Combustibili fossili: sostituzione in Italia entro il 2050. Sarà possibile?

di Guido Possa * –

L’Unione Europea si è dichiarata molte volte a favore di una radicale riforma dell’approvvigionamento energetico che sia in grado di conseguire entro il 2050 al proprio interno l’integrale sostituzione dell’energia da combustione dei combustibili fossili (carbone, gas naturale e petrolio) con energie rinnovabili (energia eolica e energia da pannelli solari fotovoltaici) e, per i Paesi che lo consentono, anche con l’energia nucleare.
Un esempio recente di tali impegnative dichiarazioni (a cui l’Italia si è sempre allineata) è dato dalla Risoluzione del Parlamento europeo del 28 novembre 2019, approvata a larga maggioranza in occasione della Conferenza ONU sui Cambiamenti Climatici di Madrid dello scorso dicembre (la COP 25). Il testo, molto complesso, articolato in 127 punti, ben caratterizza la determinazione dell’UE volta ad ottenere “l’azzeramento delle emissioni a effetto serra dell’Ue entro al più tardi il 2050”. Tra queste emissioni sono annoverate nella Risoluzione, oltre a quelle di CO2 dovute alla combustione dei combustibili fossili, anche le emissioni di gas naturale prodotte da agricoltura e pastorizia (tutt’altro che trascurabili).
E’ singolare che tale Risoluzione non esprima nessuna preoccupazione circa le tecnologie che oggi non esistono e che dovranno sostituire fra appena 30 anni, ad esempio, i motori degli aeroplani e i diesel per il trasporto pesante; né manifesti preoccupazione per gli enormi investimenti da realizzare, dato che tutte le tecnologie sostitutive, dalla eolica alla solare, alla nucleare sono “capital intensive”; né tenga conto delle gravi conseguenze economiche derivanti dall’azzeramento dell’elevato attuale valore degli impianti oggi esistenti per l’approvvigionamento, la produzione e la distribuzione di energia da combustione dei combustibili fossili.
Un altro recente esempio di dichiarazioni Ue è quello delle Conclusioni del Consiglio europeo (la più importante istituzione dell’Ue, composta dai capi politici dei 27 Paesi dell’Unione) relativo alla riunione del 12 dicembre 2019, riguardanti il punto 1 all’odg (Cambiamenti climatici): “Alla luce dei dati scientifici più recenti e vista la necessità di intensificare l’azione globale per il clima, il Consiglio europeo approva l’obiettivo di realizzare un’Unione Europea a impatto climatico zero entro il 2050, in linea con gli obiettivi dell’accordo di Parigi”.
Per verificare la realizzabilità di questo solenne impegno programmatico, è interessante esaminare cosa comporterebbe per il nostro Paese il suo conseguimento. Allo stato attuale dello sviluppo tecnologico, data la rinuncia all’energia nucleare, in Italia la sostituzione dell’energia da combustibili fossili potrebbe essere ottenuta solo con l’energia eolica e l’energia solare. Nel seguito vengono calcolati il numero degli impianti eolici e l’estensione della superficie da ricoprire con pannelli fotovoltaici che sarebbero necessari per realizzare tale sostituzione.

Nel 2019 il consumo complessivo di energia in Italia è stato di circa 169 milioni di tonnellate di petrolio equivalente, cioè a 169 x 10⁶ x 10³ (= 169 x 10⁹) kg di petrolio equivalente. Il fattore 10⁶ esprime il termine “milioni”; il fattore 10³ rende conto del fatto che in una tonnellata vi sono 1000 Kg.
L’80% di questa energia è stata ottenuto mediante la combustione di combustibili fossili (gas naturale, petrolio, carbone). Poiché la combustione di 1 Kg di petrolio produce 10⁴ Kcalorie e 1 Kcaloria equivale a 4186 Joule (simbolo: J), l’energia, misurata in J, prodotta in Italia nel 2019 dalla combustione dei combustibili fossili è stata pari a 0,8 x 169 x 10⁹ x 10⁴ x 4186 J, ossia 5,659 x 10¹⁸ J.
L’energia dei combustibili fossili viene attualmente utilizzata nel nostro Paese per due scopi principali: circa il 40% serve per la produzione di calore (ad esempio, per il riscaldamento delle abitazioni e la fornitura di calore in impianti industriali) e il restante 60% per la produzione di energia meccanica ed energia elettrica (ad esempio, mediante i motori delle automobili e degli autocarri e negli impianti termoelettrici). In questo secondo caso circa 2/3 dell’energia prodotta nella combustione viene dispersa come energia termica nell’ambiente.
Pale eoliche e pannelli fotovoltaici producono energia elettrica. L’energia elettrica può essere utilizzata sia per la produzione di calore sia per la produzione di energia meccanica, senza dispersione di energia termica nell’ambiente. Perciò, al fine di realizzare la suddetta sostituzione dei combustibili fossili, nel 2050 la produzione sostitutiva di energia eolica ed energia fotovoltaica dovrà essere in complesso minore di quella dei combustibili fossili e pari a:

5,569 x 10¹⁸ x 0,40 per la produzione di calore
e 5,569 x 10¹⁸ x 0,60 x 1/3 per la produzione di energia elettrica e meccanica

In totale la produzione di energia elettrica eolica e fotovoltaica necessaria nel 2050 per sostituire integralmente nel 2050 l’energia prodotta nel 2019 da combustione dei combustibili fossili sarà perciò pari a:

5,569 x 10¹⁸ x (0,40 + 0,60/3) = 3,414 x 10¹⁸ J

Una pala eolica tipica ha una potenza di 1 milione di Watt (1 Watt = 1 Joule al secondo) e funziona per 2000 ore l’anno (un valore piuttosto ottimistico in Italia), ossia per 2000 x 3600 secondi. In un anno quindi produce una quantità di energia pari a 2000 x 3600 milioni di Joule = 7,2 x 10¹² J.
Per fare in modo che nel 2050 le nuove pale eoliche producano metà dell’energia necessaria per la sostituzione dell’energia prodotta dai combustibili fossili nel 2019, il numero di pale eoliche necessarie sarebbe pari a:

0,5 x 3,414 x 10¹⁸ : (7,2 x 10¹²) = 237.083 pale eoliche

Ovviamente tale quantità di impianti eolici è assolutamente impossibile da realizzare.
Un attuale pannello fotovoltaico di 1 metro quadrato, opposto in modo ottimale al sole, si valuta che abbia in Italia una produzione media annua di 170mila Watt-ora. Poiché 1 Watt-ora corrisponde all’energia di 3600 J, la produzione media annua di 1 metro quadro di pannello fotovoltaico è pari a:

170 x 10³ x 3600 = 6,12 x 10⁸ J

Per fare in modo che nel 2050 nuovi pannelli fotovoltaici producano metà dell’energia necessaria per la totale sostituzione dell’energia prodotta dai combustibili fossili nel 2019, il numero dei metri quadrati di pannelli fotovoltaici necessari sarebbe pari a:

0,5 x 3,414 x 10¹⁸ : (6,12 x 10⁸) = 2,789 x 109 metri quadri = 2789 km² di pannelli f.

Una superficie enorme, assolutamente impossibile da realizzare in Italia.
Va aggiunto che nelle estese installazioni di pannelli fotovoltaici la superficie effettivamente impegnata non è mai inferiore a 1,5 volte la superficie attiva dei pannelli.
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* Accademico, già parlamentare e viceministro all’Istruzione e alla Ricerca>/em>.