EROEI ed Energia Grigia EROEI ed Energia Grigia

EROEI ed Energia Grigia
Strumenti per la valutazione delle scelte energetiche
Ing. Andrea Fanelli
Associazione ASPO Italia
Bar-Camp: Jam Session di buone pratiche e progetti innovativi
Argomenti della presentazione
Premessa
Il Mondo e le Regole del gioco
La Popolazione nel tempo
Situazione Energia e Materie prime
Scenari, previsioni ed Azioni
Alcuni Strumenti per Valutare Consapevolmente
da ROI ad EROEI
valutare e sfruttare l’Energia Incorporata
(Nascosta, Grigia, “Embedded”, LCA)
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Il nostro Mondo
Foto da archivi NASA
Il mondo è grande, ma “finito”
Non si scende e non si può fare il pieno ….
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3
Le Regole del Gioco
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Energia e Materia – Flusso e Stock
Sole
6500°C
Energia Solare diretta
Energia Idraulica
(derivata dal Sole)
Petrolio, Gas
(idrocarburi fossili)
Acqua
Cibo
Terra
Nessuna Energia
o Materia è infinita
Energia nucleare
(fisica - fissione)
(stock)
Energia
(Trasformazioni)
Aria
Energia Eolica
(derivata dal Sole)
Energia chimica
Accumulo di energia solare
(stock)
Uranio
Rotazione
terrestre
(minerali fissili)
Materie prime
Calore
interno
Permesse solo
trasformazioni tra vari
tipi di energia (1° principio)
6500°C
Flusso energia sempre da
“Temperature Alte” a “Temperature Basse”
(2° principio - entropia)
(minerali)
14°C
287°K
Energia termica e meccanica
(fisica - stock)
-269°C
4°K
Rendimento delle trasformazioni è sempre minore di 1
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Energia e Materia – Flusso e Stock 2
Parecchie materie prime sono “in riserva”
(non c’è il tappo per fare il pieno e
non c’è neanche la stazione di servizio)
Solare diretto ed indiretto è abbondante
• Solare termico (bassa ed alta temperatura)
• Solare fotovoltaico
• Eolico (derivato dal Sole)
• Idro (derivato dal Sole)
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Popolazione nel Tempo
Agricoltura
10.000 AC
Piramidi
2700 AC
Colosseo
78 DC
1290 - 1340
Piccola era glaciale
Carestie in Europa
Crisi banche di Firenze
Peste nera
oltre 7 miliardi
Primo pozzo di
petrolio 1859
Termodinamica
1858
mettendo
in scala
temporale
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Picco del Petrolio (della estrazione in genere)
Marion K. Hubbert – Marzo 1956
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La Situazione Energie FOSSILI
Non serve sapere la data esatta del
picco di estrazione delle risorse per
capire che, prima o poi, ne potremo
estrarre quantità sempre minori,
con sforzi e costi sempre maggiori,
senza possibilità di scelta,
perché è una Legge Naturale.
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LTG - Oggi, 2013, è una Previsione Facile
Limiti fisici alla CRESCITA
e non allo Sviluppo
Il modello WORLD3, del 1970, fu usato per simulare degli scenari generali
• a sinistralo scenario “Base” (nessun intervento coordinato)
• è stato verificato negli ultimi 30 anni (figura a destra
•Per le Risorse siamo al punto di svolta
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La Logica delle Azioni
•
Abbattere gli sprechi
•
•
•
Eliminare consumi inutili, sia di energia che di materia prima (impianti/beni)
Estensione vita oggetti, riuso, “sobrietà”, ...
Uso razionale delle energie
•
Scelta delle fonti ottimali per i vari utilizzi, tra quelle di “Flusso”
•
•
•
•
Solare termico per riscaldamento abitazioni e sanitario
Solare fotovoltaico, eolico (alta quota) per energia elettrica
Usare le energie pregiate (di stock, fossili) per preparare la transizione al
futuro in cui praticamente solo le energie rinnovabili saranno disponibili
Selezionare Azioni e Tecnologie ad alto EROEI e con
minimo impiego di energia e materie prime pregiate
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ROI = Return On Investment [€/€]
(Soldi recuperati alla fine della vita dell’investimento)
ROI ed EROEI
• è un rapporto tra valutazioni monetarie
• è un valore variabile in funzione del contesto
• influenzato dalle “quotazioni di mercato”
che sono soggettive e ricadono nelle leggi “Umane”
EROEI = Energy Return On Energy Investment [J/J]
(ENERGIA recuperata alla fine della vita dell’impianto)
• è un rapporto tra misure di energia, oggettive
• è una misura fisica, ripetibile
è oggettiva e ricade nelle leggi “Naturali”
EROEI < 1 è una perdita da subito
EROEI = 1 è una perdita fino alla fine, forse pareggeremo
EROEI > 5 è la stima di EROEI minimo necessario per
garantire il sostentamento della Società
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extra 9
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13
extra 11
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14
extra 12
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EROEI 2
L’EROEI delle risorse energetiche di
STOCK si riduce sempre col tempo
(miniere/pozzi scomodi)
(minerale meno concentrato)
(petrolio di minor pregio:
light => heavy, sweet => sour)
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16
extra 4
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17
Energia “Grigia” (Incorporata, Embedded)
• E’ tutta l’energia utilizzata per costruire gli oggetti.
• Si calcola sommando tutto:
–
–
–
–
–
ricerca minerale, estrazione, trasporto, gestione scarti (?!?!)
semilavorati, trasporti, magazzini
progettazione, lavorazioni finali, assemblaggio, imballaggio
trasporto, vendita, assistenza
uso, dismissione corretta (?!?!)
• Le materie prime a bassa concentrazione richiedono molta
energia per essere rese utilizzabili
– minerali meno pregiati/concentrati
• “alta tecnologia”
“costo energetico”
molta energia “grigia”.
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Energia “Grigia” (Incorporata, Embedded) 2
• “Usa e getta”
spreco di tutta l’energia congelata
• I prodotti non riparabili obbligano a sprecare
• Gli imballaggi eccessivi (Overpackaging) peggiorano lo spreco
– ed aumentano il volume ed il peso dei rifiuti, spesso difficili da riciclare
• I materiali compositi, sono difficili/impossibili da riciclare
– disperdono maggiori quantità di materiale ed energia
• plastiche accoppiate, fibre e resina
• laminati di rivestimento, pannellaure, adesivi
• plastiche con ritardanti di fiamma e cariche inerti/coloranti, ecc.
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Grazie a Mirco Rossi – ASPO Italia
Grigia 4
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20
Grazie a Mirco Rossi – ASPO Italia
Grigia 3
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extra 8
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22
Grigia 5
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23
Conclusioni
Non servono sempre conti precisi; per iniziare basta
porsi la domanda:
è veramente utile?
Guardate con occhio nuovo le cose attorno a voi.
Cercate di vedere “attraverso le cose” il valore di
materiale ed energia che incorporano.
Prima di fare scelte, oltre alla valutazione economica,
fate anche una stima energetica delle conseguenze
delle vostre scelte.
Ing. Andrea Fanelli
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24
FINE
Grazie per l’attenzione
Andrea Fanelli
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Ing. Andrea Fanelli
[email protected]
25
Per
Approfondire
Ing. Andrea Fanelli
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26
extra 1
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27
extra 1 bis
7
Ing. Andrea Fanelli
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28
extra 2
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29
extra 6
Ing. Andrea Fanelli
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30
extra 3
Ing. Andrea Fanelli
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31
extra 10
Ing. Andrea Fanelli
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32
extra 7
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33
extra 20
Prof. Charles A. S. HALL
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34
extra 5
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35
Grazie a Mirco Rossi – ASPO Italia
Grigia 1
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36
Grazie a Mirco Rossi – ASPO Italia
Grigia 2
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37
Grigia 5
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Extra “System Dynamics”
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Tecnologia
EROEI
(Elliott)
Grande idroelettrico
50-250 50200
30-270
50-100
Mini idro
Petrolio “anni d’oro”
Petrolio oggi
Eolico
Nucleare
Fotovoltaico a film
sottile
Fotovoltaico
convenzionale (silicio)
Carbone
EROEI
Altri
autori
5-15[1]
5-80
5-100
3-9
20
10-60 <1[2]
2580[3]
4-9
<1[4]
2-7
7-17
Gas Naturale
Biomassa
EROEI
(HoreLacy)
5-6
3-5
5-27
Etanolo
0.6[5]1.2[6]
<1?
Sabbie bituminose
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“Leggi Naturali” “Leggi Economiche”
L'ENERGIA SI TRASFORMA
−
non si PRODUCE, non si CREA
L'ENERGIA FLUISCE e si DEGRADA
−
−
−
Dal Sole (6.300 °K) allo Spazio (4 °K)
passando per la Terra (media 14 °C = 287 °K)
Il flusso è IRREVERSIBILE, ENTROPIA
RINNOVABILE
−
Energie di “FLUSSO”
(Solare, Eolico, Idroelettrico, ...)
Alcune parole che non hanno significato
−
Energia ALTERNATIVA, Energia VERDE carbone PULITO, …
Le “leggi” dell’Economia classica e Neo-classica NON considerano l’Energia
La BIO-ECONOMIA sta da qualche tempo ampliando e correggendo le leggi
economiche per tenere conto in modo coretto di Materia ed Energia
Ing. Andrea Fanelli
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