Baraonda energetica, III: l’eolico

Si può dire che anche l’eolico sia una forma di energia solare, in quanto è il Sole la principale causa del clima sulla terra, e quindi della creazione di zone di alta e bassa pressione che determinano i venti. Il modo di sfruttare quest’energia addizionale dal sole, però, è del tutto diversa.

La nostra bandiera al vento

In tutto il mondo, la potenza media globale dei venti è di circa 870 TW, oltre 50 volte superiore al consumo energetico dell’umanità in un secondo. Non sono gli 86 mila terawatt dell’energia solare, ma è comunque molto più di quanto necessitiamo. E c’è il vantaggio che sfruttare questa risorsa è molto più semplice rispetto al solare: bastano qualche pala, una dinamo, l’allacciamento alla rete elettrica e siamo già pronti a produrre energia. Ed a costi nettamente più contenuti.

Nel 2007, secondo i calcoli del Global Wind Energy Council (GWEC), un impianto di generazione eolica di larga scala ha un costo di costruzione di circa 1300 euro per chilowattora di potenza installata, cioè di potenza che il generatore eolico è capace di fornire come massimo. Tale rapporto sale leggermente con la potenza: i più moderni generatori eolici possono arrivare a potenze nominali di ben 2 megawatt, dal costo di 3.5 milioni di euro (esempi qui e qui per il generatore Enercon E-82). Può sembrare una cifra molto elevata, e tuttavia vorrei ricordare che per raggiungere 2 MW di potenza installata con il solare termodinamico servono ben 12.4 milioni di euro (parlando della moderna centrale Andasol-1), per meglio tacere del fotovoltaico. Una centrale a carbone ha costi al megawatt del tutto simili. Ma non è finita, perché l’energia eolica è una tecnologia in fase ancora di maturazione, ed è possibile che nel futuro i costi di costruzione e manutenzione degli impianti saranno ancora più competitivi.

Turbina Enercon E-70 da 2.3 MW a Reading, GB (da Wikipedia)

Turbina Enercon E-70 da 2.3 MW a Reading, GB (da Wikipedia)

Non è un caso che nel 2007, sempre secondo il GWEC, la potenza eolica globale installata sia aumentata di ben il 27% rispetto al 2006, con 20 GW circa di potenza installata in più. L’Italia non è stata da meno, con un incremento del 28.4%. Sembra, quindi, che davvero l’energia eolica possa rappresentare l’energia del futuro: economica, non inquinante, in pieno sviluppo. Ma davvero le cose stanno così?

Purtroppo no: ci sono parecchi risvolti da considerare anche quando si parla di energia eolica, e si tratta di considerazioni che macchiano indelebilmente il “sogno” dell’energia pulita per tutti. In primo luogo, fino ad ora ho parlato solo di potenza installata, che purtroppo è cosa ben diversa dalla potenza reale che può fornire l’impianto. Mentre una centrale a carbone da 1 GW di potenza produrrà quasi sempre 1 GW di elettricità (tranne nei periodi di manutenzione), un parco eolico da 1 GW non raggiungerà quasi mai questa potenza. Per fare due conti, nel 2007 la Germania, il leader mondiale della produzione di elettricità dal vento, aveva una potenza installata di ben 22247 MW con i suoi generatori eolici: una cifra pari al 33% del fabbisogno medio annuale elettrico della nazione. Eppure, con tutta quella potenza installata in Germania si sono prodotti “solo” 39.5 TWh (terawattora) di energia elettrica, a fronte di un consumo nazionale di circa 585 TWh: insomma, dal vento la Germania ha coperto “appena” il 6.75% del suo fabbisogno elettrico. In sostanza, è come se le turbine eoliche tedesche fossero sempre andate al 20% della loro potenza massima. La Spagna (altro Paese di grande sviluppo del mercato eolico) nel 2006 è andata meglio, con il 29.3%; gli Stati Uniti, circa il 25.5%; la Danimarca il 27%.

In definitiva, l’economicità di una centrale eolica è seriamente messa in dubbio da questi fattori. Eppure, se si esclude l’idroelettrico ed il geotermico, l’eolico rimane sicuramente la fonte rinnovabile più conveniente, anche in virtù del fatto che, rispetto alla centrale a carbone presa come esempio, non consuma alcun tipo di carburante. Per confronto, in media nel 2006 gli Stati Uniti hanno speso 35 miliardi di dollari (circa 30 miliardi di euro di allora) per le loro centrali a carbone, della potenza installata di 313 GW: si può quindi assumere che una centrale a carbone da 1 GW di potenza installata, pur costando “appena” un miliardo di euro circa per la costruzione, consuma intorno ai 100 milioni di euro di carbone all’anno. Senza contare i costi di manutenzione dei due impianti, è comunque chiaro che con l’andare del tempo la competitività degli impianti eolici aumenta.

Ci sono però altri problemi legati allo sfruttamento dell’energia eolica. Innanzitutto, non si può sfruttare sempre e dovunque: ci sono zone meno adatte allo sfruttamento dell’eolico. In Italia queste sono situate soprattutto al sud, in particolare in Sardegna ed in Sicilia, poi la Puglia. L’atlante eolico del CESI può dare un’idea adeguata della distrubuzione dei venti nella penisola e, soprattutto, della produzione elettrica potenziale (espressa in MWh/MW annui, cioè dei MWh prodotti in un anno per ogni MW di potenza installata). Inoltre, i “parchi eolici” non sono di dimensioni trascurabili: per ottimizzare lo sfruttamento del vento, si richiedono circa 10 ettari di terreno per ogni megawatt di potenza installata. Una centrale da 1 GW occuperebbe, quindi, circa 100 chilometri quadrati! Numeri affatto trascurabili, che di fatto riducono la potenza installabile in Italia a circa 45 GW, che ci porterebbe ad una potenza reale di circa 10 GW, intorno cioè al 25% del nostro attuale fabbisogno energetico (costandoci circa 60 miliardi di euro). Purtroppo, non credo che neanche in futuro riusciremo mai ad andare oltre questa percentuale.

C’è poi un ultimo, e sempre meno trascurabile, problema legato agli impianti eolici: l’impatto locale. A parte la morìa di uccelli che si schiantano contro le pale (in realtà, abbastanza limitata), ed il rumore denunciato dalla gente che abita intorno alle turbine, i generatori eolici migliori (dalle centinaia di chilowatt in su) sono grandi, enormi. Il generatore Enercon E-70 nella foto sopra può essere alto fino a 113 metri, ed ha pale per un diametro di 71 metri. Inutile dire che in tanti giudicherebbero tale costruzione, paradossalmente, un “ecomostro”. Ed infatti sono in tanti i comuni in Italia che rinunciano ai parchi eolici, proprio per ragioni estetiche.

Una soluzione parziale ci sarebbe: l’eolico off-shore, cioè a largo della costa. Non è un mistero che il vento, nel mare, sia decisamente più elevata. In virtù di ciò, la Danimarca ha sfruttato i bassi fondali dei suoi mari per installare una potenza di oltre 3.1 GW da generatori eolici, abbastanza da soddisfare il 16.8% del fabbisogno di energia elettrica danese nel 2006. Il rovescio della medaglia è che l’eolico off-shore costa ovviamente di più come costruzione e manutenzione degli impianti, tant’è vero che in Danimarca l’energia elettrica per i privati costa più che da noi (23 centesimi di euro al KWh contro i nostri 19), ma è un modo per alleviare il problema dell’impatto visivo.

In Italia, purtroppo, i mari sono generalmente profondi, e quando non lo sono (come l’Adriatico) vi soffia poco vento, però qualcosa si può fare. Ma quando leggo che il primo impianto del genere in Italia, a tre miglia nautiche dalla costa di Gela, ha trovato comunque l’opposizione del sindaco (pure di sinistra) del paese, nonostante Gela abbia ormai poco da perdere dal punto di vista paesaggistico, penso che in fondo l’eolico in Italia avrà sempre poco successo, e forse manco ce lo meritiamo. Anzi, mi sorprendo che in fondo l’Italia sia il settimo produttore mondiale di energia elettrica dall’eolico, davanti a Paesi come Francia, Regno Unito, Canada ed Australia.

Aggiornamento 5/8/2008: anche il nuovo sindaco di Salemi (TP), Vittorio Sgarbi, si è dichiarato contrario all’installazione di generatori eolici nel comune che amministra. Afferma che deturpano il paesaggio, ed in alcuni casi può aver ragione; afferma che fanno un “rumore infernale” e, per quanto la questione del rumore sia ancora da approfondire in maniera esaustiva, ha torto (in realtà, non si tratta di niente di insopportabile); e certamente ha torto quando si mette a parlare di “energia che viene indebitamente sottratta” a Salemi… Forse un po’ meglio rispetto al sindaco di Gela, ma insomma, pare proprio che con queste fonti rinnovabili, in Italia, ci accenderemo giusto un paio di lampadine a fluorescenza.

Published in: on lunedì, 28 luglio 2008 at 22.14  Comments (3)  
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Baraonda energetica, I

Era da tempo che volevo parlare di fonti di energia e di approvigionamento energetico, in ottica principalmente futura. L’argomento è quanto mai non solo “di moda”, perché la questione è di un’importanza che va oltre la moda, ma proprio di interesse nazionale. Il prezzo del petrolio ha raggiunto livelli che solo due anni fa avremmo definito da capogiro, i carburanti sono sempre più salati, e di conseguenza i trasporti incidono sempre di più sui prezzi finali, col risultato di avere un’inflazione al 3.8% senza avere una crescita economia che lo giustifichi (e dunque anzi ne risente terribilmente). Senza contare, poi, i costi dell’elettricità e del gas per il riscaldamento e per la cucina.

Questo sarà il primo di una serie di articoli che voglio scrivere sull’argomento, perché sento che in giro c’è parecchia disinformazione, che riguarda soprattutto la comprensione delle cifre in gioco, che invece giocano un ruolo fondamentale nella progettazione di un piano nazionale energetico decente nei prossimi decenni. Il premier Silvio Berlusconi negli ultimi mesi ha rilanciato l’opzione nucleare per la produzione di energia in Italia; ma sempre più spesso si parla di “energie rinnovabili” (vedremo poi cosa vuol dire), come il solare e l’eolico, e dell’utilizzo di idrogeno al posto di benzina e gasolio; ed ancora di biocarburanti, termovalorizzatori, risparmio energetico e tutta una serie di concetti conciati alla bell’e meglio dai media italiani, per cui uscirne con le idee confuse può essere comprensibile.

Cominciamo innanzitutto col distinguere il concetto di energia, che viene intuitivamente compreso praticamente da tutti come “quantità di sforzo” usato da una persona od un apparecchio, da quello di potenza, che talvolta viene spesso confusa con l’energia e che invece è la quantità di energia che viene fornita o consumata nell’unità di tempo. Affermare quindi che un apparecchio è più potente di un altro, o che assorbe più potenza, significa rispettivamente che può fornire uno sforzo energetico maggiore, o può consumare una quantità di energia maggiore, in un secondo (o in un’ora, un mese, un anno…) rispetto all’altro.

Secondo il Sistema internazionale, l’unità di misura della potenza è il watt, con simbolo W, così chiamata in onore del fisico scozzese James Watt. È comune trovare quest’unità di misura in relazione alle lampadine ed alla loro capacità di illuminare; ma anche relativamente agli elettrodomestici in generale, come un forno a microonde, un asciugacapelli, un aspirapolvere, e pure un frigorifero, un televisore, una radiosveglia. Gli allacci elettrici più comuni forniscono ad ogni abitazione una potenza massima di 3 kW (cioè tremilla watt). Questo significa che la somma della potenza consumata dagli apparecchi e dalle lampadine di una casa non può superare i 3 kW, pena il distacco automatico della fornitura elettrica (e la noiosa pratica di dover riattivare il contatore… al buio, pure).

Invece, in ambito automobilistico (ed in generale motoristico), si rimane fedeli all’utilizzo del cavallo vapore (con simbolo HP, o spesso in Italia CV), corrispondente a circa 745.7 W, per indicare la potenza meccanica fornita da un motore. Questo significa che anche un’utilitaria, come può essere ad esempio la recente Fiat 500 1.2 che ha un motore da 69 HP e quindi 51 kW, è in grado di fornire una potenza ben 17 volte superiore a quella che il gestore elettrico fornisce comunemente alle abitazioni. C’è da ricordare, ovviamente, che in un caso si tratta di potenza elettrica e nell’altro meccanica, e trasformare quest’ultima nella prima è un’operazione con un’efficienza al più del 65% in impianti industriali (cioè, il 65% diventa elettricità ed il restante 35% se ne va in calore); mentre l’operazione inversa ha un’efficienza di oltre il 95%, e dunque anche da questo si capisce come l’elettricità sia una forma di energia grandemente più pregiata rispetto a quella meccanica e, soprattutto, quella termica, oltre che per gli ovvi motivi di praticità e trasportabilità.

L’unità di misura dell’energia è il joule, pronunciato comunemente “giàul” (anche se sarebbe più corretto dire “giùl”, /ˈdʒuːl/, dal fisico inglese James Prescott Joule) ed indicato con il simbolo J. Tuttavia, negli impieghi più comuni non viene usato quasi mai il joule, quanto piuttosto, in ambito soprattutto alimentare, la chilocaloria (o “grande caloria”, o più comunemente ed erroneamente solo “caloria”), con simbolo kcal, corrispondente a 4186.8 joule; ed in ambito più propriamente elettrico il kilowattora, con simbolo kWh, corrispondente a 3.6 milioni di joule. Per i condizionatori d’aria si usa anche il Btu/h, dove un Btu è una british thermal unit, unità britannica di calore, definita in maniera simile alla caloria ma con le unità di misura tipiche anglosassoni. Un Btu equivale a circa 1055 joule. Questo dato però non si riferisce al consumo dell’apparecchio (che può essere anche inferiore, nei modelli più efficienti), ma alla sua capacità di raffreddare o riscaldare l’aria, cioè di immettere o portare via energia termica dall’aria.

Il kilowattora è l’energia consumata da un apparecchio della potenza di 1 kW in un’ora esatta. O da un phon da 1500 W in 40 minuti, o da un condizionatore da 2 kW in mezz’ora, o da un forno a microonde da 750 W in un’ora e venti minuti alla massima potenza. Un kWh, in Italia, costa ad un utente privato circa 19 centesimi di euro.

Per ora, concentriamoci sul fabbisogno di elettricità delle case e delle industrie italiane. Secondo l’ultimo recente rapporto Terna, nel 2007 l’Italia ha consumato 339.9 TWh (terawattora, cioè miliardi di kWh) di energia elettrica, in aumento dello 0.7% rispetto al 2006. Questo quantitativo, che è talmente grande da essere difficile da immaginare, è comunque circa un settimo dell’energia totale consumata in Italia, e circa i due terzi del fabbisogno di carburante per l’autotrazione, cioè per le auto, i camion, i treni diesel, gli aerei.

Di questi 339.9 TWh di energia elettrica consumati dall’Italia, che corrispondono ad una potenza consumata media di 38.7 GW, solo 293.6 provengono dal nostro territorio, ed i restanti 46.3 (il 13.6% del totale) sono acquistati dall’estero. Si noti, inoltre, che ben 21 TWh di energia vengono dispersi dalla rete elettrica. E non si tratta del solito “spreco all’italiana” (o almeno, solo in parte), ma di un fenomeno irrisolvibile e “fisiologico” del trasporto di energia elettrica, noto come effetto Joule (ancora lui!). Ma non è finita.

La nostra produzione di elettricità si basa per ben l’84.3% sul termoelettrico, cioè sulle centrali che sfruttano la combustione di gas, petrolio, carbone e biomasse: sono tutte fonti “deprecabili”, nel senso che sfruttano la combustione e che quindi comportano direttamente inquinamento dell’aria ed aumento dei cosiddetti “gas serra” nella nostra atmosfera. Per di più, dal momento che tale produzione è basata per il 66.1% dal gas naturale, per il 15.7% dal carbone e per l’8.2% da petrolio e derivati (per fortuna in netto calo), e che di tali materie prima l’Italia ne è assai povera, questo si traduce sostanzialmente in un’enorme importazione di tali fonti, e quindi di una colossale dipendenza dall’estero per il nostro fabbisogno di energia elettrica. Non sorprende che in Italia l’energia costi così cara.

E le fonti “rinnovabili”? Con “rinnovabile” s’intende una fonte energetica che è possibile sfruttare indefinitamente nel tempo, come nel caso del sole, del vento, dei fiumi, dei moti ondosi, del calore del sottosuolo. L’energia idroelettrica copre quasi tutto il resto del nostro fabbisogno elettrico nazionale, con il 12.6% (in forte calo rispetto al 2006 a causa della siccità, ma si spera che questo 2008 ben più piovoso riaggiusti le cose); l’energia geotermica ha contribuito nel 2007 per l’1.75%, quella eolica per l’1.3% (con una produzione in aumento del 36.1% rispetto al 2006). E l’energia solare? Parliamo di numeri talmente bassi da sembrare ridicoli: appena lo 0.013% della produzione nazionale, solo 39 GHw in tutto il 2007. Eppure, è un dato oltre 16 volte più alto rispetto al 2006. E per chi se lo chiedesse: no, non siamo un Paese con un occhio particolarmente negligente verso questa fonte di energia. Al limite, sono Germania e Giappone ad essere Paesi particolarmente fiduciosi.

Alla luce di questi dati, vorrei discutere su quali possono essere le migliori opzioni per la produzione energetica nazionale, ed anche europea, se non addirittura globale, per i prossimi decenni, ed inquadrare tutto il fenomeno all’interno del contesto economico, ambientale e politico. Nel prossimo articolo, parlerò proprio della risorsa che Italia pare essere la meno sfruttata, e sui cui in tanti ripongono immensa fiducia: il solare.