Orale Energetica Generale: bilanci, indicatori e previsioni energetiche

Bilanci Energetici, Indicatori e Previsioni

La fonte "1 - Lezione energia primaria.pdf" fornisce un'analisi approfondita dei bilanci energetici, degli indicatori e delle previsioni, con un focus sui dati relativi all'Italia e al contesto mondiale ed europeo.

Il Bilancio Energetico

Il documento inizia indicando i principali riferimenti utili per i dati energetici:

• Per l'energia elettrica e i bilanci elettrici italiani, si fa riferimento a Terna.
• Per le fonti rinnovabili, il GSE (Gestore dei Servizi Energetici).
• Per il mercato dell'energia elettrica e del gas, l'ARERA (Autorità di regolazione per energia, reti e ambiente).
• Per i combustibili fossili e altre materie prime, l'Energy Institute.
• Per i dati energetici mondiali e i bilanci energetici, l'IEA (International Energy Agency).
• Per i dati energetici europei e il monitoraggio degli obiettivi, Eurostat e l'EEA (European Environment Agency).

Il testo prosegue spiegando come si misura l'energia primaria:

• Per i combustibili, si utilizzano unità di massa (kg o t, per solidi) o di volume (I per liquidi, m3 per gassosi). Queste possono essere convertite in unità energetiche (TJ o Mtep) usando i poteri calorifici inferiori (PCI) o superiori (PCS). Il PCI esclude il calore latente di transizione e risulta inferiore al PCS del 5-6% per combustibili solidi e liquidi, e circa del 10% per i gassosi. I poteri calorifici sono standardizzati per i combustibili fossili ma meno per biomasse o rifiuti.
• Per le fonti rinnovabili diverse dalle biomasse e la fonte nucleare, non essendoci combustibili, si parte dalla misura dell'energia elettrica e/o del calore prodotto per risalire a un dato convenzionale di energia primaria. Esistono due convenzioni principali:

1. L'approccio dell'Energy Institute: valuta la quantità di petrolio necessaria per produrre la stessa quantità di energia elettrica con una centrale termoelettrica a rendimento medio (normalmente 39% o 40%), quindi 1 TWh = 0,086/0,39 Mtep.
2. L'approccio dell'IEA e Eurostat:

• Per energia elettrica o termica prodotta da fonti rinnovabili senza processi termodinamici (idrica, eolica, solare, maree, moto ondoso, solare termico) e per l'energia elettrica importata, si assume 1 TWh = 0,086 Mtep.

Per energia elettrica o termica prodotta tramite processi termodinamici (nucleare, geotermica), si usano rendimenti medi specifici: 33% per il nucleare (1 TWh = 0,086/0,33 Mtep), 10% per l'elettricità geotermica (1 TWh = 0,086/0,10 Mtep), e 50% per il calore geotermico (1 TWh = 0,086/0,50 Mtep).

La misurazione dell'energia secondaria segue criteri simili:· Per i combustibili derivati (benzina, gasolio, nafta), si usano unità di massa o volume convertite in unità energetiche (TJ o Mtep). · Per l'energia elettrica, si utilizzano i kWh (convertibili in Mtep: 1 TWh = 0,086 Mtep). · Per il calore, si usano i kJ (convertibili in Mtep: 1 tep = 10^7 kcal = 41,86 * 10^6 KJ).

Le grandezze principali in un bilancio energetico sono poi definite in dettaglio:

• Produzione di energia primaria: l'energia associata ai combustibili estratti o resi disponibili, o stimata per le altre fonti da dati di energia elettrica/calore prodotti.
• Prodotti recuperati e riciclati: prodotti processati e rimessi a disposizione come energia primaria.
• Importazioni ed esportazioni: scambi energetici in ingresso e uscita, tipicamente per combustibili fossili e loro derivati, e per l'energia elettrica.
• Bunkeraggi: combustibili usati per trasporti marittimi e aerei internazionali.
• Stoccaggi: combustibili accumulati, misurati con quantità positive (aumento) o negative (riduzione).
• Energia disponibile lorda (gross available energy): energia primaria disponibile per il consumo prima delle conversioni energetiche. È calcolata come: produzione + recuperi + import - export - variazioni scorte.
• Consumo interno (Total Primary Energy Supply - TPES o TES): energia disponibile lorda al netto dei bunkeraggi. È definito come: produzione + recuperi + import - export - variazioni scorte - bunkeraggi. La sua variazione è influenzata da popolazione, PIL pro capite, sviluppo tecnologico, efficienza energetica, e fattori sociali/climatici.
• Conversioni energetiche: trasformazioni dell'energia primaria in altre forme (elettricità, calore, combustibili secondari) che comportano perdite energetiche.
• Perdite energetiche: oltre a quelle di conversione, includono le perdite per il trasporto di combustibili e di energia elettrica/calore.
• Consumi propri di settore: consumi delle aziende che operano nelle conversions energetiche o nel trasporto di combustibili, inclusi i servizi ausiliari degli impianti di produzione elettrica.
• Consumo finale di energia (Total Final Consumption - TFC): il consumo energetico dopo le conversioni. È pari a: consumo interno - consumi propri - perdite energetiche totali. Il TFC può essere suddiviso in consumo finale energetico e consumo finale non energetico (es. petrolio per plastica, gas naturale per fertilizzanti).
• Consumo finale lordo di energia (TFC totale lordo): somma del consumo finale energetico del settore energetico e delle perdite per il trasporto di energia elettrica/calore e relativi servizi ausiliari. È pari a: TFC - usi non energetici + consumi propri dei settori elettrico e termico + perdite di trasporto dei settori elettrico e termico.

Il documento fornisce anche le formule per il bilancio energetico Italia 2022 secondo i criteri IEA.

Indicatori Energetici Chiave

Vengono definiti diversi indicatori energetici chiave:

• Consumo pro capite di un combustibile primario: rapporto tra il consumo interno del combustibile e la popolazione.
• Prodotto interno lordo pro capite (PILpc o GDPpc): rapporto tra il PIL (GDP) e la popolazione.
• Penetrazione di energia elettrica: rapporto percentuale tra l'energia primaria destinata alla produzione di elettricità (incluse le importazioni) e il consumo interno di energia. Aumenta con l'elettrificazione e l'evoluzione tecnologica.
• Intensità energetica (TPES/GDP): rapporto tra il consumo interno di energia e il PIL. Rappresenta il fabbisogno energetico per unità di risultato economico e tende a diminuire grazie all'efficientamento energetico e all'evoluzione tecnologica.
• Indice di autosufficienza energetica (self sufficiency): rapporto tra la produzione di energia primaria e il consumo interno. Valori bassi indicano forte dipendenza dall'estero (tipico di Europa e Italia), mentre valori alti sono tipici del Medio Oriente.
• Grado di dipendenza energetica dall'estero: rapporto tra (import - export) di energia e il consumo interno. Alto positivo per l'Europa, alto negativo per il Medio Oriente.
• Viene presentata anche una formula che lega la variazione del TPES alla variazione della popolazione, del PIL pro capite e dell'intensità energetica.

Analisi Critica dei Dati Numerici

Questa sezione presenta dati globali e regionali sul TPES e il TFC, e valori specifici per gli indicatori energetici:

• Il fabbisogno complessivo annuo di energia primaria (TPES) è in crescita a livello mondiale, passando da 13.6 Gtep a 14.860 Mtep nel 2022 e 14.9 Gtep nel 2023.
• Il consumo interno dei Paesi OECD (Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico) è sostanzialmente stabile o in leggera decrescita.
• Il consumo interno dell'Europa ha mostrato leggere fluttuazioni (es. 1.84 Gtep nel 2020 a 1.82 Gtep nel 2022).
• I| TPES in Italia è diminuito da 0.149 Gtep nel 2019 a 0.135 Gtep nel 2023.
• Vengono mostrati dati sul TFC mondiale (10.075 Mtep nel 2022) e per l'Europa.
• Consumo interno pro capite (2022-2023):

○ Italia: 2,32 tep pro capite (2023). OECD Europa: 2,63 tep pro capite (2022). ○ ○ Stati Uniti: 6,42 tep pro capite (2022).

• Intensità energetica (2022-2023):

○ Italia: 0,069 tep/k$ 2015 (2023). ○ OECD Europa: 0,074 tep/k$ 2015 (2022). ○ Stati Uniti: 0,098 tep/k$ 2015 (2022).

• Quota di autosufficienza energetica (2020-2022):

○ Italia: 22,4% (2022). ○ OECD Europa: 55,9% (2022). ○ Stati Uniti: 106,7% (2022). L'Europa è un continente non autosufficiente dal punto di vista energetico.

Evoluzione delle Emissioni di CO2 e Indicatori

Questa sezione esamina le emissioni di CO2 e gli indicatori correlati:

• Le emissioni globali di CO2 sono aumentate, raggiungendo 34,117 Gt nel 2022.
• Le emissioni di CO2 in Europa sono diminuite dal 1990, e la loro incidenza sul totale mondiale si è ridotta dal 15% nel 1990 al 6% nel 2023. Nel 2022, le emissioni europee erano 3,59 Gt, di cui 2,52 Gt per l'UE27 (circa il 7,4% del totale mondiale).
• In Italia, le emissioni di CO2 erano 310,3 Mt nel 2022.
• Indicatori correlati alla CO2:

○ Emissioni di CO2 pro capite (2022): Italia: 5,3 t pro capite. UE27: 5,6 t pro capite. Stati Uniti: 13,8 t pro capite. o Emissioni di CO2 per unità di consumo interno (carbon intensity of the energy system) (2022): Italia: 52,1 t/TJ = 2,18 t/tep. UE27: 46,0 t/TJ = 1,93 t/tep. Stati Uniti: 50,6 t/TJ = 2,12 t/tep. ○ Emissioni di CO2 per unità di PIL (carbon intensity of the economy) (2022): · Italia: 0,20 kg/$ 2015. · UE27: 0,20 kg/$ 2015. Stati Uniti: 0,20 kg/$ 2015.

• Il testo introduce il concetto di decoupling, che indica la decarbonizzazione di uno Stato. Si parla di decoupling quando le emissioni di CO2 complessive crescono meno del PIL (o decrescono di più) o decrescono a fronte di una crescita del PIL (absolute decoupling). L'Italia è in fase di decarbonizzazione, almeno nel settore energetico, grazie alle politiche ambientali.

Una tabella mostra l'analisi di alcuni indicatori per l'Italia dal 1990 al 2020, evidenziando variazioni significative, ad esempio una diminuzione del 29,4% delle emissioni di CO2 imputabili a combustioni tra il 1990 e il 2020.

Conclusioni Principali del Documento

In sintesi, le principali conclusioni del documento sono:

• Il fabbisogno complessivo annuo di energia primaria è circa 15 Gtep e continua a crescere.
• Più dell'80% del fabbisogno energetico mondiale (70% nell'Unione Europea) è coperto da combustibili fossili, che si prevede continueranno a soddisfare gran parte della domanda anche in futuro, nonostante l'aumento delle fonti rinnovabili dovuto alle politiche ambientali.
• Il consumo interno dei Paesi più sviluppati (OECD) è sostanzialmente stabile o in leggera decrescita, con un crescente apporto dalle fonti rinnovabili.
• Il consumo interno dei Paesi in via di sviluppo è in forte crescita, caratterizzato da una prevalenza di combustibili fossili meno costosi (soprattutto carbone) e una maggiore incidenza delle biomasse per finalità termiche rispetto ai Paesi OECD.