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Rapporto tra energia utilizzata ed energia spesa - Giuseppe Bianchi -

La valutazione dei costi energetici e ambientali, e non solo economici, connessi con la produzione stessa dell’energia.

Al riguardo è preliminarmente necessaria una riflessione, apparentemente ovvia, sul fatto che la disponibilità e l’utilizzo di qualunque fonte energetica, da quella FOSSILE a quella solare o nucleare, comporta a sua volta un consumo di energia.

Occorre quindi tenere adeguato conto di quanto è necessario investire in energia per avere la disponibilità di consumare energia.

Ad esempio per avere la disponibilità di energia elettrica per gli USI FINALI occorre calcolare e valutare l’energia che viene spesa per realizzare il sistema di generazione (cioè la centrale elettrica); ad essa si deve aggiungere l’energia necessaria per garantire il funzionamento della centrale in tutto il suo ciclo di vita, fino al suo smantellamento; e quella connessa, nel caso di una centrale termoelettrica, alla predisposizione del combustibile affinché questo arrivi nella forma voluta alla bocca dell’impianto (le prospezioni dei giacimenti, la realizzazione degli impianti di estrazione, la raffinazione, il trasporto e la DISTRIBUZIONE, nonché del rendimento di conversione nella generazione).

Anche nel caso di una centrale eolica o idroelettrica, o di qualsiasi altro tipo, occorre conteggiare l’investimento energetico necessario, per l’impianto in tutte le fasi di realizzazione: dall’estrazione dei minerali alla loro trasformazione in materie prime, alla realizzazione dei manufatti, alla manutenzione durante le operazioni di produzione, allo smantellamento ed allo smaltimento dei rifiuti.

Fare un bilancio tra l’investimento in energia necessario per costruire e gestire un impianto di produzione di energia e l’energia da questo prodotta durante la sua vita utile non è agevole, perché l’investimento è prevalentemente concentrato in un periodo limitato, mentre la produzione è spalmata su tutta la vita dell’impianto.

Per confrontare quindi i diversi modi di produrre l’energia si deve necessariamente considerare la durata attiva degli impianti.

Ad esempio le attuali stime riportano che un impianto solare può produrre per circa 2.000-2.500 ore/anno per 20 anni, per un impianto idroelettrico si può ipotizzare una produzione superiore alle 4.000 ore/anno per 50 anni ed oltre, mentre per una centrale a CICLO COMBINATO a gas si può arrivare anche a 7.000 ore/anno di funzionamento.

Nella letteratura tecnica è riportato un indice denominato EROEI (Energy Return On Energy Investment, cioè il rapporto tra energia utilizzata ed energia spesa).

Più alto è tale indice, maggiore è la resa energetica dell’investimento iniziale in energia per la realizzazione dell’impianto e successivamente per la sua gestione in itinere.

Esso consente quindi di paragonare tecnologie impiantistiche diverse sia pure in forma approssimata: per una stessa tecnologia si possono avere valori molto differenti tra loro, a seconda di come e da chi è condotta l’analisi.

La via più usuale per valutare l’investimento in energia è la LCA (Life Cycle Analysis) e consiste nel calcolare l’energia spesa per l’intero ciclo di vita dell’impianto per la generazione dell’energia.

Questo metodo richiede la suddivisione del processo complessivo nelle sue fasi elementari e la valutazione dell’energia utilizzata in tali singole fasi.

Si tratta di una metodologia alquanto complicata e per impianti complessi non sempre porta a risultati realistici. Inoltre il contenuto di energia calcolato è solo quello diretto e spesso trascura la parte indirettamente ma comunque legata al processo (ad esempio la componente "lavoro" nella realizzazione di un impianto è in genere considerata solo per il suo costo e non per l’energia connessa con la vita dei lavoratori).

Spesso inoltre questa metodologia trascura l’investimento legato al ciclo del combustibile.

Una metodologia proposta recentemente da uno studio del CNR (Piergiulio Avanzini) propone per il calcolo di tale indice il concetto di panergy (investimento complessivo in energia di qualsiasi tipo), calcolato come il rapporto tra il prezzo di mercato di un prodotto o servizio e il prezzo dell’energia per l’utilizzatore finale in un definito contesto economico, tenendo conto cioè in tale contesto, sia dei prezzi dei beni e servizi, sia dei costi dell’energia.

È interessante il confronto degli indici LCA e PANERGY per le varie energie alternative rispetto a quelle di origine FOSSILE:

E’ interessante notare che i valori riportati secondo la metodologia LCA sono molto più elevati rispetto al modello più raffinato della Panergy essenzialmente per la presa in conto, in quest’ultimo, dell’investimento in energia nel ciclo del combustibile.

La resa energetica degli impianti fotovoltaici è comunque la più bassa tra le fonti RINNOVABILI, anche se secondo l’EPIA (European Photovoltaic Industry Associaton), che ovviamente prende in considerazione i dati più ottimistici per questa tecnologia, i pannelli fotovoltaici restituirebbero l’energia usata per produrli in meno di tre-quattro anni!

La posizione del FOTOVOLTAICO deriva dal fatto che gli elevati costi di produzione con l’attuale tecnologia del silicio mono o policristallino implicano un notevole investimento in energia per la realizzazione degli impianti.

Inoltre la discontinuità di produzione e la vita relativamente limitata comportano un ritorno in energia prodotta, molto minore, a parità di energia investita.

Valori molto più elevati di EROEI (>20) si prevedono però con i pannelli di nuova generazione (film sottili, CIGS, materiali organici ecc.).

Altrettanto interessante è il valore relativamente elevato per il nucleare, dovuto ai bassi consumi di combustibile per energia prodotta ed alla vita lunga delle centrali, a fronte di un pur forte investimento energetico per la fase iniziale di realizzazione della centrale.

È da notare peraltro che, non essendo allo stato valutabile il costo in energia connesso con lo smaltimento definitivo delle scorie radioattive, l’indice non è molto significativo ed è comunque sovrastimato.