Città ed energia

Città ed energia

Erano le tre di notte del 4 settembre del 1882, quando per la prima volta venne illuminata Wall Street, a New York. Fino ad allora i cittadini di tutto il mondo avevano conosciuto al massimo lampade a olio e a gas nelle loro case: adesso arrivava una luce nuova, che scorreva attraverso fili e si accendeva con un interruttore. Più di un secolo dopo, per tutte le città industrializzate l’accesso all’energia elettrica è diventato indispensabile. Secondo le stime, le città ospitano metà della popolazione globale e consumano due terzi dell’energia totale, elettrica e non. È per questo che gli esperti concordano sul fatto che le città avranno un ruolo strategico per la mitigazione del cambiamento climatico

Il mix energetico

Una delle più grandi sfide di questo secolo è l’utilizzo di energia pulita per limitare (o azzerare) le emissioni di gas serra. Per questo motivo è fondamentale intervenire sulle fonti energetiche: infatti, non tutte le fonti hanno lo stesso impatto sull’ambiente.

Quando accendiamo una lampadina, da dove arriva l’energia?

In genere l’elettricità proviene da più fonti: in questo caso si parla di mix energetico, cioè la produzione di energia attraverso l’utilizzo di più fonti energetiche. Ciò dipende dalla zona in cui si abita e dai meccanismi che regolano il sistema di domanda e offerta del mercato. A livello italiano, però, il prezzo dell’energia è unico e viene influenzato dal più costoso tra i diversi tipi di fonti sfruttate. Questo spiega perché l’aumento del costo del gas, che viene utilizzato per produrre elettricità, comporta una crescita anche del costo generale dell’energia.

Ecco nel dettaglio quali fonti possono essere utilizzate nella produzione di energia elettrica:

  • Gas. Viene bruciato metano e i gas caldi prodotti alimentano delle turbine e un generatore elettrico.
  • Carbone. Con il calore prodotto bruciando il carbone, si trasforma l’acqua in vapore, che a sua volta alimenta un motore che genera corrente.
  • Biomassa. Vengono bruciati scarti agricoli, rami secchi o rifiuti trattati, per alimentare turbine a vapore, come nel caso precedente.
  • Nucleare. Dalla fissione, cioè da una reazione di “divisione” dell’atomo di uranio, si ottiene calore che fa evaporare l’acqua e fa girare delle turbine.
  • Geotermico. Viene sfruttato il calore della Terra, prodotto nel sottosuolo da fenomeni vulcanici o tettonici. Il calore viene sempre utilizzato per scaldare acqua come nei casi sopra citati.
  • Idroelettrico. Grazie a una diga su un lago o su un canale, l’energia dell’acqua che scorre viene convertita in energia elettrica.
  • Fotovoltaico. Si utilizza l’energia delle radiazioni solari, grazie a pannelli solari fotovoltaici e sistemi elettronici.
  • Eolico. Si sfrutta l’energia del vento per far girare le pale eoliche e quindi alimentare un generatore elettrico.

Tutti i sistemi che bruciano del materiale producono gas a effetto serra; invece, tutti i sistemi che usano materie prime che si rigenerano in breve tempo (vento, sole, biomassa…) o che rimangono stabili (geotermico) sono considerati rinnovabili.

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Più soluzioni per lo stesso bisogno

I motivi per cui si fa la scelta del mix energetico riguardano anche le diverse necessità di approvvigionamento. Per esempio, di giorno può essere sfruttata maggiormente l’energia solare, mentre di notte l’energia da fonte fossile. Oppure può accadere che durante un periodo di siccità possa mancare acqua per una centrale idroelettrica, e così via.

Di seguito presentiamo alcuni esempi di produzione di energia nel mondo.

Singapore

L’arcipelago di Singapore ospita una città-stato, che si estende per un’area grande circa quattro volte Milano (730 km2).

Per soddisfare il proprio bisogno di energia elettrica, Singapore usa per il 95% gas naturale. Il gas viene importato liquido da altri Paesi, poi viene utilizzato per alimentare le turbine elettriche e per produrre energia, che viene distribuita a case e industrie.

Come sappiamo, il gas è un combustibile fossile e quindi ha un’elevata produzione di gas serra, anche se minore rispetto al carbone e al petrolio. Consapevole del problema, il governo di Singapore sta cercando altre fonti più pulite. Il territorio, però, non ospita fiumi o laghi per la produzione di energia idroelettrica, né energia geotermica o vento abbastanza forte per azionare le pale eoliche.

Data la poca disponibilità di spazio, la soluzione che si sta adottando è l’installazione di pannelli solari sui tetti degli edifici, aumentando gradualmente la potenza prodotta. Il provvedimento, però, non può risolvere del tutto il problema, per cui nella città si continua a investire in nuove tecnologie o nella ricerca di accordi sostenibili con i Paesi vicini.

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Il nuovo parco fotovoltaico galleggiante offshore di Singapore, formato da oltre 13.000 pannelli fotovoltaici in grado di produrre più di 6 milioni di kWh di elettricità all’anno, eliminando l’emissione di 4.258 tonnellate di anidride carbonica.

Oslo (Norvegia)

L’elettricità di Oslo proviene per oltre il 90% da centrali idroelettriche. La restante parte è alimentata da turbine eoliche e da centrali a combustibili fossili. La Norvegia, fin dall’inizio del Novecento, ha saputo sfruttare l’energia dei bellissimi fiordi, che attraggono ogni anno migliaia di turisti, per il proprio fabbisogno energetico.

Oggi, in tutta la nazione, si contano circa 1700 impianti e l’energia prodotta in eccesso viene esportata nei Paesi confinanti. La Norvegia è il più grande esportatore di energia in Europa, avendo recentemente superato la Francia, che invece fa molto affidamento sull’energia nucleare.

L’unica pecca del sistema riguarda i periodi di forte siccità, quando l’acqua non è sufficiente per far funzionare una centrale. Per risolvere il problema, sono state costruite grandi riserve di acqua, che vengono raccolte nelle stagioni più piovose.

Italia

Il mix energetico, in Italia, è più composito che altrove. Siamo ancora dipendenti da centrali a carbone, oltre che a gas. Per quanto riguarda l’energia rinnovabile, abbiamo impianti eolici e fotovoltaici su tutto il territorio, in particolare nel Sud Italia, mentre l’idroelettrico è più sviluppato al Nord, dove ci sono i grandi laghi.

L’energia geotermica viene sfruttata quasi solo in Toscana, dove, tra l’altro, è stato costruito il primo impianto geotermico della storia. L’ultimo reattore nucleare è stato chiuso nel 1987, a seguito dell’incidente di Chernobyl e di un referendum popolare, e da quell’anno non si è più investito nella costruzione di altre centrali, a differenza di quanto è avvenuto in altri Paesi.

Va sottolineato che l’Italia non è in grado di produrre da sola tutta l’energia che utilizza, quindi la deve importare dagli Stati vicini. L’elettricità, però, non può essere inscatolata e spedita come facciamo con le merci, ma è un flusso continuo, quindi per il trasporto servono cavi ad alta tensione e infrastrutture adatte.

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Fonti della produzione di energia elettrica in Italia dal 1990 al 2020 (Fonte: IEA 2022)

Non solo elettricità

Se – come abbiamo visto – l’elettricità può essere prodotta in molti modi, ci resta ora una questione importante da chiarire: l’energia è solo elettrica?

In realtà, ci sono altri due settori che consumano energia e che finora non abbiamo considerato, cioè i trasporti e il riscaldamento. Per semplicità, non consideriamo tutte le emissioni industriali e commerciali, perché spesso si allontanano dagli orizzonti di ciò che può gestire una città. Vediamo, invece, come può fare un grande centro urbano a ridurre le emissioni associate sia all’elettricità sia al riscaldamento e ai trasporti.

L’esempio di Stoccolma

Prendiamo l’esempio di Stoccolma, capitale della Svezia, che fin dagli anni ‘90 si è impegnata per ridurre il suo impatto sul clima, riuscendo a dimezzare le sue emissioni. Oggi la città si è data l’ambizioso obiettivo di produrre zero emissioni nel 2040.

L’elettricità di Stoccolma proviene soprattutto da impianti idroelettrici e nucleari, con largo utilizzo di rinnovabili e con una bassa percentuale di gas e carbone. Nei prossimi anni l’obiettivo è quello di aumentare le installazioni di pannelli solari sui tetti delle case, raddoppiandoli dal 2018 al 2023.

Il riscaldamento delle case, invece, proviene per oltre l’80% dal riscaldamento centralizzato a distanza. In pratica, al posto di utilizzare caldaie a gas, come in molte case in Italia, il calore proviene dagli impianti di combustione dei rifiuti, i termovalorizzatori (come attualmente avviene anche in alcune città italiane, Torino per esempio). In questo modo, si riutilizza del calore che sarebbe stato prodotto dal ciclo produttivo e poi disperso.

Inoltre, sono in atto dei progetti per aumentare l’efficienza energetica degli edifici. Si tratta di ristrutturare le case in modo da isolare meglio la temperatura interna da quella esterna, per risparmiare energia e mantenere l’ambiente caldo in inverno e fresco in estate.

Per quanto riguarda i trasporti, le emissioni sono state ridotte migliorando l’offerta del trasporto pubblico, aggiungendo piste ciclabili, permettendo il lavoro da casa e disincentivando l’utilizzo di auto private.

Un modello globale

Questi sistemi, che rendono Stoccolma una delle città più sostenibili, possono essere applicati in gran parte delle altre città. Globalmente si stima che a livello globale l’utilizzo dell’elettricità crescerà del 2,1% ogni anno, sia per la transizione energetica e lo sviluppo digitale dei Paesi industrializzati, sia per la crescita economica dei Paesi in via di sviluppo.

Per questo motivo, sarà essenziale seguire due vie maestre:

  • aumentare la produzione di energia pulita;
  • rendere più efficienti i sistemi energetici già presenti.

L’energia elettrica è già stata protagonista di una delle più grandi rivoluzioni della storia, quella per cui non abbiamo più bisogno di lavare i panni a mano, conservare il cibo con il sale o consultare i manuali per cercare le informazioni. E oggi è chiamata a essere protagonista anche di un’altra grande rivoluzione, quella verso un futuro più sostenibile ed equo.

Fare Geo

I mix energetici per produrre energia elettrica possono variare di molto da Stato a Stato. Per approfondire l’argomento e rendervi conto di quanto sia importante l’utilizzo di energia pulita, in classe dividetevi in gruppi assegnando a ciascuno la ricerca sul web sulle fonti di energia elettrica utilizzate in uno dei seguenti Stati:

  • Australia
  • Cina
  • Francia
  • Sud Africa
  • India
  • Corea del Sud
  • Stati Uniti
  • Islanda

Per raccogliere i dati utilizzate il sito Countries & Regions dell’IEA (International Energy Agency, l’ente internazionale che si occupa di monitoraggio, innovazione e cooperazione nell’ambito dell’energia, a livello mondiale). Troverete una pagina in inglese con l’elenco degli Stati del mondo: selezionandone uno, potrete vedere i dati sulla sua produzione di energia elettrica. Nella sezione Data browser, alla voce “Total energy supply (TES) by source” scegliete “Electricity generation by source” (così visualizzerete solo la produzione di energia elettrica e non quella totale, che comprende anche quella per il riscaldamento, il trasporto e le industrie). Il risultato sarà simile a quello mostrato nell’immagine.

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Poi ciascun gruppo presenterà alla classe i dati raccolti per un confronto collettivo. Tra gli Stati analizzati, quali usano più energia elettrica da fonti rinnovabili? In generale, sapreste dire come è cambiato il mix energetico nel tempo?

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