l’energia nucleare e il clima · clima, energia, societÀ convegno organizzato...

CLIMA, ENERGIA, SOCIETÀ

CONVEGNO ORGANIZZATO DALL’ASSOCIAZIONE “GALILEO 2001”

L’ENERGIA NUCLEAREE IL CLIMAE IL CLIMAIng. Ugo SpeziaSegretario Generale Associazione Italiana Nucleare

Roma, 13-14 Ottobre 2009

POTENZIALI IMPATTI DELLE CENTRALI ELETTRICHE SUL CLIMA

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARIPOTENZIALI IMPATTI DELLE CENTRALI ELETTRICHE SUL CLIMA

Scarichi termici(vapore)

Scarichi chimici(gas-serra)

Gli impianti di generazione elettrica (di qualsiasi tipo) possono

i l d potenzialmente produrre effetti climatici

su scala globale

attraverso le emissioni chimiche (gas-serra);

su scala locale

attraverso gli scarichi termici.

Scarichi termici(acqua calda)

IMPATTO AMBIENTALE DELLE CENTRALI ELETTRICHE

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARI

Movimentazione annua di materiali, emissioni e produzione annua di rifiuti nella generazione di energia elettrica:

IMPATTO AMBIENTALE DELLE CENTRALI ELETTRICHE

energia elettrica:

Centrale nucleare da 1.000 MWe:

combustibile movimentato 20 trifiuti ad alta attività 2 trifiuti a bassa e media attività 200 t radioattività (effluenti a lunga vita) 2 GBq

2 carri ferroviari all’anno

radioattività (effluenti a lunga vita) 2 GBq

Centrale termoelettrica da 1 000 MWe (gas petrolio carbone):

100 carri ferroviari al giorno

Centrale termoelettrica da 1.000 MWe (gas, petrolio, carbone):

combustibile movimentato da 1 a 2 MtCO2 da 4 a 7 MtCO da 600 a 2 000 tCO da 600 a 2.000 tossidi di zolfo da 4.500 a 120.000 tossidi di azoto da 4.000 a 27.000 tparticolati in atmosfera da 1.500 a 5.000 tceneri da 25 000 a 100 000 tceneri da 25.000 a 100.000 tmetalli pesanti nelle ceneri da 1 a 400 tradioattività (a lunga vita) da 1 a 50 GBq

L’IMPATTO SUL MACROCLIMA GLOBALE


L’impatto sul macroclima globale è

L IMPATTO SUL MACROCLIMA GLOBALE

PRODUZIONE DI GAS-SERRA CON DIVERSE TECNOLOGIE DI GENERAZIONE ELETTRICAg

legato essenzialmente all’emissione di gas-serra.

CON DIVERSE TECNOLOGIE DI GENERAZIONE ELETTRICA(GRAMMI DI CO2 EQUIVALENTE PER KWH PRODOTTO)

Fonte: OCSE - International Energy Agency, 2002

I gas-serra sono CO2, CH4, N2O, HFC, PFC e SF6.6

Le emissioni delle centrali elettriche sono usualmente quantificate usualmente quantificate in grammi di CO2equivalente per kWh prodotto.p

GLI IMPIANTI NUCLEARI NON PRODUCONO NON PRODUCONO GAS-SERRA

GLI OBBLIGHI DI RIDUZIONE DELLE EMISSIONI


La riduzione delle emissioni di gas-serra è oggetto

GLI OBBLIGHI DI RIDUZIONE DELLE EMISSIONI

del Protocollo di Kyoto;della Direttiva 20-20-20 dell’Unione Europea.

Il Protocollo di Kyoto obbliga l’Italia a ridurre le proprie emissioni di gas-serra del 6,5% entro il periodo 2008-2012rispetto ai volumi di emissione del 1990. p

La direttiva UE 20-20-20 impone all’Italia (entro il 2020) di

ridurre del 20% l’intensità energetica rispetto al 2005;

ridurre del 13% le emissioni di gas serra rispetto al g p2005 (nei settori non ETS);

portare al 17% il contributo delle energie rinnovabili;

sostituire il 10% dei carburanti con biocombustibili.

LA RIDUZIONE DELL’INTENSITÀ ENERGETICA


L’intensità energetica totale

LA RIDUZIONE DELL INTENSITÀ ENERGETICA

INTENSITÀ ENERGETICA NEI PRINCIPALI PAESI EUROPEICONSUMO ENERGETICO COMPLESSIVO / PRODOTTO NAZIONALE LORDO energetica totale

dell’Italia è già oggi tra le più basse in Europa.

CONSUMO ENERGETICO COMPLESSIVO / PRODOTTO NAZIONALE LORDO (kg equivalenti di petrolio per 1.000 euro di PIL)

Fonte: Eurostat 2009

Ulteriori riduzioni sono conseguibili sono conseguibili solo a prezzo di profonde e costose ristrutturazioni del

i t i d t i l sistema industriale e del sistema sociale.

L’obiettivo posto dalla Direttiva 20-20 20 è 20-20 non è conseguibile.

L’INTENSITÀ ELETTRICA


L’Italia ha un’intensità

L INTENSITÀ ELETTRICA

INTENSITÀ ELETTRICA NEI PRINCIPALI PAESI EUROPEI NEL2005CONSUMO ELETTRICO COMPLESSIVO / PRODOTTO NAZIONALE LORDO un intensità

elettrica crescente ma tuttora notevolmente

CONSUMO ELETTRICO COMPLESSIVO / PRODOTTO NAZIONALE LORDO (TWh per milione di dollari di PIL a parità di potere d’acquisto)

Fonte: OCSE – International Energy Agency, 2007

inferiore a quella media dei paesi europei.

Nei prossimi anni l’intensità elettrica potrebbe diminuire solo a fronte di una prolungata stagnazione del stagnazione del PIL (cosa che nessuno può augurarsi).

LA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI GAS-SERRA

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARILA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI GAS SERRA

Il protocollo di Kyoto ha come obiettivo globale la riduzione del 5,2% delle emissioni di gas-serra totalizzate dai paesi aderenti nel 1990 entro il periodo 2008-2012:

le emissioni dei paesi aderenti erano nel 1990 pari a circa 13,7 miliardi di tonnellate all’annol’obiettivo di riduzione complessivo è dunque pari a circa 0,7 miliardi di tonnellate all’anno

Il Protocollo di Kyoto è stato ratificato da 156 paesi ed è entrato in vigore il 16.02.2005.

Ma …

solo 26 paesi hanno obiettivi di riduzione delle emissioni(23 paesi europei, gli USA, il Canada e il Giappone)

4 paesi possono mantenere costanti le emissioni(Finlandia, Francia, Nuova Zelanda, Federazione Russa)

7 paesi possono aumentare le emissioni (Australia, Grecia, Norvegia, Spagna, Portogallo, Svezia, Islanda)

per ben 119 paesi non è stato fissato alcun obiettivo di riduzione p p(fra questi tutto il Centro e Sud America, tutta l’Africa, la Cina e l’India)

LA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI GAS-SERRA


Gli obblighi di riduzione riguardano dunque solo 26 paesi sui 156 aderenti.

LA RIDUZIONE DELLE EMISSIONI DI GAS SERRA

Ne sono esenti America Centrale, America del Sud, Asia, Africa e Oceania (ovvero i 4/5 dell’umanità).

ANDAMENTO DELLE EMISSIONI DI GAS-SERRA IN EUROPA

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARIANDAMENTO DELLE EMISSIONI DI GAS SERRA IN EUROPA

Numeri indice 1996

Anno di riferimento = 100

L’anno di riferimento è

il 1990 per CO2, CH4 e N2O

il 1995 per HFC, PFC e SF6p , 6

2007Sulla base del trend in atto, nel2010 le emissioni annue dell’Italiasaranno aumentate del 13%i tt l 1990 f t di rispetto al 1990, a fronte di un

obiettivo di riduzione del 6,5%.

Fonte: Eurostat, 2009

LE EMISSIONI DI GAS-SERRA IN ITALIA

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARILE EMISSIONI DI GAS SERRA IN ITALIA

Fonti di emissione Emissioni di gas-serra [Mt CO2eq]1990 (1) 2000 (1) 2010 (2)

DA USI DI FONTI ENERGETICHE 424 9 452 3 484 1DA USI DI FONTI ENERGETICHE 424,9 452,3 484,1di cui: - Industrie energetiche 147,4 160,8 170,4

- termoelettrico 124,9 140,0 150,1- raffinazione (consumi diretti) 18,0 17,4 19,2( ) , , ,- altro 4,5 3,4 1,1

- Industria manifatturiera e costruzioni 85,5 77,9 80,2- Trasporti 103,5 124,7 142,2

Ci il (i l t i i P bbli A i i t i ) 70 2 72 1 74 1- Civile (incluso terziario e Pubblica Amministrazione) 70,2 72,1 74,1- Agricoltura 9,0 9,0 9,6- Altro (fughe, militari, aziende di distribuzione) 9,3 7,8 7,6

DA ALTRE FONTI 96,1 94,5 95,6

26%

, , ,di cui: - Processi industriali (industria mineraria, chimica, …) 35,9 33,9 30,4

- Agricoltura 43,4 42,6 41,0- Rifiuti 13,7 14,2 7,5Alt ( l ti fl ti) 3 1 3 8 16 7- Altro (solventi, fluorurati) 3,1 3,8 16,7

TOTALE 521,0 546,8 579,7

(1) Emissioni per l’anno 1990 e per l’anno 2000 elaborate dal MATTM sulla base dei dati trasmessi al Segretariato della Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (IPCC) e alla Commissione europea nell’ambito della Decisione 93/389/CEQuadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (IPCC) e alla Commissione europea nell ambito della Decisione 93/389/CE.(2) Scenario tendenziale delle emissioni al 2010 elaborato dal MATTM assumendo una crescita media del PIL pari al 2% all’anno e tenendo conto delle misure già avviate o comunque decise.

IL RUOLO DELLE DIVERSE FONTI DI PRODUZIONE ELETTRICA

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARIIL RUOLO DELLE DIVERSE FONTI DI PRODUZIONE ELETTRICA

Investimenti (costi di impianto) necessari per produrre il 25% (90TWh) dell’energia elettrica prodotta nel 2007 in Italia (360 TWh) con impianti di diversa tecnologia che non emettono gas-serra.( ) p g g

Energiada produrre

Fattoredi carico

Potenzada installare

Costo unitariodi impianto

Investimentonecessario

Costodi impianto

(1) (2) (3) (4) per kWhTWh % GW €/kW Miliardi di € c€/kWh

Nucleare 90 90% 11,42 3.200 36,53 4,06Eolico 90 16% 64,21 1.200 77,05 8,56, , ,Fotovoltaico 90 8% 128,42 6.000 770,55 85,62Solare termodinamico (5) 90 20% 51,37 7.700 395,55 43,95

Note:Note:(1) Per ipotesi, E = 90 TWh, un quarto del fabbisogno elettrico nazionale (360 TWh nel 2007)(2) Fattore di carico Fc = ore di funzionamento a piena potenza / 8760 ore in un anno(3) Calcolata con la formula P = E / (8760 x Fc)(4) Valori correnti di mercato 2007(4) Valori correnti di mercato 2007(5) Dati relativi al ”Progetto Archimede” (progetto sperimentale)

Attenzione: se si installano impianti eolici o solari (fotovoltaici o termodinamici) è comunque Attenzione: se si installano impianti eolici o solari (fotovoltaici o termodinamici) è comunque necessario realizzare (e quindi sostenerne il costo) una uguale potenza di impianti nucleari o convenzionali per sopperire ai periodi di indisponibilità di sole e vento.

POSSIBILI EVOLUZIONI DEL SISTEMA ELETTRICO ITALIANO

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARIPOSSIBILI EVOLUZIONI DEL SISTEMA ELETTRICO ITALIANO

Scenari Strategia Ipotesi di copertura del fabbisogno elettrico aggiuntivo al 2016

1 +Nucleare +12,5 GW di impianti nucleari (8 reattori da 1,6 GW in 4 siti) 2 +Nucleare

+Importazioni+5,6 GW di impianti nucleari (4 reattori da 1,6 GW in 2 siti)+7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti)

3 Ri bili 29 4 GW di f i i bili (8 l l i ll l 31 12 200 id )3 +Rinnovabili +29,4 GW di fonti rinnovabili (8 volte la potenza installata al 31.12.2005, no idro)4 +Rinnovabili

+Importazioni+13,3 GW di fonti rinnovabili (4 volte la potenza installata al 31.12.2005, no idro)+7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti)

5 +Rinnovabili +8 7 GW di fonti rinnovabili (3 volte la potenza installata al 31 12 2005 no idro)5 +Rinnovabili+Nucleare+Importazioni

+8,7 GW di fonti rinnovabili (3 volte la potenza installata al 31.12.2005, no idro)+2 GW di impianti nucleari (2 reattori da 1GW in 1 sito)+7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti)

6 - Fossili -18% della produzione termoelettrica al 31.12.2005+Rinnovabili+Nucleare

+13 GW di fonti rinnovabili (4 volte la potenza installata al 31.12.2005, no idro)+12,9 GW di impianti nucleari (8 reattori da 1,6 GW in 4 siti)

7 - Fossili+Nucleare

-18% della produzione termoelettrica al 31.12.2005+11 6 GW di impianti nucleari (8 reattori da 1 4 GW in 4 siti) +Nucleare

+Importazioni+11,6 GW di impianti nucleari (8 reattori da 1,4 GW in 4 siti) +7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti)

8 - Fossili+Nucleare

-18% della produzione termoelettrica al 31.12.2005+7,9 GW di impianti nucleari (5 reattori da 1,6 GW in 3 siti)

+Rinnovabili+Importazioni

+8,7 GW di fonti rinnovabili (3 volte la potenza installata al 31.12.2005, no idro)+7,2 GW (raddoppio) importazioni elettricità nucleare (costo nuovi elettrodotti)

PERFORMANCE DEGLI SCENARI ANALIZZATI

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARIPERFORMANCE DEGLI SCENARI ANALIZZATI

Scenario Strategia Investimentitotali

Emissionievitate

Costo mediodi produzione del kWh

Costo emissionievitate

N I R F G€ M t CO2eq / anno € / kWh € / t CO2 eq

1 + = = = 28,1 51,6 0,055 544,6

2 + + = = 18,4 50,5 0,055 364,3

3 = = + = 62,4 51,6 0,062 1.209,3

4 = + + = 33,4 50,5 0,058 661,4

5 + + + = 28,3 50,4 0,057 561,5

6 + = + – 56,3 100,7 0,055 559,1

7 + + = – 31,7 99,5 0,052 318,6

8 + + + – 41,7 99,5 0,054 419,1

N = Nucleare I = Importazioni R = Rinnovabili (no idro) F = FossiliN Nucleare I Importazioni R Rinnovabili (no idro) F Fossili

Costo di produzione del kWh calcolato ai costi 2006 dei combustibili (costo medio 2006 = 0,058 € / kWh)

NUCLEARE E GAS SERRA

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARINUCLEARE E GAS SERRA

Nel 2007 il nucleare ha prodotto nel mondo circa 2.600 miliardi di kWh, che altrimenti sarebbero stati prodotti utilizzando carbone.

In tal modo nel 2007 il nucleare ha consentito di evitare l’immissione in atmosfera di 2 miliardi di tonnellate di CO2, realizzando l’equivalente di TRE PROTOCOLLI DI KYOTO.

PROTOCOLLODI KYOTO

PRODUZIONEELETTRONUCLEAREDI KYOTO ELETTRONUCLEARE

OBIETTIVI DI RIDUZIONEAL 2012

EMISSIONI EVITATENEL 2007

- 0,7 MILIARDI - 2 MILIARDIDI TONNELLATE / ANNO(-5,2% di 13,7 Gt/anno)

DI TONNELLATE / ANNO(-14,6% di 13,7 Gt/anno)

L’IMPATTO SUL MICROCLIMA LOCALE

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARIL IMPATTO SUL MICROCLIMA LOCALE

Una centrale elettrica di ultima generazione ha un rendimento complessivo massimo

ACQUAp

del 57% se a gas a ciclo combinatodel 43% se a gas, carbone o petroliodel 37% se n cleare

PRODUZIONEDI CALORE

EMISSIONICHIMICHE

ACQUA

100%del 37% se nucleare

Ciò significa che una centrale elettrica da

DI CALORE E FISICHE

GAS / VAPOREg

1.000 MWe deve scaricare nell’ambiente una potenza termica pari a

800 MWt se a gas a ciclo combinato

CICLOTERMODINAMICO

PRODUZIONE ELETTRICA

800 MWt se a gas a ciclo combinato1.300 MWt se a gas, carbone o petrolio1.700 MWt se nucleare

EMISSIONI

VAPORE37-57%

Si tratta di un vincolo termodinamico, riducibile aumentando l’efficienza degli impianti ma non eliminabile

CONDENSAZIONE EMISSIONITERMICHE

ACQUA 43-63%impianti, ma non eliminabile. ACQUA



Il calore proviene essenzialmente dal raffreddamento dei condensatori di centrale.



Il calore in eccesso (salvo diversi possibili impieghi) è normalmente trasferito all’acqua p g ) qprelevata da un corpo idrico superficiale (lago, fiume, mare).

Se le condi ioni di f n ionamento sono tali Se le condizioni di funzionamento sono tali da poter limitare a pochi gradi il salto termico tra presa e restituzione dell’acqua non sono necessari ulteriori accorgimenti. g

In caso contrario è necessario impiegare apposite torri di raffreddamento, che possono funzionarepossono funzionare

a secco (trasferendo il calore in eccesso all’aria););

a umido (smaltendo il calore in eccesso cedendolo in parte all’aria e in parte attraverso l’evaporazione di parte attraverso l’evaporazione di parte dell’acqua di raffreddamento).



Nel caso in cui si impieghi il raffreddamento diretto (senza torri) si devono rispettare i seguenti limiti:

in un fiume:la variazione massima tra le temperature medie nelle sezioni a monte e a valle dello scarico non deve superare i 3 °C;su almeno metà di qualunque sezione a valle del punto di immissione tale variazione non deve superare 1 °C.

in un lago:la temperatura massima dello scarico non deve superare i 30 °C;l'incremento di temperatura del lago non deve in nessun caso superare i 3 °C a 50 metri di distanza dal punto di immissione.

nel mare:la temperatura massima dello scarico non deve eccedere i 35 °C;alla distanza di 1 km intorno al punto di immissione

Il rispetto dei limiti di legge (che sono finalizzati a minimizzare l’impatto p

la temperatura mediata lungo la verticale non può avere un incremento superiore a 3 °C.

pbiologico) garantisce l’assenza di qualsiasi effetto climatico.



Quando i limiti non possono essere rispettati è necessario adottare le torri di raffreddamento.

Le torri a secco sono poco adatteallo smaltimento di grandi potenze allo smaltimento di grandi potenze termiche, in quanto richiedono grandi superfici di scambio termico e comportano un notevole dispendio di energia elettrica.

Le torri a umido (o torri evaporative) comunemente evaporative), comunemente utilizzate nelle centrali elettriche, hanno costi di esercizio limitati ma comportano l’evaporazione (e

L t i ti i tt l quindi la sottrazione al corpo idrico di provenienza) di una parte (5%) dell’acqua di raffreddamento prelevata che deve quindi essere

Le torri evaporative possono avere un impatto sul microclima locale attraverso la ricaduta al suolo del vapore generato e dell’acqua trascinata nel pennacchio, con conseguente formazione di nebbia, brina o ghiaccio, a prelevata, che deve quindi essere

continuamente integrata.conseguente formazione di nebbia, brina o ghiaccio, a seconda delle condizioni meteorologiche locali .



Una centrale nucleare da 1.000 MWe raffreddata con torri evaporative

ha un fabbisogno idrico di reintegro di idrico di reintegro di circa 2.000 mc/h(trascinamento ed evaporazione);

la ricaduta di acqua al suolo nella zona circostante le torri è di circostante le torri è di circa 6 mc/h;

la zona interessata dalle ricadute d’acqua ha un’estensione di alcune centinaia di metri intorno alle torri

L’impatto sul microclima locale è dunque trascurabile, se si eccettua qualche influenza nella zona più prossima alle torri, che è di norma inclusa nell’area di proprietà dell’esercentemetri intorno alle torri. che è di norma inclusa nell area di proprietà dell esercente.

CONCLUSIONI

L’IMPATTO CLIMATICO DEGLI IMPIANTI NUCLEARICONCLUSIONI

Sul piano del rapporto energia-clima:

Ammettendo (cosa della quale non sono convinto) che siano in atto variazioni climatiche imputabili all’emissione antropica di gas-serra gli impianti nucleari sono una via di gas-serra, gli impianti nucleari sono una via obbligata.Gli impianti nucleari sono infatti i soli in grado di garantire la produzione di energia elettricasu vasta scala, in modo economico ed evitando la produzione di gas-serra.L’influenza degli impianti nucleari sul microclima locale è del tutto trascurabile microclima locale è del tutto trascurabile.

Sul piano politico generale:

Ritengo che il Governo Italiano debba rinegoziare i termini di adesione al Protocollo di Kyoto e alla Direttiva 20-20-20, i cui obiettivi di riduzione dovrebbero essere determinati di riduzione dovrebbero essere determinati sulla base delle emissioni e dei consumi specifici e non assoluti. GRAZIE PER L’ATTENZIONE.

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