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ENERGIA – SCENARIO MONDIALE————

Ing. Andrea Nicolini

Università degli Studi di Perugia

UNITA’ DI MISURA

NEL SISTEMA INTERNAZIONALE SI L'UNITÀ DI MISURA DELL'ENERGIA È IL Joule (IN SIMBOLO “J”).

Altre unità di misura

kilowattora (consumo di energia elettrica) 1 kWh = 3,6·106 JTep = Tonnellata equivalente di petrolio, indica la quantità di energia termica ottenibile bruciando una tonnellata di petrolio (1 Tep = 42·109 J)Caloria (o piccola caloria) = unità utilizzata in termodinamica (1 cal = 4,186 J)CALORIA (o grande caloria) = unità di energia riferita solitamente ai cibi, ma molto usata anche in termoidraulica (1 CAL = 4186 J)Btu = British thermal unit, utilizzata nel Regno Unito e per le macchine frigorifere (1 Btu = 1055 J)eV = utilizzata in Fisica atomica e subatomica (1eV = 1,602176565 x 10-19J)

• FATTORI DOMINANTI DEL PANORAMA ENERGETICO MONDIALE• CRESCITA ECONOMICA• CRESCITA DELLA POPOLAZIONE• PREZZI• CO2 PRICING

• DOMANDA E OFFERTA DI ENERGIA PRIMARIA• RISERVE• PRODUZIONE• CONSUMO

• DOMANDA DI ENERGIA FUTURA• NUCLEARE• COMBUSTIBILI FOSSILI• FONTI RINNOVABILI

INDICE

CRESCITA ECONOMICA

La crisi economica del 2008-2009 ha segnato profondamente il panorama energetico mondiale

Dopo qualche anno dall’inizio della crisi finanziaria:• Dubbi sulla sostenibilità del recupero dell’economia globale• I governi si sono allontanati dalle scelte in merito di politica energetica e

ambientale

La domanda di energia segue marcatamente l’andamento del PIL (Prodotto Interno Lordo)

Variazioni economiche riduzione o aumento dell’uso dell’energia

CRESCITA ECONOMICA

Fonte: ExxonMobil 2015 Outlook for Energy

* Mexico and Turkey included in Key Growth Countries

GDP = Gross Domestic Product

CRESCITA ECONOMICA

Intensità Energetica Globale

PIL (Prodotto Interno Lordo) Intensità energetica globale (MJ/$)

Quantità di energia necessaria per produrre un’unità di PIL

Tra il 2009 e il 2035: Riduzione dell’intensità energetica

• 31÷36 % (senza applicare o modificando parzialmente le politiche energetiche attuali )

• 44% (se verrà raggiunto l’obiettivo di contenere il riscaldamento globale entro i 2°C)

• Diminuzione accertata del 32% tra il 1971 ed il 2012

CRESCITA ECONOMICA

Current Policies Scenario = politiche al 2011 rimangono costanti

Fonte: IEA World Energy Outlook 2011

New Policies Scenario = si tiene in conto le intenzioni dei governi

Trend della domanda di energia primaria

450 Scenario = politica in grado con il 50% di possibilità di limitare l’incremento di temperatura di 2°C

CRESCITA ECONOMICA

Fonte: IEA World Energy Outlook 2011

Variazione Percentuale dell’intensità di energia primaria tra il 2009 e il 2030

CRESCITA ECONOMICA

Fonte: BP Statistical Review of World Energy 2015

Crisi Finanziaria – prima ripresa

Il consumo di energia primaria è sceso dell’1,1% tra il 2008 e il 2009 la prima significativa riduzione dal 1981

• Poi segnale di ripresa nel 2010: + 5,6% (dal 2009)• nel 2014 c’è stata una crescita del 0.9%. Questo è il tasso più lento di

crescita dal 1998 a parte il declino dovuto al picco di crisi finanziaria.• La crescita 2014 è stata inferiore alla media in tutte le regioni ad

eccezione del Nord America e Africa.• Tutti i carburanti, eccetto il nucleare, sono cresciuti anche se a tassi

inferiori alla media.• Il petrolio rimane il combustibile più utilizzato a livello mondiale.• Idroelettrico e altre fonti rinnovabili hanno raggiunto quote record del

consumo globale di energia primaria (6.8% e 2.5%, rispettivamente).

CRESCITA ECONOMICA


World consumptionMillion tonnes oil equivalent

CRESCITA ECONOMICA

CRESCITA DELLA POPOLAZIONE

Livello della popolazione :• effetto diretto sull’entità della domanda di energia• effetto indiretto sulla crescita economica e lo sviluppo tecnologico• Popolazione in età da lavoro (18-65 anni) è alla base della crescita economica

La crescita della popolazione interessa i Paesi Non-OECD, soprattutto Asia e AfricaLa popolazione dell’OECD cresce, ma solo dello 0,6% annuo

Popolazione mondiale:2015: 7,3 miliardi2035: 8,7 miliardiTasso di crescita annua: circa 1%


Tasso di urbanizzazioneÉ un fattore determinante della domanda di energiaGli abitanti delle città nei paesi sviluppati tendono ad avere redditi più alti e migliori accessi ai servizi energetici

Ad oggi: chi risiede nelle aree del mondo meno sviluppate (più del 20% della popolazione mondiale) non ha ancora accesso ai servizi energetici (es. energia elettrica)

L’energia destinata alle città trasformerà l’uso stesso dell’energia.Nel tempo si ridurrà la differenza tra zone urbane e rurali (tenderanno a fruire degli stessi servizi energetici)


Popolazione Urbana Mondiale 1950,2010,2050 (proiezione)


Tasso di urbanizzazione2040 2,8 miliardi di famiglie nel mondo (+50% del 2010)

Bisogno di energia per consumi domestici (illuminazione, riscaldamento, cottura, acqua calda e refrigerazione)

La crescita sarà particolarmente forte in Africa, Cina, India e America Latina

La crescita globale delle famiglie sarà compensata dai miglioramenti nell’efficienza energetica residenziale


Tasso di urbanizzazione


Non è quella residenziale la richiesta primaria

Domanda di Energia Primaria per settore (1015 Btu)


PREZZI DELL’ENERGIA

Gli attuali prezzi dell’energia influenzano:

1. Quanto combustibile verrà consumato

2. Quanto vale la pena investire nel miglioramento dell’efficienza energetica di una particolare tecnologia

PREZZI DELL’ENERGIA: PREZZO DEL PETROLIO

I prezzi sono cresciuti a partire dalla metà del 2010.

Causa: • Perdita della produzione in Libia• Preoccupazioni che le rivolte nel MENA si estendano ad altri maggiori

Paesi produttori

E’ previsto che i prezzi continueranno a crescere «più o meno» costantemente fino al 2035

Fonte: IEA Oil Market Report – 2012

PREZZI DELL’ENERGIA: PREZZO DEL PETROLIO

Anomalia: nel 2014 croIlo dei prezzi.

Possibili cause: • Aumento produzione (soprattutto USA con produzione da sabbie

bituminose)• Riduzione generale dei consumi (anche da paesi come la Cina da cui si

aspettava un boom)

Fonte: IEA Oil Market Report – 2015

PREZZI DELL’ENERGIA: PREZZO DEL GAS NATURALE

L’attuale prezzo del gas è condizionato dalla differenza nei meccanismi di pricing nei vari Paesi.

Paesi OECD: è correlato al prezzo del petrolio

Clausole di indicizzazione nei contratti di fornitura a lungo termine

Concorrenza tra i produttori di gas e petrolio nella produzione di potenza


CO2 PRICING

Influenza le decisioni sugli investimenti nel settore energetico (influenza i costi dei combustibili):• EU ETS (Emission Trading System), in via di riformaPrezzi dei certificati più bassi del previsto (media 5,90 euro nel 2014, comunque in aumento del +34% rispetto all’anno precedente)

Fonte: GSE

CO2 PRICING

Influenza le decisioni sugli investimenti nel settore energetico (influenza i costi dei combustibili):

• Carbon Tax (per settori dove non si applica ETS, quindi non a impianti di combustione oltre 20 MW, raffinerie, cokerie, impianti di produzione e trasformazione dei metalli ferrosi, industria dei prodotti minerali di particolare taglia e quanto non compreso nell’all.1 della Direttiva 2003/87/CE)

Tassa pari a € 20/tonCO2 emessa nel 2010 in Europa (Finlandia prima ad introdurla).

La tassa dove applicata potrebbe aumentare (dipende dalle politiche energetiche)

CO2 PRICING

Le politiche di sensibilizzazione all’efficienza energetica dovrebbero comunque produrre una riduzione delle emissioni.


CO2 PRICING (EMISSIONI ATTUALI)

SCENARIO ATTUALE

Eventi che hanno influenzato il panorama energetico mondiale:

• Instabilità e rivolte nel Medio-Oriente e Nord Africa (MENA) del 2011

• Incidente nucleare di Fukushima e dubbi sul nucleare

• I combustibili fossili mantengono un ruolo dominante nel settore energetico

• Parziale allontanamento dalle politiche ambientali

• Dubbi sull’affidabilità delle forniture energetiche

• Trend crescente di Cina e Russia

DOMANDA E OFFERTA DI ENERGIA PRIMARIA

Riserve, Produzione e Consumo

1. PETROLIO

2. CARBONE

3. GAS NATURALE

4. URANIO

5. RINNOVABILI

1. PETROLIO: LA DOMANDA E I CONSUMI


Il consumo globale è aumentato di 840.000 b/d, con le economie emergenti in prima fila; la Cina ha registrato un aumento inferiore alla media, ma ha ancora rappresentato il più grande incremento di consumi (+392 kb/d).


Fonte: IEA Oil Market Report 2015

1. PETROLIO: LE RISERVE


Le riserve mondiali accertate di petrolio ammontano a 1700.1 miliardi di barili a fine 2014 (sufficienti alla produzione mondiale per 52.5 anni).

Incrementi significativi dall'Arabia Saudita (1,1 miliardi di barili), maggior calo dalla Russia, dove le riserve sono diminuite di 1,9 miliardi di barili. I Paesi OPEC continuano a detenere la maggioranza delle riserve mondiali, che rappresenta il 71,6% del totale mondiale.

Sud e Centro America continuano a tenere il più alto rapporto R/P (Riserve/Produzione), più di 100 anni.

Nell’ultimo decennio, le riserve certe mondiali sono aumentate del 24%, con oltre 330 miliardi di barili.

Stato Riserva accertata Anno 2014 (migliaia Mb)

% sul totale

Venezuela 298.3 17.5%

Ar.Saudita 267.0 15.7%

Canada 172.9 10.2%



Rapporto R/P (in anni)

1. PETROLIO: LA PRODUZIONE


La produzione di petrolio ha superato il consumo nel 2014 ed è cresciuta di 2,1 Mb/d. La crescita ha riguardato i paesi non-OPEC (in particolare USA con 1,6 Mb/d, record storico).

Produttore Produzione Anno 2014 (kb/d)

% incremento rispetto 2013

USA 11644 +15.9%

Ar.Saudita 11505 +0.9%

Russia 10838 +0.6%

1. PETROLIO: GLI SCAMBI


56736 kb/d importati, di cui 12601 in Europa, 9221 in USA, 4333 in Giappone.

Tra gli esportatori, 19761 kb/d dal Medio Oriente (34.8% del totale).

2. CARBONE: LA DOMANDA E I CONSUMI


Il consumo globale nel 2014 è aumentato di appena 14.8 Mtep (+0.4%), con il maggiore incremento per l’India (+11.1%) e la maggiore riduzione per l’Ucraina (-20.2%).

2. CARBONE: LA DOMANDA E I CONSUMI


2. CARBONE: LE RISERVE


Le riserve mondiali accertate di carbone ammontano a 891531 Mton a fine 2014 (sufficienti alla produzione mondiale per 110 anni, il maggior valore R/P per tutti i combustibili).

L'Europa e Eurasia detengono le maggiori riserve certe e hanno il più alto rapporto R/P (268 anni), a fronte di 248 anni per il Nord America. Il più basso rapporto R/P è in Asia-Pacifico (51 anni).

Stato Riserva accertata Anno 2014 (Mton)

% sul totale

USA 237295 26.6%

Russia 157010 17.6%

Cina 114500 12.8%

2. CARBONE: LA PRODUZIONE


La produzione di carbone è scesa del 0.7% nel 2014. L’India ha avuto il maggior incremento di produzione (+6.4%), la Cina (-2.6%) il maggior decremento.

Produttore Produzione Anno 2014 (Mtep)


Cina 1844.6 -2.6%

USA 507.8 1.4%

Indonesia 281.7 +2.0%

3. GAS NATURALE: LA DOMANDA E I CONSUMI


La crescita dei consumi nel 2014 è stata inferiore alla media in tutte le regioni ad eccezione del Nord America e Medio Oriente. Gli Stati Uniti (+ 2.9%) hanno registrato la maggiore crescita dei consumi nel mondo, mentre l'Unione europea ha avuto il più grande declino (-11,6%, record).

3. GAS NATURALE: LA DOMANDA E I CONSUMI


3. GAS NATURALE: LE RISERVE


Le riserve mondiali accertate di gas naturale ammontano a 187100 1012m3 a fine 2014 (sufficienti alla produzione mondiale per 54.1 anni).

Le riserve certe sono aumentate del 0,3% rispetto a fine 2013. L’aumento in Russia (+0.4 1012m3), Azerbaigian (+0.3 1012m3) e Stati Uniti (+0.2 1012m3) ha rappresentato tutto l'aumento lordo delle riserve certe mondiali nel 2014.

Stato Riserva accertata Anno 2014 (1012m3)

% sul totale

Iran 34.0 18.2%

Russia 32.6 17.4%

Qatar 24.5 13.1%

3. GAS NATURALE: LA PRODUZIONE


La produzione mondiale di gas naturale è aumentata del 1.6% nel 2014, quattro volte il tasso di crescita dei consumi globali (+0.4%). La crescita della produzione è stata inferiore alla media in tutte le regionitranne il Nord America.

Produttore Produzione Anno 2014 (Mtep)


USA 668.2 6.1%

Russia 520.9 -4.3%

Qatar 159.5 0.4%

3. GAS NATURALE: GLI SCAMBI


663.9 Mm3 importati per gasdotto, 333.3 Mm3 importati come LNG.

Maggior esportatore per gasdotto la Russia (187.4 Mm3), come LNG il Qatar (103.4 Mm3).

4. URANIO: RISERVE

Fonte: World Nuclear Association

4. URANIO: PRODUZIONE

Fonte: World Nuclear Association

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013Australia 7572 8982 9516 7593 8611 8430 7982 5900 5983 6991 6350Brazil 310 300 110 190 299 330 345 148 265 231 198Canada 10457 11597 11628 9862 9476 9000 10173 9873 9145 8998 9332China 750 750 750 750 712 769 750 827 885 1500 1450Czech Rep 452 412 408 359 306 263 258 254 229 228 225Germany 104 77 94 65 41 0 0 0 52 50 27India 230 230 230 230 270 271 290 400 400 385 400Kazakhstan 3300 3719 4357 5279 6637 8521 14020 17803 19451 21317 22567Malawi 0 0 0 0 0 0 104 670 846 1101 1132Namibia 2036 3038 3147 3077 2879 4366 4626 4496 3258 4495 4315Niger 3143 3282 3093 3434 3135 3032 3243 4198 4351 4667 4528Pakistan 45 45 45 45 45 45 50 45 45 45 41Romania 90 90 90 90 77 77 75 77 77 90 80Russia 3150 3200 3431 3430 3413 3521 3564 3562 2993 2872 3135South Africa 758 755 674 534 539 655 563 583 582 465 540Ukraine 800 800 800 800 846 800 840 850 890 960 1075USA 779 878 1039 1692 1654 1430 1453 1660 1537 1596 1835Uzbekistan 1589 2016 2300 2270 2320 2338 2429 2400 3000 2400 2400Total 35565 40171 41712 39700 41260 43848 50765 53746 53989 58391 59630

Produzione (tonnellate di Uranio)Il 64% della produzione mondiale di uranio deriva dalle miniere di Kazakistan (38%), Canada (15.5%) e Australia (10.5%)

4. URANIO: CONSUMO


La produzione di energia nucleare mondiale nel 2014 è aumentata del 1.8%, significativamente maggiore rispetto alla media degli ultimi 10 anni di -0.8%. Aumenti in Corea del Sud, Cina, Francia e Nord America più che compensato i cali in Giappone, Belgio e Regno Unito.

4. URANIO: CONSUMO

Nel mondo, vengono consumate circa 60000 tonnellate di uranio all’anno, destinate soprattutto ai reattori convenzionali.

Si stima che le attuali riserve di uranio potranno soddisfare larichiesta per altri 80 anni.

Il mercato dell'uranio si sta riprendendo: dopo il crollo in seguito all'incidente di Fukushima, la conferma dei grandi programmi nucleari in India e in Cina fa prevedere che la richiesta aumenterà nel prossimo futuro:

• La produzione nucleare dell'India aumenterà di 13 volte entro il 2030

• Notevoli anche le previsioni per la Corea del Sud: entro il 2024 la potenza nucleare sarà almeno raddoppiata, arrivando a 36000 MW

5. ENERGIA RINNOVABILE: CONSUMO


La produzione idroelettrica globale è cresciuta del 2.0% nel 2014, una crescita più lenta rispetto ai due anni precedenti e al di sotto della media a 10 anni del 3.3%. Quasi tutta la crescita globale è dovuta alla Cina (aumento del 15.7%). Ciò è stato parzialmente compensato da grandi declini in Brasile, Turchia, Nord America e Russia.

5. ENERGIA RINNOVABILE: CONSUMO


Le altre energie rinnovabili in potenza sono cresciute del 12.0%, il tasso più basso di crescita dal 2006. Tuttavia le energie rinnovabili hanno continuato ad aumentare la loro quota di produzione di energia elettrica, pari al 6.0% dell'energia elettrica mondiale.

L’area Asia-Pacifico ha contribuito al più grande incremento di crescita, guidata dalla Cina, mentre l'Africa ha registrato il tasso di crescita più veloce. Europa e Eurasia continuano a guidare in termini di quota di produzione di energia elettrica, con fonti rinnovabili non idroelettriche ora pari a quasi il 17% della produzione di energia dell'UE.

DOMANDA DI ENERGIA FUTURA

• NUCLEARE

• COMBUSTIBILI FOSSILI

• RINNOVABILI

LO SVILUPPO DEL NUCLEARE

LA POTENZA NUCLEARE OGGI

Reattori operativi a Giugno 2015: 438 in 31 paesi con una potenza elettrica cumulata di 379 GW.

Forniscono oltre l'11% dell'energia elettrica mondiale.

Gli impianti operativi in USA (100), Francia (58) e Giappone (48) sono 206.

Reattori in costruzione: 67 con una potenza elettrica cumulata di 65 GW.Di questi ben 24 in Cina, 9 in Russia, 6 in India.

Tempo di vita medio degli impianti: 30 anni

Fonte: IAEA Pris Information System

PRIMA DI FUKUSHIMA: PREVISIONI AL 2050

Consumo di uranio (ton): 5,6 milioni

Potenza installata (GW)Ipotesi 1. Senza introdurre nuove politiche energetiche: 610Ipotesi 2. Riduzione delle emissioni di CO2 della metà rispetto al livello registrato nel 2005: 1200

INCIDENTE DI FUKUSHIMA

Giappone:• Perdita di 9.7 GW di potenza nucleare• Viene bloccato anche l’impianto di Hamaoka: persi altri 3.6 GW di

potenza• Aumenta la dipendenza a breve termine dalle altre fonti fossili

(carbone, gas, petrolio)• Domanda di petrolio in Giappone per il settore della potenza nel

2011: 230 barili al giorno• Domanda di GNL in Giappone per il settore della potenza nel 2011:

10 miliardi di metri cubiNel Mondo:• L’impatto sul mercato del gas e petrolio è stato limitato perché i

volumi coinvolti non sono così elevati rispetto alla fornitura totale mondiale

• L’incidente di Fukushima ha contribuito ad incrementare la pressione sui prezzi dell’energia, ma non così tanto come altri fattori (es. le rivolte nel MENA, stop dell’importazione libica ecc.)

PREVISIONI 2010-2035

Come cambierebbe lo scenario energetico mondiale se ci fosse un basso contributo del nucleare?

Scenario previsto (2010-2035):• Paesi OECD: non vengono costruiti ulteriori reattori dopo quelli già

realizzati• I reattori costruiti prima del 1980 vengono ritirati dopo un tempo di

vita di 45 anni• I reattori costruiti dopo il 1980 vengono ritirati dopo un tempo di vita

di 50 anni

TENDENZE FUTURE (2040)Petrolio• +30 % della domanda rispetto al 2010 (soprattutto diesel e jet fuel)• Rimane la fonte di energia principale• Verso l’Età dell’Oro del Gas naturale• Spostamento verso tecnologie low-carbon Il gas naturale

diventa il secondo combustibile più richiestoCarbone• La domanda raggiunge il picco nel 2025 per poi diminuire in

risposta al miglioramento delle tecnologie low-carbon (anche in Cina)

• Soprattutto nei paesi OECDNucleare• + 2.3% all’ anno• Tale incremento è condizionato dall’incidente di Fukushima del

2011Crescita notevole di rinnovabili (limitata per solare e eolico da intermittenza e costi)

TENDENZE FUTURE


Crescita annua

IL FUTURO DEL GAS NATURALE

Oggi:il gas non convenzionale ammonta al 50% delle riserve disponibili di gas naturaleÈ geograficamente più diffuso del gas convenzionale.

2040:la quota di gas non convenzionale sulla produzione complessiva di gas aumenta sino a rappresentare 1/5 del totale, nonostante la velocità di sviluppo vari significativamente da regione a regione.

Un’età dell’oro del gas (domanda prevista in crescita anche del 65% rispetto al 2010) richiederà un elevato livello tecnologico.

É la più pulita tra le fonti fossili ma il suo maggiore consumo (senza il supporto di tecnologie di stoccaggio e cattura dell’anidride carbonica - CCS) non sarà di per sé sufficiente ad indirizzare il mondo lungo un percorso di emissioni coerente con l’obiettivo di limitare l’aumento della temperatura media mondiale entro i 2°C.

IN CONCLUSIONE

Scenari futuri (2035-2040)Cresce la domanda di energia nonostante le variazioni nel panorama economico.

I paesi non-OCSE (guidati da Cina e India) rappresentano il 90% della domanda futura.

Un futuro senza nucleare comporterebbe un maggiore sfruttamento delle fonti rinnovabili, con un conseguente miglioramento di efficienza delle attuali tecnologie.

Allo stesso tempo però aumenterebbe anche il consumo di fonti fossili per compensare la maggiore richiesta di energia nel breve termine.

Politica energetica-ambientale UE (Pacchetto Clima-Energia 20-20-20)

1. - 20% nei consumi energetici complessivi (rispetto al livello tendenziale)

2. 20% di fonti rinnovabili nei consumi energetici per usi finali

3. - 20% nelle emissioni di gas ad effetto serra (rispetto al 1990)

Obiettivi al 2020: 20-20-20 (già praticamente raggiunti)

Obiettivi al 2030 definiti a ottobre 2014: 40-27-27

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