Un esame sulla attuale situazione energetica: realtà e prospettive.

Fra le 3:01 e le 3:28 del 28 settembre 2003 l’Italia si è trovata di fronte ad una situazione di emergenza mai sperimentata dai tempi della nazionalizzazione della rete elettrica: un black out elettrico su tutta la rete elettrica. Da quel momento in poi, superata la fase di ripristino dell’erogazione di energia, tecnici e non hanno cercato di analizzare il fatto, di comprendere le cause a partire dagli effetti prodotti o, più semplicemente, di “cavalcare” l’evento utilizzandolo come strumento per dar forza alle proprie opinioni o prese di posizione.
Tutto ciò ha sicuramente fatto nascere nell’opinione pubblica una maggiore sensibilità nei confronti di alcune questioni che coinvolgono tutti noi: la necessità di una maggiore sicurezza nella produzione di energia elettrica e, di riflesso, l’attenzione nei confronti della conseguenza più diretta di tale necessità, ovvero la diversificazione delle fonti primarie di energia, nel rispetto di uno sviluppo compatibile con l’ecosistema in cui siamo inseriti e in cui viviamo; tale sicurezza, infatti, risulta minata alla base se consideriamo l’attuale alta dipendenza dalle poche fonti di energia primaria come i combustibili fossili (in prevalenza petrolio e gas naturale), dai quali ricaviamo poco meno del 70% dell’energia elettrica che consumiamo ogni anno.
Tuttavia, ogni considerazione che può sorgere da una riflessione su quanto è accaduto non può prescindere dalla conoscenza di alcune informazioni di base, indispensabili per una più profonda comprensione dei fatti e per una più oggettiva predisposizione alla previsione di possibili scenari futuri che da tali fatti possono venire a crearsi.
Partiremo perciò dall’analisi delle motivazioni che portano a considerare l’energia elettrica come un bene tanto “delicato” da richiedere un alto livello di attenzione, per giungere infine a considerare quali provvedimenti possono essere presi per garantirne la sicurezza, con la maturità indispensabile per consentire di non perdere di vista le implicazioni che ogni scelta comporta.

Trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

Ai fini pratici, la principale caratteristica dell’energia elettrica è l’impossibilità di essere “immagazzinata” nelle quantità necessarie all’approvvigionamento continuo di elettricità, anche solo di piccole zone di un paese; ciò comporta la ricerca continua di un equilibrio fra la sua produzione e il suo consumo.
Per comprendere meglio questo concetto, proveremo a creare una sorta di parallelo fra quello che accade in una rete elettrica e ciò che avviene in una vasca piena d’acqua; tale paragone non ha in sè valore “matematico”, cioè non ha la pretesa di creare una perfetta corrispondenza fra le situazioni che fra breve saranno descritte, bensì si pone l’obiettivo di fornire un’immagine molto semplificata, che aiuti nella comprensione di concetti che possono risultare poco familiari.
Consideriamo l’intero sistema elettrico italiano come una grossa vasca piena d’acqua alla quale sono collegati dei canali, sia affluenti che effluenti; immaginiamo ora che tutti coloro che necessitano di acqua ne prelevino la quantità desiderata dai canali in uscita, e tutti coloro che al contrario ne possiedono, la immettano nella vasca tramite i canali in ingresso; consideriamo poi come vincolo fondamentale l’assoluta necessità, durante tutte queste operazioni, di mantenere il livello dell’acqua all’interno della vasca sempre costante, pari cioè ad un valore considerato ottimale per una gestione efficiente dell’acqua contenuta nella stessa (impedendo cioè che esso si alzi o si abbassi ogni volta che qualcuno ne preleva o immette una certa quantità): questo è ciò che accade in ogni istante della giornata sulla rete elettrica italiana; infatti ognuno di noi, a livello personale o professionale consuma quotidianamente una certa quantità di energia elettrica (acqua) in maniera “casuale” dal punto di vista della rete (vasca); per far sì che quest’ultima mantenga alcuni suoi parametri (livello dell’acqua) attorno a dei valori considerati ottimali per il funzionamento della rete, in modo che non vengano modificati da un tale “disordinato” e all’apparenza imprevedibile prelievo, risulta indispensabile creare una corrispondenza istantanea fra la domanda di chi consuma e l’offerta di chi produce energia elettrica. Per ottenere questo equilibrio, ma soprattutto per mantenerlo nel tempo, è indispensabile un lavoro molto complesso, frutto della sintesi di azioni di controllo (in tempo reale) e di previsione (in base ai dati statistici conosciuti) strettamente collegate fra loro. Per una comprensione maggiore di quanto appena esposto, possiamo riutilizzare l’immagine della vasca. Immaginiamo dapprima che chi gestisce la vasca osservi, tramite opportuni strumenti posizionati in luoghi ad hoc, una diminuzione del prelievo d’acqua; immediatamente reagirà “ordinando” una diminuzione di afflusso nella stessa; viceversa, in caso di aumento della richiesta, si troverà di fronte a due possibilità consequenziali: aumentare l’immissione e, nel caso ciò non si riveli sufficiente, interrompere alcuni canali effluenti, ovvero bloccare una parte del prelievo, o addirittura tutto (come nel caso del black out citato in apertura dell’articolo).
Nel mondo “reale”, chi gestisce la “vasca” è il Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN); fra i suoi compiti vi sono in particolare quelli descritti nell’esempio sopra riportato: ad una diminuzione della richiesta di energia, il GRTN provvede a diminuire la produzione di alcune centrali elettriche; in caso invece di aumento, agisce con un incremento della produzione delle centrali già in funzione (è opportuno osservare che tali azioni sono in prevalenza automatizzate, anche se supervisionate); se ciò non si rivelasse sufficiente, fa entrare in esercizio quegli impianti facenti parte della cosiddetta “riserva calda”, ovvero centrali pronte a partire in breve tempo; nel caso in cui ciò ancora non bastasse (e qui entriamo già in un caso non più ordinario, anche se programmabile con un certo anticipo) il Gestore provvederebbe a scollegare dalla rete alcuni utenti particolari, come le grosse industrie (acciaierie, cartiere, ecc.), ovvero utenti che normalmente assorbono grandi quantità di energia; questa interruzione di fornitura permetterebbe quindi di mantenere collegate alla rete le utenze cittadine, evitando così tutti i possibili disagi che deriverebbero da una sospensione di fornitura dell’energia.
Quanto finora esposto, nonostante la necessaria semplificazione e l’inevitabile omissione di numerosi dettagli, dovrebbe avere evidenziato il grado di complessità insita nel garantire la produzione di energia elettrica in sicurezza e continuità.

Le fonti primarie di energia

Ma da dove nasce l’energia elettrica, che con tutte le difficoltà viste finora viene gestita e distribuita praticamente in ogni angolo del paese?
I dati resi noti dal GRTN per il 2002 mostrano un consumo netto di energia elettrica pari a circa 291 miliardi di kilowattora, dei quali l’83,7% è prodotto in Italia, e il 16,3% viene importato dall’estero (Francia, Svizzera, Austria e Slovenia). L’utilizzo dei combustibili fossili risulta dominante se consideriamo che, sempre sul totale netto dell’energia consumata, il 29,6% deriva dal gas naturale, il 22,4% dai derivati del petrolio (olio combustibile su tutti), e il 10% proviene dal carbone.
Gas naturale 29,6%
Petrolio (derivati) 22,4%
Carbone 10%
Gas derivati 1,5%
Altri combustibili 4%
TOTALE TERMICO CONVENZIONALE 67,5%
Idroelettrico 14,4%
Geotermico 1,4%
Eolico 0,4%
TOTALE RINNOVABILE 16,2%
SALDO IMPORT - EXPORT 16,3%
TOTALE 100%
(291 TWh)
Note le fonti, passiamo ora a capire in che modo esse vengono trasformate tutte nella stessa forma finale, l’energia elettrica.

Nel caso del termico convenzionale, gli impianti tradizionali utilizzano combustibili come il carbone o i derivati del petrolio in caldaie nelle quali l’acqua, che entra già a pressioni elevate, fuoriesce sotto forma di vapore ad alta temperatura per effetto del riscaldamento dovuto alla combustione; tale vapore finisce poi in una turbina, dove l’impatto con le pale permette la rotazione di un albero; quest’ultimo è collegato infine ad un alternatore che trasforma l’energia meccanica della rotazione in energia elettrica.
Nel caso del geotermico, il vapore è già disponibile in natura, quindi non è necessario l’utilizzo di alcun tipo di caldaia.
Il gas naturale segue invece una sorte più “redditizia”: viene infatti bruciato in un bruciatore, e i fumi allo scarico vengono indirizzati direttamente contro le pale di una turbina a gas, differente quindi da quelle viste in precedenza (dette turbine a vapore); anche qui le pale sono collegate ad un albero che trasmette l’energia meccanica ad un alternatore, generando così una prima parte di energia elettrica; la seconda parte invece proviene dal calore che i fumi posseggono ancora all’uscita della turbina; questi infatti entrano in una caldaia detta “a recupero” (proprio perchè recupera un’energia, quella termica, che altrimenti andrebbe persa), dove scaldano progressivamente dell’acqua in pressione, trasformandola in vapore pronto per essere utilizzato in una turbina a vapore. Questo procedimento, chiamato “ciclo combinato” perchè unisce due tipi di generazione, permette di sfruttare al meglio l’energia termica del combustibile; per dare solo un’idea, mentre in un ciclo a vapore semplice si arriva a trasformare circa il 40% dell’energia termica posseduta dal combustibile in energia elettrica, in un ciclo combinato si sfiora il 60%.

Un impianto idroelettrico, più semplicemente, trasforma l’energia cinetica dell’acqua in energia meccanica di rotazione delle pale di una turbina idraulica, e quindi in energia elettrica tramite un alternatore.
Simile è infine il funzionamento di un impianto eolico, che utilizza l’energia cinetica del vento per far roteare le pale di un aerogeneratore.

Scelte attuali e strategie possibili

La strategia finora adottata è stata, ed è tuttora, quella di sostituire gradualmente la dipendenza dal petrolio con la dipendenza dal gas naturale, considerato (a ragione) un combustibile sostanzialmente “pulito”, dalla cui combustione si ottiene praticamente solo acqua e anidride carbonica, e utilizzabile in centrali elettriche ad alto rendimento, fino ad arrivare entro il 2007 ad una percentuale di energia elettrica prodotta tramite questa fonte superiore al 50%. La sua “pulizia” si scontra però con la forte instabilità politica dei paesi fornitori, instabilità sicuramente maggiore di quella degli stati che ora “galleggiano” sull’oro nero (il che la dice lunga sul rischio a lungo termine di tale scelta!), e con l’incertezza sulla sua continua reperibilità nel corso dei prossimi decenni.
Incognito rimane, per ora, il destino del carbone: le grandi riserve di questo combustibile ancora a disposizione (si parla di riserve mondiali sfruttabili per centinaia di anni!) lo rendono appetibile in un'ottica di sicurezza degli approvvigionamenti energetici; le recenti autorizzazioni alla costruzione di nuovi impianti (e la riattivazione di altri già esistenti) basati sulla sua combustione si scontra con le resistenze dei comuni ad ospitare impianti che, nonostante i continui miglioramenti delle tecnologie di abbattimento degli agenti inquinanti (residui della combustione, fumi di scarico), hanno ancora un forte impatto ambientale.

E il nucleare?

Come tutti sanno, l’Italia ha compiuto una scelta. Quando nell’87, tramite un referendum indiretto si bloccava la via alla costruzione di nuovi impianti nucleari, si preparava in realtà parte del percorso che ha poi portato alla situazione attuale, nella quale il ricorso massiccio all’importazione dall’estero di energia è frutto non di quella singola scelta, o di quella dei paesi confinanti (Francia in primis) di continuare a produrre tramite il nucleare, ma della mancanza di una decisione comune a livello europeo, forse ancora prematura per quei tempi; tale mancanza ha permesso a quei paesi di produrre energia a costi di gran lunga inferiori di quelli relativi ad un qualsiasi altro impianto, generando così un gap impossibile da colmare per chi, come l’Italia, possedeva centrali oltretutto non competitive, e per di più ritardava nel rinnovarle.
Significativi sono invece gli sforzi per incrementare lo sviluppo di impianti alternativi a quelli termoelettrici convenzionali; il Consiglio dei Ministri ha approvato il 25 luglio scorso il decreto legislativo di recepimento di una direttiva europea, riguardante la promozione dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili nel mercato interno dell’elettricità. Entro il 2010, l’Italia punta a coprire il 25% del proprio fabbisogno mediante l’utilizzo di fonti rinnovabili, partendo dall’attuale produzione nazionale del 20%, obiettivo che la porterebbe sopra la media della Comunità Europea per quell’anno (22%). Partendo dal fatto che quasi tutto ciò che di idroelettrico e di geotermico si poteva fare è stato fatto, i margini di crescita sono da ricercare altrove; nell’energia eolica innanzitutto, che si presenta attualmente con una tecnologia sufficientemente matura da garantirne l’affidabilità degli impianti (vento permettendo, naturalmente!).
L’utilizzo poi dei rifiuti solidi urbani e dei biogas fornisce un’ulteriore aiuto nel raggiungimento di tale obiettivo.
Tenendo conto però che ogni anno, mediamente, i consumi crescono circa del 3%, si dovrebbe prevedere un aumento nello sfruttamento delle fonti alternative sopra descritte che tenga anche il passo con la crescita annuale della richiesta di energia.
In una visione di insieme, questa strategia rischia di non portare un aiuto significativo al problema principale, che è sì quello di diversificare le fonti, ma anche (o soprattutto) di farlo in maniera significativa e sostanziale.
Allo stato attuale, emerge chiaramente che la direzione auspicabile è quella di investire sempre più risorse nella ricerca e nello sviluppo di valide alternative; in questo senso si sono mossi da tempo diversi istituti di ricerca, enti pubblici e privati, cercando punti di vista differenti del problema, angolazioni diverse; è il caso degli studi svolti sull’idrogeno, inteso non come fonte energetica (in natura infatti non esiste allo stato libero, ma solo combinato, nell’acqua per esempio, o negli idrocarburi), ma come vettore energetico, ovvero come strumento utile, per esempio, alla parziale risoluzione del problema di base dell’energia elettrica, cioè l‘impossibilità di immagazzinarla; una delle possibilità proposte è quella di utilizzare fonti rinnovabili aleatorie come il vento e il sole per produrre idrogeno, che a sua volta verrebbe riutilizzato all’occorrenza.
Altro esempio di grande interesse per i suoi possibili sviluppi futuri è l’integrazione dei cicli combinati con impianti che sfruttano l’energia solare, fatto che permetterebbe di ridurre il ricorso alla combustione del gas integrando il ciclo di produzione con l’energia termica proveniente dal sole.

Alla luce di quanto visto, ciò che appare evidente è che le scelte prese per tamponare situazioni di emergenza che si manifestano con sempre più regolarità, non possono prescindere da una chiara visione di ciò che è stato fatto negli anni passati, e quindi da una dettagliata analisi degli errori e delle scelte strategiche fatte; come abbiamo visto, le alternative esistono, ed una loro tempestiva integrazione con ciò che già è conosciuto potrà permettere di uscire gradualmente dallo stato di precarietà in cui ci troviamo oggi.