Corso di Impatto ambientale Modulo b) Aspetti energetici prof. ing. Francesco Asdrubali

1. Università degli Studi di PerugiaFacoltà di IngegneriaCorsi di laurea specialistica in Ingegneria Meccanica e per l’Ambiente e il Territorio Corso di Impatto ambientale Modulo b) Aspetti energetici prof. ing. Francesco Asdrubali a.a. 2007/08 Introduzione al corsoRisorse, consumiScenari energetici

2. Impatto ambientale Modulo b) Aspetti energetici (CFU 5) • OBIETTIVI: • Fornire i principi base in materia di energetica. Descrivere i principali indicatori energetici ed inquadrare la situazione energetica a livello mondiale e nazionale. Descrivere le caratteristiche delle risorse energetiche convenzionali rinnovabili ed alternative. Fornire criteri di valutazione tecnico-economica dei principali processi di conversione energetica. Descrivere i principali impieghi dell’energia nei diversi settori ed i relativi interventi di risparmio energetico.

3. Impatto ambientale Modulo b) Aspetti energetici (CFU 5) • CONTENUTI: • Definizione delle grandezze e degli indicatori energetici. Il panorama energetico mondiale e nazionale: stime, riserve, scenari futuri. • Combustibili fossili: carbone, petrolio, gas naturale. Combustibili nucleari. La centralizzazione dell’energia: reti elettriche e curve di carico; costo, valore e prezzo dell’energia; produzione e distribuzione centralizzata di calore. • Cogenerazione e teleriscaldamento. Impianti motori termici e nucleari: schemi di impianto, tecnologie, dimensionamento, cicli e rendimenti termodinamici. Idrogeno e celle a combustibile. • Impieghi civili dell’energia. Impiego dell'energia nel settore dei trasporti. Interventi di risparmio energetico e di uso razionale dell’energia. • Fonti energetiche rinnovabili: classificazione, valutazione, tecnologia (idroelettrico, geotermico, solare, eolico, biomasse, rifiuti).

4. PREREQUISITI: • Nozioni di termodinamica applicata e di trasmissione del calore. • E’ pertanto necessario avere sostenuto gli esami di Fisica tecnica 1 e 2 (meccanici) e Fisica tecnica (Ambiente e territorio). • TESTI CONSIGLIATI: • G. COMINI, G. CORTELLA, G. CROCE, Energetica generale, IV edizione, SGE Editoriali, Padova 2005 • F. ASDRUBALI, Fonti Energetiche Rinnovabili, Editore Morlacchi, Perugia, 2005. • (A. SPENA, Fondamenti di energetica, Vol.I, Edizioni CEDAM, Roma 1992) • Rapporti nazionali e internazionali su Energia e Ambiente • Altri testi integrativi messi a disposizione dal docente • MODALITÀ DI VERIFICA DEL PROFITTO: • La verifica del profitto consiste in un colloquio orale della durata di circa 30’.

7. Consumo mondiale di energia per fonti, anno 2004 (IEA)

8. Consumo mondiale di energia per aree geografiche, anno 2004 (IEA)

12. Indicatori energetici • Consumo di energia pro capite all’anno (kWh/persona anno) • Intensità energetica (tep/$) • Intensità elettrica (tep/$) • Intensità petrolifera (tep/$) • Penetrazione elettrica (%) • Rapporto riserve/produzione R/P (anni)

14. Il problema della stima delle riserve

15. Il rapporto riserve/produzione

16. L’attendibilità delle previsioni

19. LE CAUSE DELL’ EFFETTO SERRA

21. SCENARI FUTURI - RISCALDAMENTO GLOBALE 1- Scenario Stabile Emissioni costanti pari a quelle emesse nel 2000 2- Tecnologie pulite Scenario con crescita demografica zero e sviluppo economia e servizi e impiego di tecnologie pulite 3 – Mix di fonti energetiche Rapida crescita demografica ed economica, impiego di tecnologie più efficienti e pulite, equilibrio nell’ impiego fra diverse fonti energetiche 4. Differenziazione tra le regioni Drastica differenziazione tra lo sviluppo demografico ed economico delle diverse regioni

22. SCENARI FUTURI IEA World Energy Outlook 2007 • scenario di riferimento per il 2030 • di qui al 2030 saranno necessari 270 miliardi di dollari, dei quali il 70/80 % nel settore della produzione energetica, • tra il 2005 e il 2030 la domanda di energia crescerà del 50 % rispetto a quella attuale (70 % di richiesta dai soli Paesi in via di sviluppo); • l’emissione di CO2 crescerà dell’1,7 % all’anno, raggiungendo i 40 miliardi di tonnellate nel 2030, cioé il 55 % in più delle emissioni del 2005; • i combustibili fossili mantengono le loro posizioni ed il consumo di petrolio passa da 84 milioni di barili/giorno del 2005 a 116 milioni nel 2030 • cresce il consumo di carbone, ma più lentamente di quello del gas naturale. Aumenterà fortemente la quantità di gas liquefatto trasportato via mare, anziché con oleodotti ed il gas liquefatto rappresenterà nel 2030 il 15 % del mercato totale del gas. • le energie rinnovabili crescono rapidamente, ma rappresentano sempre una percentuale modesta sul totale (diverse, com’è noto, le previsioni dell’Unione Europea), • resta quasi costante il mercato delle biomasse; • per il biofuel sono attualmente (2005) coltivati 14 milioni di ettari, pari all’1 % del terreno coltivabile in tutto il mondo. La percentuale diverrà il 2 % nel 2030 • l’energia nucleare passa da 368 GW nel 2005 a 416 GW nel 2030.

23. SCENARI FUTURI IEA World Energy Outlook 2007 • scenario alternativo (Alternative Policy Scenario ecologically drived): • gli investimenti necessari saranno di 516 miliardi di dollari in meno; • il consumo di petrolio al 2030 è di 103 miliardi di b/d anziché i 116 del precedente scenario e il 60 % di tale risparmio è dovuto al biofuel; • calano del 16 % le emissioni di CO2, dovute soprattutto all’aumento dell’efficienza energetica (equivale all’attuale livello di emissione di Stati Uniti e Canada insieme); • i terreni coltivati a biocarburanti aumentano non al 2 % ma al 3,5 % di terreni coltivabili in tutto il mondo; • l’energia nucleare al 2030 è di 519 GW invece dei previsti 416; lo sviluppo è previsto maggiormente in Asia, ma anche USA ed Europa contribuiranno.

25. Consumi di energia per fonti in Italia, anno 2005

26. Consumo di energia per settori in Italia, anno 2005 (Mtep)

27. Consumo di energia per settore in Italia, anni 1995 e 2002

29. LO STATO ATTUALE IN ITALIA QUADRO ENERGETICO ENEA: Rapporto Energia e Ambiente (Aprile 2007)

30. LO STATO ATTUALE IN ITALIA ENEA: Rapporto Energia e Ambiente (Aprile 2007)

31. GSE – Gestore Sistema Elettrico (Aprile 2007)

32. Andamento nel tempo della produzione di energia primaria da fonti rinnovabili in Italia

33. Flussi netti di energia elettrica sulla rete italiana