Disponibilità e fabbisogno di energia
Nel febbraio 1987, due mesi prima della famosa Conferenza nazionale dell’energia che seguì l’avvio del referendum costato al nostro Paese l’uscita dalla produzione di energia elettronucleare a seguito del disastro di Chernobyl, la Società italiana di fisica, che allora avevo l’onore di presiedere, organizzò un Convegno nazionale sul tema che qui fa da titolo, con numerose e qualificate relazioni tecnico-scientifiche sui vari aspetti delle strategie energetiche e delle questioni economiche e ambientali, che ebbe notevole risonanza. Dal Convegno, discussa e preparata da un panel costituito da Edoardo Amaldi, Fernando Amman, Nicola Cabibbo, Carlo Castagnoli, Donato Palumbo, Renato A. Ricci, Carlo Rubbia, Giorgio Salvini e Claudio Villi, emerse una Dichiarazione sottoscritta da circa novecento fisici italiani, che ancor oggi appare di grande attualità. Ne cito alcuni passi: «La struttura della società moderna, lo sviluppo socioeconomico e culturale, il tenore e la qualità della vita, il livello di civiltà e di indipendenza politica di una nazione dipendono sempre più dal suo potenziale energetico e dall’efficienza dei sistemi di conversione e di utilizzo di esso. L’aspetto dominante dell’attuale fase di sviluppo delle comunità umane è la crescente domanda di energia e l’aumento del suo consumo pro capite. È quindi il valore assoluto di tale fabbisogno che conterà nei prossimi decenni, accentuato peraltro dall’espansione sociale e demografica dei Paesi in via di sviluppo, i quali hanno già compiuto o si accingono a compiere radicali mutamenti di struttura al fine di trasformare la loro esistenza in un sistema di vita più complesso e avanzato. Sulla base di significative previsioni, l’indice demografico mondiale si porterà, nella prima metà del prossimo secolo a 8-9 miliardi di persone e il corrispondente indice di consumo energetico salirà a 15-20 miliardi di Tep (tonnellate equivalenti di petrolio) il doppio, cioè, dell’attuale. Ciò significa che il problema ha dimensioni planetarie e i conseguenti aspetti scientifici, economici, sociali, culturali e politici non possono essere affrontati con pregiudizi, improvvisazioni e schematismi ideologici fuori della portata storica di tale problema». Era ed è tuttora essenziale rilevare, da una parte, la questione strategica della produzione e del fabbisogno di energia in relazione allo sviluppo delle civiltà umane e, dall’altra, la necessità di un’analisi storica dell’evoluzione delle fonti energetiche. In effetti: «Nessun sistema socioeconomico è in grado di svilupparsi al di là dei ristretti limiti della sopravvivenza se la collettività non è in grado di trarre l’energia di cui ha bisogno da fonti diversificate e sempre più avanzate. Ciò richiede l’utilizzo ottimale non solo delle risorse naturali, ma anche delle grandi scoperte scientifiche e delle innovazioni tecnologiche […]. La rinuncia volontaria all’utilizzazione e allo sviluppo di una fonte quale la fissione nucleare […] costituirebbe una decisione non corrispondente allo sviluppo storico delle risorse energetiche dell’umanità». Il riferimento all’energia nucleare è chiaro, ed è dettato dal motivo contingente della crisi seguente a Chernobyl e alle conseguenze che soprattutto il nostro Paese avrebbe pagato rimettendo in discussione una efficiente politica energetica la cui precarietà è ancor oggi evidente. Un altro rilievo importante, che anticipava i tempi, è la corretta valutazione della questione ambientale non disgiunta dalla questione economica, misurate dall’importanza attribuita al «progresso scientifico e tecnologico», ai fini di una «diversificazione» equilibrata delle varie fonti onde ottimizzarne l’impatto ambientale. Si vede come un esame condotto in sede tecnico-scientifica, libero da condizionamenti politici e da pregiudizi ideologici abbia potuto già da tempo condurre a un’analisi sufficientemente corretta e tuttora condivisibile. Essa fa chiaramente apparire i tre termini (energia, sviluppo, ambiente) che costituiscono gli aspetti essenziali di una grande sfida del secolo XXI. Lo sviluppo come primo termine di riferimento dell’evoluzione delle società umane non può più prescindere dal problema energetico e dalla questione ambientale. Da una parte il problema della disponibilità energetica con le sue implicazioni economiche, sociali, geopolitiche e ambientali è, qualora non se ne fosse ancora percepita l’essenzialità e le caratteristiche planetarie, ormai diventato il “problema dei problemi” e implica più che mai non solo valutazioni e discussioni sociopolitiche, ma anche e soprattutto corrette analisi e interpretazioni tecnico-scientifiche. Una “cultura dell’energia” più fondata su queste basi diventa sempre più necessaria ed è propedeutica a una più corretta cultura ambientale e socio-economica. Modello tipico di un esame obiettivo della situazione energetica mondiale sono le analisi condotte da decenni ormai dallo Iiasa (International Institute for Applied System Analysis) di Laxenburg (Vienna), che mostrano come il ricorso alle diverse fonti energetiche primarie risponda a un processo di competizione e di sostituzione logistica basato su scale temporali, che si riflettono in periodi di coesistenza obbligata, rendendo necessario lo sfruttamento di ogni forma di energia, in particolare quello derivante dalle conquiste scientifiche e tecniche. D’altra parte la questione ambientale, dopo essere stata trascurata per un certo periodo in cui lo sviluppo industriale ha avuto connotati dominanti nei Paesi più progrediti, si è imposta come tematica sociopolitica sempre più impellente, fino a costituire un aspetto perfino ineluttabile, tale da condizionare spesso anche acriticamente e senza una corretta base scientifica decisioni politiche di dubbio valore. Si tratta di un punto essenziale per la corretta interpretazione delle conoscenze, e dei vantaggi e dei limiti delle innovazioni tecnologiche, che non può prescindere dall’informazione scientifica, che può suggerire i modi possibili ed efficaci per affrontare tali problemi e valutare le conseguenze positive e negative di ogni scelta sociale o decisione politica, attraverso l’analisi costi/ benefici.
Il problema energetico
Una strategia globale della produzione di energia è quindi essenziale per lo sviluppo delle società umane. Un modo di illustrare questo è il ricorso a indicatori di questo sviluppo in funzione dei consumi energetici. Ci si riferisce, in ambito internazionale, a un Indicatore di sviluppo umano, il cosiddetto Hdi (Human Development Index) basato su tre indicatori: Longevità (attesa di vita), Livello di istruzione (alfabetizzazione) e standard di vita (rapporto Pil/abitante). Uno studio effettuato dalle Nazioni Unite su sessanta Paesi (90% della popolazione mondiale) mostra chiaramente una forte correlazione tra Hdi e consumo di elettricità. La media dei consumi energetici mondiali corrisponde a circa 2,3 kW per abitante. Naturalmente ciò nasconde le differenze, anche notevoli, tra Paesi dell’Ocse e Paesi in via di sviluppo (Pvs). Se il consumo medio dei Pvs fosse pari a quello italiano, il fabbisogno salirebbe al doppio di quello attuale. L’analisi dello Iiasa rende conto dell’evoluzione delle varie fonti energetiche in un contesto di crescita dei consumi globali che procede a un tasso di circa il 2% annuo. In valore assoluto tale fabbisogno è già arrivato a oltre 10 Gtep, corrispondenti a una potenza primaria totale necessaria di circa 13 Terawatt (12 miliardi di kW), equivalenti all’utilizzo di 13.000 centrali da 1000 MW, di cui circa il 14% per l’energia elettrica. Le varie fonti primarie, dal legno al carbone, al petrolio, al gas naturale, all’energia nucleare, alle energie rinnovabili, si sono succedute e si succedono convivendo e man mano sostituendosi per motivi di convenienza economica, di adattabilità sociale, di possibilità tecniche e di impatto ambientale. Oggi la convivenza e la competitività delle fonti di energia più utilizzate, utilizzabili e disponibili su larga scala riguardano soprattutto il petrolio, il gas naturale, il carbone e, sia pure in misura ancora meno rilevante, l’energia nucleare da fissione. L’attesa di ulteriori nuove fonti (la fusione nucleare, in particolare) fa parte di questo secolo; l’energia nucleare da fissione ormai è destinata a venire ancora utilizzata e quasi certamente a svilupparsi ulteriormente. In altri termini l’energia nucleare sarà indispensabile soprattutto in questo secolo XXI. È interessante rilevare che le fonti non rinnovabili oggi fanno la parte del leone e che quelle rinnovabili arrivano a meno dell’8% pur includendo la fonte idroelettrica, che è la frazione di gran lunga preponderante, nonché la produzione di energia geotermica e da Rsu (Rifiuti solidi urbani). Resta meno dell’1% per le cosiddette nuove energie rinnovabili (solare, eolico, biomasse). Una più chiara illustrazione del contributo attuale delle fonti energetiche si ha considerando la produzione di energia elettrica (vedi la tabella 2), ricordando che, per esempio, il nucleare e l’idroelettrico (oltre alle energie rinnovabili) sono essenzialmente utilizzati per produrre elettricità. Un altro dato incontrovertibile è l’aumento, pur con qualche fluttuazione, dei costi di approvvigionamento degli idrocarburi (petrolio, gas naturale), legati fra l’altro ai grandi problemi degli assetti politici mondiali, come per esempio i problemi del Medio Oriente e le ricorrenti crisi di erogazione del gas russo.
La questione ambientale
La questione ambientale entra nel gioco ormai in modo determinante. Storicamente parlando, tuttavia, l’uomo ha sempre interferito con l’ambiente, fin dalla scoperta del fuoco, almeno per ciò che riguarda la produzione di energia. Il fuoco veniva usato dapprima per distruggere boschi e creare praterie per cacciare gli animali, poi per farne legname da ardere o per la costruzione di navi e rifugi. Lo sviluppo dell’agricoltura ha costituito una vera e propria “rivoluzione antiecologica”. Con le concentrazioni delle attività artigianali e industriali e la conseguente crescita delle popolazioni umane, si resero più interessanti nuove forme di energia e iniziarono le estrazioni di carbone fossile, aggiungendo nuove possibilità di inquinamento: zolfo e catrami liberati nella combustione sotto forma di fumi e anidride solforosa, oltre all’anidride carbonica, gas non inquinante, ma che è tra gli artefici dell’effetto serra. Reazioni sociali comunque non si fecero attendere, anche violente seppure inefficaci: nel 1700, a Londra furono emessi editti per proibire l’uso industriale del carbone, «pena la morte», tuttavia il consumo del carbone crebbe esponenzialmente sostituendo progressivamente la legna. La società del resto funziona come un grande sistema autoregolantesi, che procede per azioni e reazioni cercando di compensare gli eccessi con circuiti di controllo, come l’animismo delle antiche religioni che ammoniva a non tagliare gli alberi abitati dagli spiriti, o l’avvento di leggi e tecnologie di controllo con il cristianesimo e il rinascimento. In Inghilterra l’aumento del consumo di carbone non peggiorò la situazione, grazie a migliori tecniche di combustione, scelta dei carboni e uso di alti camini. Un esempio interessante di sostituzione logistica è riportato da Marchetti: nel 1920, negli Usa, il mezzo più comune di trasporto era il cavallo (venticinque milioni di cavalli) ma cominciava l’era dell’automobile, che tuttavia, per velocità e costo, non era affatto competitiva. Il fatto discriminante fu il problema dei parcheggi notturni e delle “emissioni”: venti chili al giorno per cavallo! Cito il passaggio di Marchetti: «Anche se ai contadini della mia giovinezza e ai Verdi di oggi vengon le lacrime al pensiero, la società nel suo insieme scelse il mezzo meno inquinante (più ecologico): l’automobile!». È inoltre un fatto assodato che l’efficienza nell’uso dell’energia primaria è cresciuta continuamente e secondo leggi precise. Poiché le varie fonti seguono, come abbiamo visto, una dinamica temporale competitiva di tipo darwiniano, e poiché ciascuna fonte inquina in misura diversa, si può prevedere il mix di fonti ottimali, il che ci fa dire che la penetrazione e la stabilizzazione nel mercato di fonti primarie quali il carbone, il petrolio, il gas, il nucleare (da fissione oggi, da fusione forse domani), a parte possibili fluttuazioni, si effettueranno nel migliore dei modi possibili. In questo contesto va vista anche la questione, più strettamente correlata con la produzione di energia, dell’effetto serra di origine antropica e delle sue (presunte) conseguenze, secondo visioni ormai diffuse, addirittura catastrofiche dal punto di vista climatico, quali la teoria del “riscaldamento globale”. Che il pianeta in cui viviamo subisca cambiamenti climatici anche notevoli legati a variazioni di temperatura di più di 5-6oC nei secoli e nei millenni della propria storia è, o dovrebbe essere, noto ed è ampiamente studiato. Restano le crescenti preoccupazioni che le attività umane possano essere una causa importante delle apparenti alterazioni del clima riscontrabili a livello planetario. Esse tuttavia si confrontano con notevoli incertezze, dovute alla flessibilità dei modelli computerizzati utilizzati per i possibili scenari e alla variabilità dei riscontri nelle misure di temperatura, per esempio a terra, in aree urbane o con strumenti satellitari. Non è del tutto provato che i gas serra antropogenici siano il fattore dominante di questo processo, malgrado ciò sia assunto come opinione comune. Le misure proposte al fine di rimediare e prevenire tale ipotetico rischio sono, come noto, riassunte nel Protocollo di Kyoto. Tale Protocollo, inteso come Patto planetario e costruito sulla base del cosiddetto “principio di precauzione” preso alla lettera, senza una più approfondita analisi del rapporto costi/benefici, sancisce le restrizioni e gli interventi che i vari Paesi si obbligano a rispettare per ricondurre il tasso annuale di emissioni entro il 2012 (più precisamente tra il 2008 e il 2012) a un po’ meno del 95% del livello complessivo del 1990. In ogni caso, comunque lo si giudichi, il Protocollo di Kyoto, anche se interamente applicato, avrebbe risultati poco significativi, visto che la richiesta riduzione di CO2 (che, tra l’altro, non è il principale gas serra, tenuto conto del vapor d’acqua e del metano, per esempio) avrebbe l’effetto di spostare di pochi anni l’entità del riscaldamento globale, qualunque ne sia l’origine, eventualmente prevista per il 2100. Questi obiettivi sono stati ribaditi a più riprese, senza tuttavia portare a una ratifica unanime, con la posizione contraria di Stati Uniti e Australia e l’incertezza di altri Paesi. Inoltre lo zelo europeo non è confortato da politiche virtuose, visto che solo quattro Paesi (Germania, Svezia, Regno Unito e Francia) sembrano in grado di arrivare a rispettare tali limiti, mentre per il resto, Italia compresa, si è già abbondantemente al di sopra (mediamente di più del 7-8%). Non è strano che tra i Paesi più virtuosi vi siano quelli che usano in modo consistente l’energia nucleare, l’unica fonte disponibile su larga scala, esente da emissioni. Sarà pertanto problematico il raggiungimento dell’obiettivo del 5,8% globale per l’Unione Europea: ed è qui che si torna al discorso sull’energia nucleare. Già i Paesi dell’Europa a 15 utilizzano per la produzione di elettricità una quota pari al 35%, che non muterà sostanzialmente con l’allargamento ai nuovi membri, quasi tutti produttori e utilizzatori di energia elettronucleare. Tale quota, se si vuole contemperare un decente sviluppo economico con il rispetto del Protocollo di Kyoto, è semmai destinata ad aumentare.
Il caso dell’energia nucleare
Per far fronte ai fabbisogni energetici di tutta la società umana, sempre più legati alla evoluzione dei Paesi in via di sviluppo, si dovrà tener conto di ogni possibile soluzione derivante da una lista completa delle sorgenti di energia (nucleare incluso) utilizzabili dall’umanità su scala significativa durante il secolo. Del resto basta riflettere sul fatto che, contrariamente a quanto si è spesso propagandato, la produzione di energia nucleare dopo Chernobyl non ha subito un arresto. Dai circa 250.000 MWe del 1985 la potenza nucleare installata è passata ai quasi 400.000 del 2000, con un aumento del 48%, mentre la produzione globale di energia elettronucleare è passata da 1500 miliardi di kWh nel 1989 ai 2620 del 2005, con un aumento del 60%. Nuove centrali sono in costruzione in Giappone, Corea, Cina, Russia e Finlandia, inoltre il fatto che, grazie a significativi progressi tecnologici, la durata della vita di centrali nucleari occidentali (in particolare negli Stati Uniti) sia stata prolungata dai 25-30 anni ai 50- 60 anni rinvia la loro dismissione, e costituisce un atout economico e competitivo ben significativo rispetto alla costruzione di nuovi impianti. Del resto è alquanto scorretto parlare di uscita progressiva dal nucleare dei Paesi che detengono tale patrimonio e ben si guardano dal privarsene. Ne è prova la Svezia (46% di energia elettrica prodotta da undici centrali nucleari) che, dopo un primo referendum abrogativo, ha chiuso una centrale (Barseback) nel 2000 e rinviato ogni ulteriore decisione «per la mancanza di alternative valide sul piano economico e ambientale». La Svizzera ha da poco tempo bocciato un referendum teso a bloccare e a chiudere le sue cinque centrali nucleari. In Germania la decisione di limitare a trentacinque anni (in pratica fino al 2020) la vita utile degli impianti nucleari trova notevoli opposizioni, ed è difficile pensare che tale Paese possa permettersi di rinunciare a una fonte che copre il 33% del fabbisogno elettrico nazionale. La Francia, con la conferma della sua scelta nucleare, registra il più basso e stabile costo del kWh in Europa e ha ridotto dal 1973 a oggi la sua dipendenza energetica dal 78% al 50%, e le proprie emissioni di CO2 del 30%, riuscendo a rientrare nei vincoli del Protocollo di Kyoto. L’Italia uscita dal nucleare a seguito dell’interpretazione “politica” di un referendum di vent’anni fa, introdotto in modo surrettizio e artatamente inteso, è tuttavia tra i Paesi europei che utilizzano in modo consistente l’energia elettronucleare (18-20% del fabbisogno nazionale di energia elettrica fornita dalle centrali di Francia, Svizzera e Slovenia).
Il caso Italia
Vale la pena di concludere con alcune riflessioni sul caso italiano. L’energia primaria necessaria al nostro Paese è in continua crescita (190 Mtep nel 2003). Essa dipende da un’importazione pari all’82% del fabbisogno, con un esborso annuo che nel 2003 ha superato i trenta miliardi di euro. Il fabbisogno nazionale è coperto per il 65% attraverso il ricorso agli idrocarburi (petrolio e gas naturale). La situazione è ancora più grave nel sistema elettrico, dove la dipendenza dall’estero raggiunge l’84% e la dipendenza dagli idrocarburi l’80%. L’energia elettrica prodotta in Italia (in massima parte utilizzando petrolio e gas naturale) costa il 60% più della media europea, due volte quella prodotta in Francia e tre volte quella prodotta in Svezia. Sul piano ambientale, secondo le valutazioni del ministero dell’Ambiente, l’attuazione del Protocollo di Kyoto costerebbe all’Italia 360 dollari per abitante contro i 5 della Germania (33% nucleare) e i 3 della Francia (78% nucleare). Quanto alla possibilità di far fronte a tale situazione con il ricorso alle energie rinnovabili, basta ricordare che, a livello nazionale, il ruolo delle fonti rinnovabili è del 17,6% e, all’interno di questa quota, il 96,8% è prodotto con il rinnovabile tradizionale (geotermico e idroelettrico). Le fonti rinnovabili non tradizionali (0,1% in Italia) sono sostanzialmente date dal fotovoltaico e dall’eolico, con qualche contributo delle biomasse. Il quadro è chiaro e il nostro Paese non può prendersi il lusso di stare a guardare il nuovo corso energetico-ambientale che si imporrà nello sviluppo mondiale e che comprende (vedasi le recenti decisioni del Regno Unito, degli Stati Uniti e dei Paesi asiatici) un contributo apprezzabile dell’energia nucleare. Segnali positivi sono la politica dell’Enel (acquisto di centrali nucleari in Slovacchia) e l’accordo Edf-Edison, che permetterà all’Italia di entrare nella filiera del nuovo reattore europeo Epr; ci si aspettano inoltre iniziative per una possibile collaborazione ai progetti dei reattori di quarta generazione all’interno di una vasta collaborazione internazionale. In conclusione, appare chiaro che ogni politica energetica a livello mondiale, europeo e quindi anche nel nostro Paese, non può né potrà prescindere da un’analisi obiettiva e comparata delle possibilità tecnico-economiche in gioco. La stessa questione ambientale non potrà essere affrontata seriamente e consapevolmente senza una base conoscitiva scientificamente corretta. Il binomio energia-ambiente, che sarà la base delle strategie socio-politiche di questo secolo, si trova di fronte a una sfida epocale. Posizioni ideologicamente preconcette e disinformazioni fuorvianti dovranno cedere il passo alle forze della ragione.
