Tardi vuol dire MAI

Meraviglioso, stiamo combattendo la guerra contro l’aumento di temperatura impiegando un decimo del denaro necessario.

Di questo passo vinceremo con soli 110 anni di ritardo, nel 2160.

di Dario Faccini

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Il grafico successivo non lascia molte speranze: sono 7 anni che gli investimenti in fonti di energia rinnovabile sono fermi al palo.

Figura 1. Investimenti mondiali in rinnovabili (idroelettrico, solare, eolico, geotermico) e in tecnologie di supporto, come le smart grid e l’accumulo elettrico. Nel 2017 gli investimenti sono stati pari a 333,5 miliardi di dollari. Fonte: Bloomberg. Dati simili vengono pubblicati anche dalla IEA.

 

E’ dal 2011 che siamo fermi a circa 300 miliardi di dollari, nonostante l’accordo di Parigi sul Clima sia della fine del 2015.

La colpa? E’ facile: dal 2012 gli incentivi statali alle rinnovabili sono stati progressivamente tagliati,  visto che avevano adempiuto alla loro missione principale: incentivare l’adozione per creare le economie di scala necessarie alla discesa del costo delle nuove tecnologie rinnovabili. Curiosamente questa logica non si applica alle fonti fossili che continuano a ricevere 260 miliardi di dollari in sussidi statali all’anno, il doppio ora rispetto alle rinnovabili (fonte IEA).

Le fonti fossili hanno così gioco facile a vincere la partita del denaro (vedi Figura 5 di questo nostro articolo): solo il petrolio e il gas hanno superato agevolmente i 400 miliardi di dollari in investimenti nel 2016. Certo, il costo delle rinnovabili è andato diminuendo, quindi a parità di denaro disponibile si sono installati più impianti, ma è un effetto che soffre dei ritorni decrescenti e decisamente irrisorio rispetto alla crescita annua della domanda energetica, come dimostra la figura successiva.

Figura 2. Crescita del consumo annuo di energia mondiale, ripartito in fonti fossili (petrolio, gas, carbone) e rinnovabili (idroelettrico, solare, eolico, geotermico, biomasse e rifiuti che tanto rinnovabili non sono)[1].  Fonte: rielaborazione personale su BP Statistical Review.

 

Con l’eccezione del 2014, la crescita del consumo delle fonti fossili è sempre maggiore di quella da rinnovabili[1]. Insomma, non solo stiamo continuando ad aumentare i consumi di energia, ma le rinnovabili non riescono a coprire neanche il 50% della quota consumata in più. E così il consumo delle fonti fossili continua ad aumentare. 

Quanto siamo allora lontani dagli obiettivi sul Clima per limitare l’aumento di temperatura? Dipende dagli studi e dagli autori, ma una buona forbice dice che stiamo investendo solo il 9-13% di quanto dovremmo investire ogni anno [2]. In altre parole, stiamo facendo un decimo di quello che dovremmo fare.

 

L’ENERGIA NON MENTE

Mettiamo da parte il denaro e proviamo a ragionare invece solo in termini di energia. Sappiamo che per rimanere sotto il livello “critico” di aumento di temperatura di 1,5° dobbiamo eliminare il consumo di fonti di energia fossile intorno al 2050, quindi tra 42 anni.

Poniamoci allora la domanda:  con l’attuale velocità di crescita delle rinnovabili (anno 2016), quanti anni impiegheremo per compiere una transizione energetica?  [3]

Il conto è facile, in quanto basta fare il rapporto tra l’energia da fonte fossile consumata nel 2016 (Etarget) e dividerla per l’energia prodotta da rinnovabili(Er) nel 2016 in più rispetto al 2015. Il tempo T necessario alla transizione diventa T= Etarget/Er , e per il 2016 è pari a 142 anni, quindi avverrà nel 2160, con 110 anni in ritardo. [5]

Ragionando al contrario, si può ricavare la crescita di energia rinnovabile che sarebbe necessaria per completare la transizione energetica entro il 2050:

Er= Etarget/T     (1)

Per il 2050 (T=32 anni) la crescita di energia rinnovabile deve essere pari a 355MTep, 4,4 volte la crescita attuale (80MTep nel 2016). [1] Sembra quindi che da un punto di vista energetico la situazione sia leggermente migliore, rispetto a quella degli investimenti economici.

Ma si deve tener conto di due fattori.

 

SEMINARE ENERGIA

Il primo è stato spiegato molto bene in un recente articolo di Bardi e Sgouridis che introducono una modifica alla precedente relazione matematica (1) per descrivere un aspetto peculiare della transizione energetica: le fonti d’energia fossile vanno sostituite con fonti d’energia rinnovabili tramite nuovi impianti che per essere costruiti ed installati consumano essi stessi energia. Gli autori chiamano questo aspetto  “il sentiero del seminatore“, perché appunto come i contadini di una volta, una parte del raccolto di grano dell’anno in corso va conservato per essere seminato(investito) l’anno successivo e produrre un nuovo raccolto (ritorno di energia). Vedi le note [6] e [7].

In pratica se nel 2019 vogliamo aggiungere una produzione di energia da rinnovabili pari a 355MTep (obiettivo che abbiamo visto va mantenuto sino al 2050), nel 2018 dobbiamo investire almeno il triplo di energia, cioè 1065 MTep per realizzare gli impianti a fonte rinnovabile necessari. Un tale quantità di energia rappresenta l’8% del consumo di energia primaria del 2016, superiore all’energia prodotta da idroelettrico e solare.

E’ un quantitativo di energia enorme, che va investito ogni anno per 32 anni. E’ tecnicamente possibile, ma politicamente improbabile, come i fatti stanno dimostrando. Miglioramenti tecnologici delle rinnovabili (tali da far scendere l’energia investita nel produrre gli impianti o far aumentare la loro resa) potrebbero ridurre questa spesa energetica. Purtroppo il tempo stringe.

RINNOVABILE NON E’ FACILE

Il secondo da tenere presente è che mentre gli impianti a fonte rinnovabile catturano per lo più un flusso (flow) di energia, le fonti fossili rappresentano una riserva(stock) di energia concentrata in passato e utilizzabile come e quando si vuole. La transizione energetica non può quindi essere una semplice sostituzione dell’energia fossile con quella rinnovabile, in quanto servono tecnologie di contorno per accumulare l’elettricità prodotta (molto costose) che sinora non si sono rese necessarie, perché le stesse fonti fossili sono per loro natura una sorta di grande batteria. Inoltre anche le rinnovabili hanno degli impatti ambientali, mentre la produzione deve avvenire dove c’è energia rinnovabile in forma concentrata (vento, salti idrici, insolazione), con ritorni decrescenti via via che vengono sfruttate le località migliori (acqua, vento) e deve essere trasportata costruendo le linee e sopportando perdite superiori al 10%.  Le sfide sono di una portata tale che molti ricercatori reputano improbabile che possano essere vinte solo dal lato della domanda: [8]

avremo anche bisogno di riconsiderare tutti gli impieghi ad elevato consumo di energia, abbandonando quelli meno importanti.[8]

A peggiorare il quadro c’è poi il problema della concentrazione dei consumi nell’emisfero nord in inverno, proprio quando gli impianti solari (fotovoltaici o termodinamici) hanno la resa minore. E’ quindi necessario un sovradimensionamento degli impianti a rinnovabili e degli accumuli di energia, che rende ancor più improbabile il raggiungimento di una transizione energetica guidata solo dalle rinnovabili. [9]

L’unica alternativa che rimane è stato chiamata la visione del “modo più semplice” (The Simpler Way vision). Siccome è molto improbabile una transizione energetica nei tempi, costi e obiettivi che ci vengono imposti dal clima, dalla natura e distribuzione dell’energia e dalle risorse economiche, non rimane che adottare:

cambiamenti enormi e radicali[…] negli stili di vita e nei sistemi. Tra questi l’abbandonare un’economia basata sulla crescita, controllare severamente le forze del mercato, passare da una democrazia rappresentativa ad una partecipativa, sviluppare soprattutto economie locali piccole e altamente autosufficienti e accettare stili di vita frugali e cooperativi.[9]

 

SE LA SOLUZIONE NON TROVA IL PROBLEMA

Alla fine torniamo sempre alle stesse conclusioni:

  1. Non stiamo risolvendo i problemi
  2. I problemi nel frattempo diventano sempre più grandi.
  3. I problemi si risolvono solo abbandonando la crescita a tutti i costi.

Ma c’è speranza.

Noi abbiamo scelto di rimandare i sacrifici, ma i nostri figli non faranno altrettanto.

Non avranno una scelta.

Se la soluzione non trova il problema, il problema troverà la soluzione.

 

Note

[1] L’energia elettrica fornita dalle rinnovabili viene valorizzata dividendola per il rendimento medio di una centrale termoelettrica (38%) al fine di rendere confrontabile l’energia termica contenuta nelle fonti fossili con quella elettrica prodotta dalle rinnovabili.

[2] Jacobson (in Jacobson,Delucchi et al, 100% Clean and Renewable Wind, Water, and unlight All-Sector Energy Roadmaps for 139 Countries of the World, 2017)  stima in un costo di 124.000 miliardi di $ al 2050 il raggiungimento del 100% di energia prodotta da vento, acqua e sole, così si ottiene un investimento medio all’anno di 3900 miliardi di $. Saghyun (in Sanghyun, Corey, Barry, Global zero-carbon energy pathways using viable mixes of nuclear and renewables, 2015) stima un costo di 109.000 miliardi di $ al 2060 [4], pari ad investimenti di 2600 miliardi di $ l’anno. I 333,5 miliardi di dollari investiti nel 2017 rappresentano quindi rispettivamente l’8,5 e il 12,8%. Si osservi che queste stime tengono già conto delle misure di conservazione d’energia che è possibile mettere in campo.

[3] Consideriamo di coprire interamente  l’attuale domanda di energia fossile con rinnovabili. L’efficienza energetica non la consideriamo in quanto sarà impiegata per mantenere costante la domanda mondiale di energia anche a fronte dell’aumento demografico e della crescita dei consumi. Sempre che una parte non se la porti via il paradosso di Javons: storicamente l’efficienza energetica è andata sempre aumentando, ma questo non ha impedito che la domanda di energia continuasse ad aumentare. Si badi che normalmente in previsioni di questo tipo  si possono considerare dinamiche di tipo esponenziale, in quanto gli investimenti in rinnovabili ed efficienza energetica generano un ritorno economico che si può reinvestire. Purtroppo, come indicato chiaramente dallo storico degli investimenti mondiali nelle rinnovabili, questo non si sta verificando, da qui l’approccio lineare utilizzato, che comunque ha il pregio di fornire stime immediatamente comprensibili. Per il nucleare si veda la nota [4].

[4] Il nucleare non viene qui considerato come un’alternativa praticabile perché si ritiene che i nuovi impianti avranno un ruolo marginale nella sostituzione delle fonti fossili, in quanto andranno a sostituire il gran numero di vecchi impianti giunti a fine vita.

[5] Nel 2016 sono stati consumati 11354 mega tonnellate di petrolio equivalente (MTep) in combustibili fossili (Etarget), mentre le rinnovabili sono cresciute di 80MTep (Er) dati presi da BP Statistical Review,

[6] Bardi, Sgouridis, In Support of a Physics-Based Energy Transition Planning: Sowing Our Future Energy Needs, 2017

[7] Serve un investimento di energia (Ei) per creare e installare un impianto a fonte rinnovabile che produrrà poi una certa quantità di energia ogni anno (Er). Quindi esiste un tempo di ritorno energetico (energy pay back time, EPBT) pari a Ei/Er, espresso in anni, per ogni impianto a fonte d’energia rinnovabile. La relazione introdotta da Bardi e Sgouris permette di calcolare l’energia che è necessaria investire ogni anno Einv, per sostituire una certa quantità di energia fossile Etarget, in un certo numero di anni T con una determinata fonte di energia rinnovabile avente un tempo di ritorno EPBT:

Einv = Etarget * (EPBT/T) [5]

Si osservi come questa relazione sia la stessa di (1) con l’aggiunta del tempo di ritorno EPBT che trasforma l’energia restituita in un anno Er nell’energia investita nell’anno dell’installazione dell’impianto a rinnovabili Einv.

Ad esempio, usando una tecnologia di sfruttamento delle rinnovabili avente un tempo di ritorno di 5 anni (EPBT=5) per sostituire 10 unità di energia fossile (Etarget=10) in 10 anni (T=10), ogni anno si dovrà investire la metà dell’energia da sostituire, cioè Einv=5 unità di energia, per garantire la produzione di 1 unità di energia rinnovabile l’anno successivo, ottemperando così all’obiettivo di sostituire tutte e 10 le unità di energia in 10 anni.

Se applichiamo la formula con Etarget=11354MTep di fossili, un tempo per la transizione al T=32 anni e con un tempo di ritorno energetico EPBT medio per tutte le installazioni a fonti rinnovabili pari a 3 anni (lo stesso valore considerato in [4]), si ricava che è necessario investire nel 2018 3*355MTep =1065 MTep di energia per produrre impianti a fonte rinnovabile che produrranno poi nel 2019 i 355MTep da rinnovabili che è necessario aggiungere annualmente sino al 2050 per centrare l’obbiettivo di azzerare le fonti fossili.

[8] Moriarty, Honnery, Can renewable energy power the future?, 2016

[9] Trainer, Can the world run on renewable energy? A revised negative case, 2013

 

 

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2 risposte a “Tardi vuol dire MAI

  1. per passare da una riserva di energia ad un flusso, occorre essere molto, ma molto virtuosi.

  2. Pingback: 16 Miliardi che la politica non vuole | Risorse Economia Ambiente

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