chimico, in un combustibile liquido a temperatura ambiente, in modo da poterlo trasportare come il petrolio. Con una resa nella conversione del 70%, si potrebbero ottenere 500 miliardi di barili di greggio sintetico, una quantità pari alla metà di tutte le riserve stimate. Nell'anno della prima pubblicazione dell'articolo (1997) gli automobilisti della California potevano già fare il pieno con una miscela di gasolio sintetizzato da gas naturale, quasi del tutto esente da zolfo, azoto e metalli pesanti. Altri impianti per la produzione di petrolio sintetico erano in progetto o in costruzione in Alaska, nel Qatar e in Norvegia.
Le compagnie petrolifere e i paesi produttori non possono accettare di buon grado che metà delle loro riserve di idrocarburi vengano distrutte senza che se ne possa ricavare nulla. L'utilizzo diretto del metano sarebbe da preferire, ma anche la trasformazione chimica del gas è una buona soluzione, perchè i metanodotti non potranno mai arrivare dappertutto, e perchè il risultato finale sarà sempre quello di evitare un colossale quanto inutile sperpero.
Conclusione
C'è chi sostiene, come il sito dell'Ecofantascienza, che il fabbisogno di energia può essere ridotto fino ad un quarto dei livelli attuali. Si potrebbero trasformare le centrali elettriche in centrali a turbogas, riscaldare case e uffici con l'acqua di raffreddamento, produrre una parte dell'elettricità in forma distribuita con il motore OX2, (
Motore OX2) Inoltre si potrebbe sostituire parte del trasporto su gomma con i treni o le navi. Per non parlare della possibilità di sfruttare l'energia solare. (
Vedi articolo)Inoltre si potrebbero costruire auto con carrozzeria in fibroresina e dotate di motori più efficienti e leggeri, in modo da ridurre i consumi fino ad un decimo dei livelli attuali (vedi l'articolo "
Un nuovo modo di pensare l'automobile", e il racconto di ecofantascienza Auto Leggere). Con queste tecnologie e nuovi modelli di auto si potrebbero prevenire altre guerre del petrolio e favorire la crescita economica e il benessere.
Ferrara, 15/2/2003
* Il metanodotto che collega l'Italia alla Libia è stato completato alla fine del 2004.
