L'energia è una materia prima (bozza)
Lo sceicco Hamad bin Khalifa Al Thani.
Da primaria a utilizzabile (direct). L'energia è espressa in EJ
(EsaJoules), un'unità di misura EsaJeratamente grande.
(Cullen & Allwood, 2010).
Efficienza di produzione di energia elettrica negli ultimi 18 anni.
Abbiamo già visto che non è tanto l’energia che c’interessa, quanto ciò che possiamo ottenere grazie ad essa. Per esempio l’energia ci serve per arare un campo, o per fare un bagno caldo, o per andare da Roma a Milano. In effetti l’energia è una materia prima, che ci procuriamo e utilizziamo per soddisfare i nostri bisogni. Come il ferro che estraiamo dalle miniere o il grano che raccogliamo nei campi.
Purtroppo le materie prime non sono quasi mai direttamente utilizzabili. Per esempio, dalle miniere si estrae l’ematite o la magnetite che poi vanno trattate per ottenere il ferro metallico, la materia prima realmente utilizzabile. Lo stesso vale per l’energia: per arare un campo o fare un bagno caldo occorre, ad esempio, il gasolio, da mettere nel serbatoio del trattore o dello scaldabagno. Il gasolio è una fonte utilizzabile, analoga al ferro metallico. Nel suo caso la fonte primaria è il petrolio greggio.
Il gasolio è un prodotto della raffinazione del petrolio. La natura non ci dà il gasolio. Agli Arabi, a cui è andata bene, ha dato il petrolio greggio, che va estratto, raffinato e trasportato dove serve, tutte attività che costano energia. Costano energia proprio come trasformare la magnetite in ferro metallico, ma con una differenza contabile rispetto al ferro: alla fine del processo l’energia utilizzabile è di meno di quella primaria.
Questo avviene perché nel processo dobbiamo usare parte della materia stessa che stiamo trasformando. Estrarre il ferro dalla magnetite non richiede ferro, quindi il bilancio tra primaria e utilizzabile è immediato. Invece, ricavare energia dall'energia richiede energia, è un po' come il grano od il riso.
Se gli abitanti di un villaggio cinese hanno bisogno di cento quintali di riso per mangiare, non basta che ne raccolgano cento quintali, perché una ventina serve per la semina dell’anno dopo. Cioè, per consumarne cento devono raccoglierne centoventi.
Lo stesso succede con l’energia: per ottenere quella utilizzabile (il gasolio o l’elettricità, per esempio) dobbiamo sacrificarne una parte, che può essere poca o molta, a seconda dei processi di trasformazione richiesti.
Queste diverse efficienze sono importanti, ma sono talvolta trascurate da chi prova a risolvere il problema energetico con soluzioni teoricamente corrette, ma in realtà poco praticabili. Da primaria a utilizzabile si perde sempre una parte di energia: il 20% da petrolio a gasolio, il 60% da petrolio a elettricità, il 90% da solare a elettricità. È bene ricordarselo quando si giudica una tecnologia del futuro.
È ovvio che per ridurre l’impatto ambientale, bisogna tagliare l'energia primaria (il petrolio che estraiamo) e non quella utilizzabile (la benzina alla stazione di servizio). Per questo in linea di principio è meglio privilegiare le fonti utilizzabili più efficienti.
Se per pompare il petrolio fuori dal pozzo, portarlo con la petroliera alla raffineria, distillarlo in benzina e gasolio e trasportare questi ultimi alle stazioni di sevizio se ne va il 20% dell’energia originaria, uno spreco maggiore è richiesto per generare l’energia elettrica. Per far girare le turbine di un impianto termoelettrico, si perde circa il 60% dell’energia originale.
Facile dire che l'auto elettrica è molto più efficiente di quella tradizionale: basta trascurare le perdite che ci sono a monte per generare l'elettricità.
È vero che l'efficienza dei motori elettrici è molto buona (superiore al 90%), ma con quello che si perde prima, alla fine il rendimento è paragonabile a quello di un buon diesel (efficienza circa 30%).
I fautori dell'auto elettrica dicono che in futuro la cogenerazione migliorerà l'efficienza della produzione elettrica. Probabilmente è vero, ma il progresso sarà lento, mentre, sicuramente, nei prossimi dieci o venti anni saranno le centrali elettriche esistenti a produrre l'elettricità, col rendimento di oggi.
Per questo, a breve o medio termine, è molto improbabile che l'auto elettrica (soprattutto con le caratteristiche di quelle costruite e vendute oggi) sia una soluzione per ridurre le emissioni di CO2.
Cullen J. M. and Allwood J. M., The efficient use of energy: tracing the global flow of energy from fuel to service, Energy Policy 38 (2010) 75-81.