Torino, 24 maggio 2008
Dopo la prima rivoluzione energetica, avvenuta nel 18° secolo con l’utilizzo del carbone e della macchina a vapore, e dopo la seconda rivoluzione, quella del petrolio e dell’elettricità, che ha caratterizzato il 20° secolo, forse sta sorgendo la terza rivoluzione dell’energia, di tipo globale, causata dalla continua crescita della domanda di energia, a sua volta dovuta allo sviluppo economico nei paesi emergenti, alla crescita globale della popolazione ed al timore per i cambiamenti climatici.
Il primo esempio di macchina funzionante ad energia fossile (il carbone) utilizzabile nelle miniere è la macchina a vapore di James Watt, datata 1765. In realtà esistevano già all’inizio del 18° secolo dei macchinari che erano usati per pompare l’acqua fuori dalle miniere, ma erano grandi, poco potenti e costose. Watt perfezionò alcune componenti riducendo costi, dimensioni e consumi ed aumentando la potenza, e di lì a poco la sua macchina fu utilizzata estesamente nei trasporti (ferrovie) e nelle industrie.
Il 20° secolo ha visto la diffusione mediante reti di distribuzione di due tecnologie complementari per l’utilizzo dell’energia: l’elettricità ed il petrolio. All'inizio del 1900, l'illuminazione stradale e domestica e i mezzi di trasporto basati su motori elettrici (tram, treni, metropolitane, filobus) cambiarono radicalmente la vita quotidiana. L'illuminazione elettrica rese le città luoghi vivibili anche di notte. Il titolo di "città della luce" (Ville Lumière) fu assegnato a Parigi, ma potrebbe essere attribuito anche ad altre grandi città come Londra e New York. L’industria petrolifera nacque negli USA per l'iniziativa di Edwin Drake negli anni 1850. Il 27 agosto 1859 fu aperto il primo pozzo petrolifero redditizio del mondo. Tuttavia, tale industria diventò di interesse nazionale negli USA solo agli inizi del ventesimo secolo, quando l'introduzione del motore a combustione interna fornì la domanda necessaria che ha largamente sostenuto questa industria fino ai giorni nostri. In ogni caso, fino al 1950 era ancora il carbone il combustibile più usato nel mondo, mentre oggigiorno il petrolio copre circa il 90% del fabbisogno di energia.
L'energia nucleare si produce dalla fissione o dalla fusione del nucleo di un atomo. Einstein, nel 1905, intuì per primo la possibilità di ricavare energia dal nucleo dell'atomo. Oggi sappiamo che esistono due procedimenti opposti: la fissione (cioè, la rottura) di un nucleo pesante, oppure la fusione (cioè, l’unione) di nuclei leggeri. Nella fissione, generalmente si spara un neutrone contro il nucleo dell'uranio-235 che si spacca in due frammenti e lascia liberi dei neutroni. La somma delle masse ottenute è leggermente minore di quella delle masse di partenza: la materia mancante (circa lo 0.1%, cioè 1 g ogni kg di uranio) si trasforma in energia, secondo la celebre equazione di Einstein E=mc2. Se si raggiunge la massa critica, si sviluppa una reazione a catena in grado di autosostenersi. Fu lo scienziato italiano Fermi uno dei primi pionieri in tale tecnica, che ora è utilizzata in oltre 400 reattori nucleari di potenza commerciali dislocati in vari paesi del mondo, i quali producono il 16% della produzione di energia elettrica mondiale. Nella fusione nucleare, che è lo stesso procedimento che avviene nel nucleo delle stelle, si uniscono tra loro nuclei leggeri (come l'idrogeno) per formare nuclei più pesanti. La massa finale risulta minore di quella iniziale (circa l’1%), e la differenza viene emessa come energia sotto forma di raggi gamma. Tuttavia, al giorno d'oggi, gli scienziati non sono ancora riusciti a far avvenire la fusione in modo controllato e affidabile, per cui questa tecnologia non è ancora utilizzabile per produrre di energia, e gli esperti prevedono che ci vorranno ancora alcuni decenni per sviluppare dei reattori utilizzabili commercialmente.
Durante la conferenza di Bali, che si è svolta dal 3 al 14 dicembre dell’anno scorso, si è deciso, dopo ampie ed aspre discussioni, di adottare quella che è poi stata definita la “Bali Roadmap”. I partecipanti, avendo interessi diversi, non sono riusciti ad arrivare ad una decisione unanime. Tuttavia, l’adozione della Bali Roadmap è significativa poiché, dal 2013, tutti i Paesi, anche quelli che adesso appartengono alla categoria dei Paesi in via di sviluppo dovranno impegnarsi a ridurre i gas serra. Quindi, si prevede che il mercato delle emissioni crescerà in volume e in quantità.
Ma, se si guarda a questo avvenimento
dal punto di vista del consenso globale, si può notare
l’enorme interesse mostrato da ogni Paese nei confronti del
mercato delle emissioni (Emission Trading - si veda il sito italiano di FIRE per una spiegazione semplificata o i documenti ufficiali sul sito dell'UNFCCC). Gli esperti dell’Emission Trading hanno osservato che, dietro al ritardo nell'adozione della Bali Roadmap, c’è la potenzialità del mercato delle emissioni.
Se, da un lato, gli osservatori prevedono che tale mercato
crescerà fino a raggiungere un valore pari a 150 miliardi di
dollari per il 2010, dall’altro lato risulta evidente che
l’adozione della Bali Roadmap
va considerata come una sorta di crocevia per cui l'economia mondiale
dovrà cambiare la dipendenza da un’energia derivata dai
combustibili fossili ad una derivata da combustibili che contengono una
sempre minor quantità di carbonio.
Sul fronte dei cambiamenti economici per quanto riguarda l’energia, l’atteggiamento dei Paesi è di grande preoccupazione: essi vorrebbero infatti adottare nel modo più veloce possibile una nuova tecnologia che consenta di ridurre la produzione di gas serra, in modo da poter guadagnare rapidamente i primi posti nel mercato delle emissioni. Anche perché c’è il problema della diminuzione delle scorte petrolifere: il petrolio rappresenta infatti la maggiore fonte di produzione energetica attuale. L'ASPO (Association for the study of peak oil and gas) ha stimato che il petrolio rimasto sul pianeta è circa 2000 miliardi di barili, e ritiene che, allo stato attuale del consumo (25 miliardi di barili l'anno), rimangono ancora 40 anni di autonomia. Tuttavia, considerando il ritmo crescente di sviluppo economico e di crescita demografica, soprattutto nei paesi emergenti, secondo l'ASPO il picco si dovrebbe collocare non oltre il 2010. Ricordiamo che la teoria del 'peak', che rappresenta il momento di massima produzione mondiale di petrolio, si basa sugli studi del geologo M. King Hubbert che, già nel 1956, pronosticò quello americano (1971), e previde una lenta discesa della produzione (è un contemporaneo rapido aumento dei prezzi), fino all'esaurimento totale del combustibile.
Per quanto riguarda le tecnologie utili per effettuare la cosiddetta rivoluzione economica (cioè l’Emission Trading), nel mondo comincia a diffondersi l'idea che l’energia nucleare possa essere considerata una fonte energetica pulita e meno inquinante. Ad esempio, il Giappone, sin dal primo giorno della conferenza di Bali, è favorevole a considerare tale fonte di energia come uno dei CDM (Clean Development Mechanism - si veda qui una spiegazione semplificata a cura del Ministero dell'Ambiente e qui il sito ufficiale dell'UNFCCC). È ovvio che, dietro il ragionamento del Giappone, c'è la considerazione che la diffusione dell’energia nucleare crea sostanzialmente un indubbio vantaggio al Giappone. Il CDM richiede infatti che i Paesi già industrializzati aiutino i Paesi in via sviluppo o mediante la riduzione della loro produzione di gas serra fornendo loro delle tecnologie “pulite” (cioè non inquinanti), oppure dando loro direttamente dei fondi. In caso in cui si raggiungano risultati positivi, i Paesi già sviluppati possono guadagnare punteggio. Poiché il Giappone è molto avanzato per quanto riguarda la tecnologia di produzione di impianti nucleari, tale Paese può ricavare un enorme profitto dal nuovo mercato delle emissioni.
Nel 2009, la conferenza sui cambiamenti climatici COP15 si terrà a Copenhagen, e si parlerà molto di CDM. In tale occasione, probabilmente, si discuterà se includere anche l’energia nucleare tra le energie alternative cosiddette "pulite". Al momento, infatti, l'energia nucleare non è inclusa tra le tecnologie che potrebbero dare luogo a una riduzione delle emissioni di gas serra, in quanto non c'è consenso unanime sul calcolo di quanti gas serra siano prodotti dall'energia nucleare, considerando non soltanto la produzione di energia ma anche la costruzione di dismissione delle centrali, il reperimento delle materie prime e lo smaltimento delle scorie. In ogni caso, attualmente, le tecnologie di costruzione delle centrali nucleari risultano molto più sicure rispetto al passato, così come la produzione di scorie è anch’essa inferiore che in passato; inoltre, sta aumentando il numero di centrali nucleari nei Paesi in via sviluppo e, quindi, di energia prodotta con questa tecnologia. Infine, i prezzi sempre più salati dei combustibili fossili e la concentrazione dei gas serra sempre maggiore fanno aumentare l’instabilità delle fonti energetiche.
Tutti i fatti summenzionati fanno pensare all’energia nucleare come a una fonte di energia che può costituire una speranza per il futuro, e proprio per questo motivo ci sono nel mondo diversi progetti di costruzione di centrali nucleari. Ad esempio, l’amministrazione Bush ha approvato un nuovo programma che, dal 2010, ricostruirà 25 nuove centrali nucleari. In Russia, il presidente Putin, al fine di affrontare il problema dell’aumento del consumo di energia, ha confermato di voler incrementare la percentuale di produzione di energia nucleare dall’attuale 10% al 25%. Anche il premier Britannico, Brown, ha dichiarato che le centrali nucleari sono il miglior modo di produrre energia in maniera sicura e continua. Il presidente francese Sarcozy va all’estero a vendere la avanzatissima tecnologia nucleare francese, oltre che a vendere anche l'energia elettrica ai paesi vicini: ad esempio, l'Italia, che è il secondo paese al mondo per importazione di energia elettrica (la percentuale di elettricità importata oscilla tra il 10% diurno ed il 25% notturno), e addirittura il primo se invece si considera il saldo con l'estero, la importa dalla Svizzera e dalla Francia (dati Terna). Infine, è di questi giorni una notizia che anche il governo ha deciso la ricostruzione degli impianti per la produzione di energia nucleare anche in Italia.
Il “vento” dell’energia nucleare soffia anche sui paesi in via sviluppo, come la Cina, l’India e la Corea del Sud. In Cina è in fase di realizzazione un progetto che prevede di costruire 30 nuove centrali nucleari in luoghi adeguati entro il 2020. Anche l’India ha sviluppato un progetto per costruire un numero di centrali nucleari 100 volte superiore al numero attuale entro il 2050.
Come previsto, il mondo sta cercando le migliori soluzioni per cercare di trovare una soluzione alle richieste inserite nella “Bali Roadmap”. Ad esempio, la Corea del Sud, che è uno dei Paesi in possesso di tecnologie molto avanzate nell’ambito dell’energia nucleare, sta cominciando a considerare gli effetti di questa rivoluzione energica. Dal 2012, infatti, la Corea entrerà nel novero dei cosiddetti Paesi industrializzati, e quindi dovrà sottostare agli obblighi dell'attuale protocollo di Kyoto e del successivo post-Kyoto. Per questo motivo, da un lato la Corea si sta preparando ad approvare dei provvedimenti che facilitino l’introduzione dell’Emission Trading e la diffusione di tale mercato sul territorio nazionale, con il conseguente supporto a livello fiscale a coloro che riusciranno a ridurre le quote di emissioni di gas serra. D’altro lato, per adeguarsi agli altri Paesi sul fronte della “rivoluzione energetica”, sta valutando dei provvedimenti al fine di migliorare la potenza e progettare nuove centrali nucleari.
La Corea, nonostante la sua popolazione di circa 45 milioni di persone, occupa il sesto posto nel mondo, rispettivamente dopo gli USA, la Francia, il Giappone, la Germania e la Russia, nella lista dei produttori di energia nucleare. L’energia nucleare attualmente garantisce il 40% della produzione nazionale di energia elettrica. A questa percentuale hanno contribuito soprattutto la costruzione degli ultimi due reattori (potenza di 1400 MW), di altissima tecnologia.
Uno dei più grandi sostenitori dell'energia nucleare è stato James Lovelock, il teorizzatore della teoria di Gaia, il quale sostiene che i cambiamenti climatici stanno procedendo in modo così rapido che l'energia nucleare è la sola opzione disponibile al momento attuale al fine di produrre energia in modo alternativo ai combustibili fossili. Al giorno d'oggi, la Francia produce energia per l'80% dal nucleare, la Svezia per il 50%, il Regno Unito per il 25%, mentre nel mondo la percentuale è di circa il 18% (dati dal libro “The Weather Makers”, di Tim Flannery).
Tuttavia, nella discussione sull’energia nucleare, occorre tener conto di alcune considerazioni. Le centrali nucleari sono molto grandi e costose da costruire: il costo di una centrale da 1700 MW è stimato in circa 2 miliardi di dollari. La loro costruzione richiede di soddisfare molti criteri di sicurezza, e per ottenere i permessi di costruzione può essere necessario anche un decennio, a cui si devono aggiungere almeno cinque anni per la costruzione vera e propria. Pertanto, occorre un investimento sul lungo termine per tener conto del lungo periodo di gestazione del progetto: 15 anni. Inoltre, l'opinione pubblica è spaventata dai problemi della sicurezza delle centrali, della gestione dei rifiuti radioattivi, dello smantellamento degli impianti vecchi, della loro protezione da eventuali attacchi terroristici, dal rischio della proliferazione di armi nucleari.
Per quanto riguarda la sicurezza, il disastro di Chernobyl è ancora ben impresso nella mente delle persone, e le conseguenze della contaminazione sono ancor oggi oggetto di discussione. I reattori statunitensi ed europei sono fondamentalmente più sicuri, ma nessuno è immune dalla possibilità di incidenti, o anche di attacchi terroristici. Anche il problema dello smaltimento delle scorie è un altro motivo di preoccupazione, e si aggiunge al problema dello smantellamento degli impianti vecchi, estremamente costoso (si stima un costo di circa 500 milioni di dollari per impianto).
Ma c'è un altro grosso problema da tenere in considerazione: come si è visto, i Paesi in via di sviluppo (soprattutto Cina e India, ma anche Russia, Brasile, Iran, Pakistan) stanno investendo molto nella costruzione di nuovi centrali nucleari. La minore burocrazia e la maggiore autorità dei governi centrali rendono i tempi di costruzione minori in questi Paesi rispetto a quanto avviene in Occidente. Anche altri Paesi (Giappone, Canon, Corea del sud, Finlandia) hanno comunque in programma la costruzione di nuovi impianti. Con queste premesse, un problema serio che si pone è quello dell'approvvigionamento del combustibile necessario: l'uranio. Infatti, le riserve mondiali di uranio non sono enormi, tant'è vero che, al momento, circa un quarto della domanda mondiale viene soddisfatta grazie al riprocessamento delle armi nucleari in sovrannumero. Il mercato dell’uranio ha mostrato una crescita dei prezzi ragguardevole negli ultimi anni, se è vero che, nel 2002, una libbra di uranio costava soltanto 9.5 dollari, mentre nell’ultimo anno ha oscillato tra 60 e 120 dollari, con un valor medio di 90 dollari (dati da Cameco). Normalmente, il mercato è un buon indice del rapporto tra la domanda e l'ammontare delle riserve, e il segnale fornito dall'andamento del prezzo dell'uranio denota chiaramente che anche per questo elemento si sta raggiungendo il picco di produzione. Tenendo conto della rapida crescita del numero delle centrali nucleari nel mondo, risulta prevedibile che tra pochi anni i costi di produzione dell'elettricità mediante le centrali nucleari potrebbero diventare molto alti.
A questo punto, forse non è
più così sicuro che il mondo stia avviandosi sulla strada
della terza rivoluzione energetica, quella del nucleare. Forse la terza
rivoluzione energetica riguarderà più da vicino le
energie rinnovabili.
 Il funzionamento di una macchina a vapore (Fonte: Wikipedia) |
 La macchina a vapore di Watt (Fonte: Wikipedia) |
 I motori ad accensione comandata sono suddivisi in base alla modalità con cui è completato il ciclo operativo, ovvero la successione periodica di fasi che il fluido operatore compie nel motore. Nel motore a quattro tempi, i tempi sono: 1=Aspirazione, 2=Compressione, 3=Combustione ed Espansione, 4=Scarico (Fonte: Wikipèedia). |
 Nei motori ad accensione spontanea, come questo in figura, uno dei primi motori Diesel, l'accensione della miscela aria – carburante avviene per compressione e non viene provocata da una scintilla o altro agente esterno, come per i motori alimentati a benzina (Fonte: Wikipedia). |
 Pompa petrolifera di Sarnia, Ontario (Canada), 2001 (Fonte: Wikipedia) |
 Un’immagine dei moderni reattori nucleari francesi, dislocati a pochi passi dal confine italiano (Fonte: Galileo) |
 Il picco del petrolio secondo la legge di Hubbert (Fonte: Wikipedia) |
  Il prezzo dell'uranio negli ultimi anni (fonte: Cameco) |
 Il libro di Jams Lovelock su Gaia (Fonte: Amazon). |
 Il libro di Tim Flannery "The weather makers" (Fonte: Amazon). |