sabato, maggio 24, 2008

La storia del mondo riassunta in un solo grafico

da The Oil Drum
"Coal": carbone; "domestic oil": petrolio nazionale; "nuc": nucleare "firewood": legna da ardere; "hydro" : idroelettrico; "windmill": eolico; "p.voltaic": fotovoltaico. Scala delle X: energia in exajoules, scalla delle Y, resa energetica dell investimento, EROI


Guardate il grafico qui sopra, dovuto a Charles Hall e pubblicato su "The Oil Drum". Riassume in un'unica immagine tutto il problema che ci troviamo di fronte. Tutti parlano di "esaurimento del petrolio" ma non è quello il problema. Il problema è quello che vedete: non si esaurisce niente ma la resa energetica (EROI o EROEI) sta calando.

La resa energetica si definisce come il rapporto fra l'energia prodotta e l'energia investita in un certo impianto o tecnologia durante tutta la sua vita operativa. Occorre energia per costruire l'impianto, manutenzionarlo, e fornire combustibile. Se ci vuole più energia per queste cose di quanta l'impianto non possa produrre, (ovvero EROI minore di 1), allora non serve a niente.

Charles Hall, professore di economia all'università di New York, ha preparato questo grafico come riassunto di una revisione completa degli EROI di tutte le tecnologie energetiche note. Lo ha presentato con il valore dell'EROI sull'asse Y e la quantità totale di energia prodotta al mondo sull'asse X. Le tecnologie migliori sono quelle che stanno più in alto nell'asse delle Y, ovvero quelle che hanno l'EROI maggiore. Le tecnologie più importanti sono quelle che stanno molto a destra sull'asse delle X. Esaminando il diagramma, vediamo una serie di cose estremamente interessanti.

La prima è a proposito del petrolio che, negli anni 1930 negli Stati Uniti, aveva la resa energetica massima osservata nella storia per qualsiasi tecnologia energetica: circa 100. Notate anche come questa resa sia calata nel tempo. Negli anni '70 era già sotto il valore di 40. Oggi è scesa sotto il valore di 20 e possiamo presumere che continui a scendere. Questi valori sono solo per gli Stati Uniti ma possiamo presumere che la stessa tendenza sia in atto in tutto il mondo. In altre parole, il petrolio sta terminando il suo ciclo non perché non ci sia più petrolio da estrarre, ma perché la resa energetica sta scendendo sotto valori interessanti.

Cosa troviamo al posto del petrolio? Vediamo che l'EROI del gas naturale è leggermente superiore a quello del petrolio ed è probabilmente per questa ragione che si tende a sostituire il petrolio con il gas; ma la resa del gas è comunque bassa. Molto migliore sembra essere quella del carbone ma, attenzione, la resa del carbone dipende criticamente dalla distanza alla quale viene trasportato. Se si costruisce una centrale elettrica sopra la miniera di carbone, allora la resa è buona. Ma se lo si deve mettere su un treno e trasportare a lunga distanza, la resa scende drammaticamente. Quindi, non vi aspettate miracoli dal carbone per un paese, come l'Italia, che non ha carbone sul territorio nazionale. E questo non tiene conto dei danni all'atmosfera che fa il carbone, come pure del fatto che la resa energetica del carbone scende drammaticamente se si inseriscono nel calcolo i costi per il sequestro geologico del biosssido di carbonio emesso. In un puntino in basso a sinistra, trovate le sabbie bituminose: un valore dell'EROI ben sotto l'unità; da non pensarci neanche.

Per quanto riguarda le tecnologie non basate sui fossili, vediamo che la migliore è nettamente l'idroelettrico. Ma notate anche che la quantità di energia prodotta dall'idroelettrico è modesta: purtroppo esiste soltanto un potenziale limitato per l'energia elettrica nel mondo. Lo stesso vale per la legna da ardere, che rende bene in quanto tale, ma che non può fare più di tanto semplicemente perché non ci sono abbastanza alberi. Scendendo giù nella scala dell'EROI, troviamo l'eolico come la migliore delle rinnovabili. Segue il tanto decantato nucleare, che rende piuttosto poco nel complesso. Circa alla stessa altezza del nucleare troviamo il fotovoltaico che però ha il vantaggio di essere una tecnologia giovane e in pieno corso di miglioramento. Per quanto riguarda biodiesel e bioetanolo, siamo su valori bassissimi; probabilmente nettamente inferiori a 1. Neanche lontanamente da pensarci.

Il grafico di Hall contiene anche alcune "chicche" interessantissime. Notate la linea orizzontale tratteggiata in basso, definita come "limite necessario per la civilizzazione". Non si sa quale sia esattamente il valore dell'EROI corrispondente a questa linea, ma è chiaro che ogni civilizzazione ha bisogno di un certo surplus energetico per esistere. Niente surplus, niente civilizzazione. Per il petrolio, gas e altre cose, ci stiamo pericolosamente avvicinando a quello che potrebbe essere il limite minimo di sopravvivenza. Notate anche le linee tratteggiate verticali. Quella più a sinistra è il "potenziale delle foreste" ovvero il limite massimo di energia che potremmo produrre sfruttando le foreste in modo sostenibile. Vedete che è molto basso; impossibile pensare a una civilizzazione come la nostra basata soltanto sulla biomassa. La linea verticale più a destra, invece, è l'energia totale connessa a tutta la fotosintesi terrestre. Notate come i consumi degli Stati Uniti, da soli, sono oltre quel limite. Quando si dice insostenibilità!

Il grafico ci riassume con molta chiarezza gli eventi degli ultimi decenni: il declino del petrolio, il parziale ritorno del carbone, la difficoltà per tecnologie come il nucleare e le rinnovabili di soppiantare il petrolio e gli altri fossili. Nel futuro, le stesse tendenze si faranno sempre più nette e già ora i tempi sembrerebbero maturi per sostituire i fossili con un misto di nucleare e di rinnovabili. Il problema è che abbiamo cominciato tardi. Abbiamo aspettato che l'EROI dei fossili scendesse a livelli tali da rendere assolutamente necessaria la sostituzione. Ma, allo stesso tempo, in questa fase abbiamo bisogno di energia dai fossili per rimpiazzare i fossili. Con l'EROI in picchiata, però, questa energia diventa sempre più cara e questo ci mette in difficoltà. Faremo in tempo a sostituire i fossili, o il nostro destino sarà scendere sotto quella linea di "minimo indispensabile per la civilizzazione"? Ancora ce la potremmo fare, forse........


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8 commenti:

MaRaNtZ ha detto...

Davvero non ci resta che sperare nella provvidenza o in qualche ingegnere asiatico che non tiri fuori un coniglio dal cappello con una soluzione innovativa che prima non c'era. Semmai dovessimo cavarcela solo e soltanto con quello che c'è, sono convinto che pur di non spegnere le luci sulla civiltà si scieglerà quello che sembra il male minore: chissenefrega dei cambiamenti climatici, consumiamo quello che ci rimane per fare centrali a carbone, nucleare, e se ci rimane ancora qualcosa magari qualche campo eolico. Credo purtroppo che il solare decollerà, paradossalmente, esclusivamente nelle nazioni molto povere, per utilizzo individuale, mantre noi belli ricchi e pasciuti ritarderemo principi di generazione distribuita dell'energia fino all'orlo del baratro energetico.

Gio ha detto...

Grafico interessante. Lo sarebbe ancora di piu' avere il percorso storico delle varie risorse sul grafico (ammesso che tali valori esistano e siano facilmente reperibili). Potrebbe magari dare un'idea visuale di quanto rapidamente stanno crescendo le rinnovabili e calando le fossili.

Ugo Bardi ha detto...

I grafici storici sull'evoluzione dell'EROI per il petrolio ci sono; cerca Cutler Cleveland (un allievo di Hall) su internet

Lorenzo ha detto...

Ma se le sabbie bituminose hanno un EROEI nettamente minore di 1 perchè il Canada ed altri paesi (tra cui sembra voglia entrare anche l'ENI) estraggono petrolio da queste? Potrei capire i biocarburanti che godono di notevoli sovvenzioni, ma non credo che le sabbie bituminose vengano sovvenzionate.

nicolò ha detto...

Questo è sicuramente il grafico più interessante ed importante per capire il problema energetico attuale. Come dice Ugo la situazione Americana (e quindi quella mondiale) viene qui perfettamente delineata.
Purtroppo questa situazione è tutt'altro che rosea, certo mi piacerebbe capire la storia dell'EROI anche del gas e del carbone, non solo del petrolio, se ci sono dati disponibili. Il concetto comunque è chiaro: Il tempo delle vacche grasse è passato!
L'EROI di tutti i combustibili fossili sta scendendo, e le alternative sembrano difficili da trovare.
Mi sembra che si prospettino due scenari. Con il diminuire della resa dell'estrazione petrolifera (sempre più difficile), si sta osservando un graduale passaggio al gas, e dopodichè tutto sembra far presagire un incremento del carbone, sotto forma di Liquid coal o cose simili. Mi piacerebbe avere informazioni più dettagliate sul carbone. Cosa ne fermerà l'ascesa? Forse il fatto che risulta conveniente solo se lo si ha disponibile "in casa propria" in termini di economia energetica?
L'altro scenario, più auspicabile, è quello in cui ci sarà uno sviluppo delle rinnovabili e del nucleare, anche quello di terza e quarta generazione. Non capisco perchè la gente si ostini a dividersi tra nucleare e rinnovabili. Se c'è una soluzione che ci può permettere di risolvere il problema, almeno in parte, è giusto svilupparla!
La cosa importante è rendersi conto del problema ed investire nelle tecnologie che sono scientificamente più adeguate.
Non dividersi su base di presunte ideologie, come sembra accadere all'ambiente politico italiano, per cui destra=nucleare, sinistra=rinnovabili. Questa è la più grande sciocchezza che si possa fare!
Io penso che soprattutto i giovani debbano essere più consapevoli su questo argomento, cosa che invece mi sembra lontana dalla realtà, soprattutto in Italia. Adesso io sto conseguendo a Los Angeles il PhD in Fisica, e qui vedo molte idee divulgarsi tra i giovani mediante i nuovi canali informativi; ad esempio su Facebook, social network che qui negli States usano tutti, ci sono molti gruppi, con migliaia di utenti e ben organizzati, che trattano problemi interessanti, come ad esempio quello dell'energia, e cercano di informare e mobilitare i giovani per attuare diversi tipi di soluzioni.
Ora la mia idea è quella di aprire un gruppo ASPO su Facebook, che anche in Italia si sta sviluppando velocemente, per vedere se il crescente interesse nei confronti della questione energetica coinvolge (come dovrebbe) anche i giovani, cosa ne pensate?

Mi piacerebbe farlo senza parlare di complotti, ambientalismo estremo o cose simili, argomenti secondo me troppo citati quando si parla del problema energetico, che rischiano di offuscarne la credibilità al grande pubblico, ma affrontando la situazione in modo rigoroso e scientifico, basandosi sui dati che abbiamo a disposizione.

roberto ha detto...

bel grafico ma siamo sicuri che gli eroi indicati siano calcolati bene?

nicolo' parla di nucleare di terza e quarta generazione , di reattori superveloci. vorrei ricordarvi che i reattori superveloci sono anche superpericolosi perche' i tempi di reazione passano da qualche minuto a qualche secondo e se qualcosa va storto by by

roberto de falco

Pippolillo ha detto...

Ma che fine ha fatto la "fusione fredda"? Ho letto in questi giorni che vi è stato un esperimento riuscito in Giappone.
Così ho trovato questa inchiesta fatta da RAI News24 su Google Video (http://video.google.it/videoplay?docid=-3443704236322577743&hl=it) dove sembra che sia stata affossata per questioni militari o altro.
Non è che ci sarebbero stati degli sviluppi interessanti e siamo ancora qui a parlare di petrolio, carbone e scorie nucleari?

Anonimo ha detto...

pippolillo, leggevo da qualche parte la considerazione che gli scienziati che fanno ricerca sono molto competitivi fra loro e non sono necessariamente soggetti agli apparati militari. Da quello che so, un esperimento simile non avrebbe problemi a essere riprodotto in parecchi laboratori di fisica, anche senza grossi investimenti. Sono scettico riguardo al funzionamento e di questi tempi basta mettere in giro una voce e la stampa la amplifica (in periodi di crisi ci si attacca a qualunque cosa). Comunque staremo a vedere. Il fattore che rende critica la situazione è il tempo necessario a rimpiazzare le fonti fossili in esaurimento, e attualmente il fotovoltaico e l'eolico mi sembrano la soluzione più rapida.