Le risorse energetiche

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Le risorse energetiche

Risorse energetiche Insieme delle risorse con le quali i paesi del mondo cercano di far fronte al proprio fabbisogno energetico. Quest'ultimo può essere espresso semplicemente in termini di tonnellate di carbone, barili di petrolio, metri cubi di gas ecc. Ciò che, tuttavia, interessa di più al consumatore non è la quantità dei combustibili, quanto piuttosto che cosa essi sono in grado di offrire in termini di energia per riscaldare, refrigerare, cucinare, illuminare, oltre che di forza motrice per far funzionare mezzi di trasporto e macchine. La fornitura di energia, dunque, dovrebbe essere vista principalmente come risposta alla domanda attuale o potenziale di servizi energetici, piuttosto che alla domanda di combustibili particolari.

Varietà di fonti energetiche
Le risorse energetiche possono essere suddivise in varie categorie. I combustibili tradizionali, che comprendono la legna da ardere, gli scarti agricoli e lo sterco animale, sono usati sin da quando gli esseri umani scoprirono l'utilità del fuoco per riscaldare, cucinare, illuminare e fabbricare semplici manufatti. Altri combustibili sfruttati da migliaia di anni sono i trasudamenti naturali di petrolio o di catrame e gli affioramenti o strati superficiali facilmente accessibili di carbone.
Una distinzione operata comunemente è quella tra i combustibili fossili (cosiddetti perché formati da materia vegetale e animale fossilizzata, trovata in strati più o meno profondi della crosta terrestre) e i combustibili non fossili. Questi ultimi includono i tre combustibili tradizionali già menzionati (legna da ardere, scarti agricoli e sterco animale) come pure i combustibili nucleari (uranio e torio) e le varie fonti di energia rinnovabile non tradizionale (energia solare, idrica, eolica, geotermica, delle maree e della biomassa).
Sia tra le fonti di energia tradizionale, sia tra quelle rinnovabili ne esistono alcune, come il legno o l'energia idrica, che non possono essere utilizzate in modo intensivo, poiché l'impatto sull'ambiente di questo utilizzo non sarebbe sostenibile. Diversamente, la moderna utilizzazione di biomasse (materia organica) è basata sulla coltivazione su larga scala di alberi che crescono rapidamente (come varie specie di salice) o sulla conversione di prodotti agricoli in combustibili (ad esempio, canna da zucchero in etanolo). Tuttavia, l'utilizzo di queste risorse, apparentemente più rinnovabili di altre, può comunque avere effetti sfavorevoli sulla biodiversità, sugli habitat naturali, sulle caratteristiche del paesaggio e sulla qualità del terreno, dell'acqua e dell'aria. Ad esempio, gli impianti per la produzione di energia geotermica possono sprigionare anidride carbonica, solfuro di idrogeno e mercurio, mentre quelli sperimentali per lo sfruttamento dell'energia ricavata dalle maree possono distruggere o alterare in maniera permanente gli habitat degli estuari.
Le forme di energia rinnovabile presentano, tuttavia, due importanti vantaggi sui combustibili fossili: non producono, o perlomeno non nella stessa quantità, emissioni ritenute dannose (soprattutto zolfo, ossidi di azoto, particelle in sospensione, benzene e composti organici volatili) e, inoltre, non emettono gas che contribuiscono all'effetto serra, oppure lo fanno in quantità tali da essere facilmente compensate dall'accrescimento naturale delle piante. Le piante crescono, infatti, "sequestrando" il carbonio contenuto nell'anidride carbonica emessa nei moderni processi di biomassa. I gas responsabili dell'effetto serra sono immessi nell'atmosfera dalla conversione e dall'uso di combustibili fossili oltre che dalla combustione della biomassa. Sebbene parte di questi gas sia assorbita dagli oceani e dal terreno, il resto, per un periodo variabile di tempo, va ad aumentarne la concentrazione atmosferica.
Studi complessi e controversi hanno come scopo quello di valutare fino a che punto le crescenti concentrazioni atmosferiche di questi gas prodotti dall'attività umana possano determinare un aumento della temperatura media dell'atmosfera terrestre, causando un innalzamento globale del livello medio del mare ed effetti climatici localizzati o su larga scala.
In generale, a parità di peso, il carbon fossile emette la quantità maggiore di anidride carbonica, seguito dal petrolio e dal gas naturale. Per ciascuno di questi tre combustibili, a seconda dei giacimenti esistono, tuttavia, differenze significative di qualità. Per quanto riguarda il gas naturale, ad esempio, quello del giacimento che si trova a Groninga, nei Paesi Bassi, contiene meno dell'1% di anidride carbonica, quello del giacimento di Krahnberg, in Germania, ne contiene il 53%, quello di Catania, in Italia, il 49%. Questo articolo si baserà sulle risorse stimate, sulle riserve accertate e probabili e sullo sfruttamento di queste risorse nel prossimo secolo. Il futuro delle risorse energetiche e del loro sfruttamento può essere influenzato da molti fattori. Due sono le domande importanti da porsi a questo riguardo: fino a che punto le preoccupazioni sui potenziali cambiamenti climatici si intensificheranno e saranno confermate dalle scoperte scientifiche e tecniche? E che cosa i politici e i consumatori di energia saranno pronti a fare per rinunciare all'uso di scorte di combustibile fossile, specialmente dove esse sono abbondanti e relativamente economiche, in favore di un'alternativa? Per rispondere a queste domande occorre, tuttavia, prima sottolineare altri aspetti rilevanti dell'approvvigionamento di energia.
Carbon fossile, petrolio greggio, gas naturale, biomassa, energia idroelettrica, energia solare, energia eolica e calore forniscono tutti energia primaria, ricavata o estratta direttamente da fonti naturali. Di solito, ma non sempre, l'energia primaria deve essere convertita in energia secondaria:elettricità, benzina per automobili, combustibile per aeroplani, cherosene e gasolio per illuminazione e per riscaldamento, carbone vegetale ecc. La conversione richiede impianti e tecnologie complessi: raffinerie di petrolio, centrali elettriche alimentate a carbone o a gas, centrali nucleari, celle fotovoltaiche ecc. A questa fase, segue la distribuzione della forma finale (dell'elettricità attraverso la rete di distribuzione, della benzina in autocisterne) e l'applicazione dell'energia a un apparecchio utilizzatore (una cucina a gas, una lampadina, un forno, un'automobile, un aereo) per fornire il servizio energetico richiesto (riscaldare, illuminare, muoversi ecc.). La trasformazione finale dell'energia da parte dell'apparecchio utilizzatore viene chiamata conversione in energia utile. A questo punto emerge un problema che ha risvolti pratici, tecnici e politici: l'efficienza della conversione e dell'uso dell'energia e il livello di rendimento raggiunto. Secondo varie stime quest'ultimo sarebbe ben al di sotto del 10% e, pertanto, i potenziali miglioramenti futuri potrebbero avere un impatto significativo sulle richieste mondiali di energia.

Risorse
La stima delle scorte energetiche richiede conoscenze geologiche e tecnologiche, nonché la capacità di compiere previsioni economiche. Questi tre aspetti presentano grandi elementi di incertezza. Negli ultimi anni si è adottata la convenzione di rappresentare la crescente incertezza sull'abbondanza delle fonti e l'incremento dei costi come due dimensioni di una matrice. Le risorse identificate come recuperabili tecnicamente ed economicamente con tecnologie attuali e a prezzi correnti vengono chiamate riserve accertate. La confusione aumenta perché queste sono di solito le riserve misurate dalle compagnie energetiche, che compiono ricerche e investimenti sull'arco di venti o trent'anni, in base alle richieste presuntive dei consumatori.
Talvolta si suppone che le riserve accertate siano le uniche risorse esistenti. In realtà, anche altre risorse con caratteristiche geologiche ed economiche incerte fanno parte delle risorse di base. Nel caso dei combustibili fossili queste risorse aggiuntive sono di solito classificate come risorse a recupero totale e includono il carbon fossile e la lignite; il petrolio convenzionale e non convenzionale (greggio pesante, bitume naturale e olio di scisto); e il gas naturale (in argilliti devoniane, in formazioni di sabbia dura, in acquifere geopressate e in strati di carbone). Le risorse di cui può esserci una quantità addizionale, ma il totale e il recupero economico sono incerti, sono considerate incidentali. Nel caso degli idrati di metano intrappolati nel permafrost o dell'uranio naturale (e dei suoi idrati) nell'acqua di mare, le quantità esistenti sono elevate, ma tutte le altre condizioni sono incerte. Si può ritenere che le migliorate conoscenze geologiche, insieme ai progressi tecnologici e ai prezzi più alti dell'energia, renderanno possibile una stima più accurata delle risorse di base.
I combustibili fossili non sono distribuiti uniformemente nel mondo: ad esempio, quasi il 70% delle riserve accertate di petrolio recuperabile nel mondo si trova in Medio Oriente, mentre il gas naturale si trova per il 29% sempre in Medio Oriente e per il 43% negli stati dell'ex Unione Sovietica. Le risorse a recupero totale e la maggior parte delle sabbie bituminose e del bitume mondiale si trovano, invece, nell'America settentrionale, negli stati dell'ex Unione Sovietica e in piccola parte in Cina.
Dal momento che le risorse di combustibile fossile sono concentrate in poche zone del mondo, nascono problemi come la dipendenza dall'importazione, la difficoltà degli approvvigionamenti, la fluttuazione dei prezzi e le pressioni per diversificare le risorse in modo da migliorare la sicurezza degli approvvigionamenti.
Una risorsa energetica aggiuntiva, potenzialmente importante e che non crea praticamente emissioni di gas responsabili dell'effetto serra, è l'energia nucleare. Nel mondo esistono circa 430 impianti nucleari attivi, con una capacità totale di generazione di circa 340 GW (1 GW, o gigawatt, corrisponde a un miliardo di watt). Più di 30 paesi hanno impianti di energia nucleare operativi o in costruzione, che forniscono circa il 18% dell'elettricità generata nel mondo (con una punta superiore al 75% in Francia).
Molti dei reattori attivi o in costruzione sono ad acqua leggera. In generale, tuttavia, lo sviluppo dell'energia nucleare si è arrestato di fronte alla preoccupazione della popolazione per la sicurezza operativa, la gestione delle scorie radioattive e la proliferazione di armi nucleari. Questi tre aspetti costituiscono i problemi più importanti per l'industria nucleare, tanto da imporre, per il momento, un limite allo sviluppo molto al di sotto del potenziale tecnico. Per la generazione di energia nucleare non esistono limiti di risorse. Nella proporzione attuale dell'uso (al di sotto delle 60.000 tonnellate annue), con reattori che oggi utilizzano soltanto circa lo 0,65% del loro potenziale, si stima che si possa estrarre uranio per 64 anni a meno di 130 dollari/kg. Inoltre, ritrattando e riciclando l'uranio e il plutonio, il numero di anni in cui il combustibile potrebbe essere disponibile potrebbe aumentere sino al 50%. Un ulteriore incremento di disponibilità potrebbe derivare dall'uso di reattori autofertilizzanti.
Altre risorse fondamentali provengono dalle varie forme rinnovabili di energia. Il Sole è la maggior fonte a recupero totale per l'energia solare e per l'energia di biomassa, come lo era in origine per i combustibili fossili. La risorsa totale di energia solare supera di 10.000 volte l'uso di energia primaria annuale del mondo. Ad esempio, in meno di 40 minuti gli Stati Uniti ricevono più energia sotto forma di luce solare di quanta ne venga prodotta in un anno da tutti i combustibili fossili che essi consumano. La questione chiave è, tuttavia, quanta parte di questa o di altre forme di energia rinnovabile e potenzialmente utilizzabile si sta sfruttando e sarà possibile sfruttare in futuro.

Disponibilità e uso attuale di energia rinnovabile
Per millenni la legna da ardere e altra biomassa hanno rappresentato, naturalmente, i combustibili principali per gli esseri umani. Negli ultimi 150 anni circa ne sono stati consumati circa 30 Gtoe (un Gtoe corrisponde a una gigatonnellata di petrolio equivalente). L'energia idrica ha rappresentato la seconda più ampia scorta di energia rinnovabile, con un consumo di circa 13 Gtoe nello stesso periodo di tempo. La biomassa fornisce ancora circa il 12% dell'energia utilizzata nel mondo e più del 35% di quella impiegata nei paesi in via di sviluppo.
È, tuttavia, necessario ricordare che attualmente il contributo dell'energia rinnovabile, rispetto al fabbisogno totale di combustibile, corrisponde a meno del 20% dell'approvvigionamento totale di energia primaria.

Prospettive per le scorte mondiali di combustibile
Cambiamenti nel futuro approvvigionamento di energia mondiale non possono essere previsti: sarebbero, infatti, necessari scenari di possibili futuri diversi e descrizioni plausibili, intrinsecamente compatibili, di ciò che potrebbe accadere. Tali stime dovrebbero, peraltro, tenere in considerazione le variazioni dei livelli demografici e la domanda di servizi energetici; i fattori sociali ed economici; i cambiamenti istituzionali; i flussi finanziari e tecnologici; e gli impatti di una maggiore efficienza nel rifornimento, nell'uso e nella conservazione di energia, nonché una vasta gamma di considerazioni ambientali.
Conclusioni
In termini di risorse, le scorte mondiali di energia sono teoricamente vaste, sufficienti a soddisfare richieste per migliaia di anni. In pratica, tuttavia, le prospettive sono molto meno serene. Le risorse più prontamente utilizzabili (sebbene non distribuite in maniera uniforme) sono i combustibili fossili, soprattutto il carbone. L'uso di questi combustibili comporta, tuttavia, grosse perdite dovute alla conversione, modeste percentuali di energia utile e abbondanti emissioni, alcune delle quali sono accompagnate da violenti impatti ambientali. Un'alternativa sarebbe costituita da un uso maggiore delle centrali nucleari, anche se le preoccupazioni riguardo all'uso di questa fonte di energia ne hanno notevolmente frenato lo sviluppo.

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