Il bilancio energetico nazionale è rappresentato in figura nella forma di un diagramma di flusso tipo Sankey, in cui l’ampiezza delle frecce è disegnata in maniera proporzionale alla quantità di energia rappresentata in quel punto del grafico (vedi in basso, clicca per ingrandire).
Questo tipo di rappresentazione è utile per evidenziare le correlazioni fra diversi flussi e per distinguere i contributi dominanti da quelli meno importanti.
Si tratta di una rappresentazione semplificata che mira a distinguere fra fonti fossili e fonti rinnovabili e fra il vettore elettrico e l’insieme dei vettori termici (combustibili per uso calore), ma rinuncia a distinguere negli usi il calore fra i diversi combustibili fossili (carbone, petrolio e gas metano) rappresentati insieme dalle frecce color grigio.
I dati utilizzati per lo sviluppo del grafico provengono dalle statistiche ufficiali presenti sul web di tre fonti istituzionali: l’Autorità di Regolazione per Energia Reti e Ambiente (Arera), Gestore Servizi Energetici (Gse) e Terna – Gestore rete di trasmissione italiana in alta tensione.
Le unità di misura riportate nel grafico sono il “Mtep” (Megatep = milioni di tonnellate equivalenti di petrolio) e il “TWh” (TeraWattora = miliardo di kiloWattora) convertibili tra loro dal coefficiente di conversione 1 Mtep = 11,63 TWh.
Tutte le percentuali indicate sono invece riferite al totale di fonte primaria = 100%. Rispetto al 2017 sia i consumi di fonte primaria sia i finali sono rimasti invariati.
I cambiamenti di maggior interesse si sono verificati nei consumi di carbone (scesi da 10,4 Mtep a 6,6) e nel contributo delle fonti rinnovabili, saliti dal 19% al 20%.
Fonti primarie, perdite di trasformazione e consumi finali di energia
Nel grafico, le fonti energetiche primarie in entrata nel sistema Paese sono rappresentate a sinistra e comprendono le fonti rinnovabili (energia solare, eolica, idroelettrica, bioenergie e geotermia), le fonti fossili (carbone, petrolio e gas metano) e le importazioni di energia elettrica.
Il totale consumo di fonte primaria è quantificato da Arera pari a 169 Mtep (milioni tonnellate equivalenti di petrolio) ovvero 2,8 tep/abitante l’anno.
A destra sono rappresentati i consumi finali di energia, suddivisi per settore economico (agricoltura, settore civile, trasporti e industria) che insieme ammontano a 125,7 Mtep.
Nel caso dei trasporti il grafico estende la rappresentazione all’ambito “behind the meter” a valle dell’acquisto del carburante da parte del consumatore, in modo da quantificare la produzione di forza motrice da parte dei propulsori (motori termici) negli automezzi.
Sono in evidenza le due maggiori perdite nel sistema: il calore refluo disperso nell’ambiente dalle centrali termoelettriche (freccia color arancione verso il basso, pari a 24 Mtep) e il calore refluo disperso dai motori degli automezzi impiegati nei trasporti (freccia color arancione verso destra, pari a 30 Mtep).
Il sistema elettrico
Quasi due terzi dell’energia elettrica – rappresentata nel grafico dalle frecce color blu scuro – è prodotto dalle centrali termoelettriche, caratterizzate da rendimenti di produzione mediamente bassi (intorno al 45%).
In linea con il phase-out previsto entro il 2025, l’impiego del carbone per la produzione di energia elettrica è diminuito dai 6,6 Mtep nel 2017 ai 4,4 Mtep nel 2019, e anche la parte rimanente impiegata nell’industria si è ridotta nella stessa proporzione.
Il contributo alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili si suddivide in tre sotto-tipologie: le fonti rinnovabili termiche (bioenergie e geotermia), la fonte idroelettrica e le fonti rinnovabili non-programmabili, quali Sole e vento.
È utile ricordare che la produzione di energia delle centrali idroelettriche è molto più efficiente di quella delle centrali termoelettriche, poiché trattasi di trasformazione meccanica non soggetta ai vincoli della termodinamica e pertanto caratterizzata da buon rendimento medio intorno all’80-85%.
Altro aspetto da segnalare sono i sistemi di accumulo energetico rappresentati dai pompaggi idroelettrici presenti in Italia, riportati nel grafico sottoforma di anello di ricircolo (2,5 TWh) sopra i generatori a fonti rinnovabili.
Con potenza installata di questi impianti pari a 7,6 GW (GigaWatt) l’Italia si colloca in quarta posizione a livello mondiale (dopo Giappone, Cina e USA) e prima in Europa per quanto riguarda la disponibilità di impianti di accumulo a pompaggio idroelettrico. Purtroppo, i dati statistici pubblicati da Terna indicano che da diversi anni questi impianti sono molto sottoutilizzati in Italia.
Alla luce della necessità di incrementare il contributo delle fonti rinnovabili non programmabili (soalre ed eolico) e del ruolo fondamentale che gli accumuli saranno chiamati a svolgere per assicurare la stabilità della rete elettrica, appare opportuno richiamare questi impianti da tempo esistenti e operativi, verso unutilizzo adeguato alle necessità della transizione energetica.
Settore trasporti
Sia in Europa sia in Italia, il settore dei trasporti è quello più energivoro, che continua a crescere nel tempo.
Come illustrato nel grafico, nel settore dei trasporti il rendimento medio complessivo dei sistemi termici di propulsione (motoria combustione interna) raramente supera il 25%, lasciando il compito di dissipare il restante 75% di perdite e calore refluo ai gas di scarico e ai radiatori per il raffreddamento dei motori.
Il grafico evidenzia una marcata sproporzione fra il consumo di carburanti per autotrazione di gran lunga prevalente ei consumi di energia elettrica. Mettendo a confronto la poca energia elettrica consumata nei trasporti (11 TWh) e i tanti mezzi elettrici circolanti nel Paese quali ferrovie, metropolitane, tram, filobus e altro, appare evidente l’elevata efficienza dei trasporti elettrici, che perciò rappresentano la strada maestra da percorrere per incrementare l’efficienza energetica del sistema Paese.
Cogenerazione e teleriscaldamento
Il grafico del bilancio energetico evidenzia due flussi color arancione che, partendo in basso in uscita dalle centrali termoelettriche, indicano il calore utile proveniente dagli impianti di cogenerazione.
La maggior parte di questo calore (2,6 Mtep) è utilizzata nelle industrie dotate di impianto di cogenerazione, mentre una quota modesta di 8 Mtep viene impiegata nelle reti di teleriscaldamento per fornire servizi di riscaldamento al settore civile (a Milano, Torino, Brescia e molte altre località del centro-nord).
Invece di disperdere nell’ambiente il calore refluo prodotto dalle centrali termoelettriche, questi impianti svolgono la funzione di convogliare questo calore verso un impiego utile, evitando in questo modo di bruciare altro combustibile, che altrimenti sarebbe necessario consumare per fornire lo stesso servizio calore.
Tenendo presente che si tratta di tecnologie mature e ampiamente impiegate sia in Italia sia nei Paesi del Centro-Nord Europa, appare indispensabile proseguire su questo percorso per massimizzare l’utilizzo del calore refluo generato nella produzione termoelettrica, e per ridurre al minimo la dispersione di calore nell’ambiente.
L’evoluzione del sistema energetico in Italia
Negli ultimi due decenni l’Italia ha fatto importanti passi avanti verso la transizione energetica, verso l’efficienza e l’uso delle fonti energetiche rinnovabili, soprattutto nel settore elettrico e del calore nel settore civile.
Nel 2019 la quota dei consumi finali di energia coperta da fonti energetiche rinnovabili ha raggiunto il 20% ponendo l’Italia stabilmente al di sopra del proprio obiettivo al 2020 concordato nel lontano 2009 e stabilito al 17% delle emissioni nazionali del 1990.
A fine 2020, i capi di Stato e di governo dei Paesi membri Ue hanno concordato per il 2030 una riduzione maggiore delle emissioni climalteranti di almeno il 55%. Mentre a Bruxelles il negoziato continua per incrementare ulteriormente gli obiettivi di riduzione, la discussione in Italia, invece di accogliere le opportunità di sviluppo offerte dalle rinnovabili e dall’efficienza, si ostina a insistere sul ruolo del metano fossile, presunto come fondamentale per assicurare la stabilità della rete elettrica durante la transizione verso le rinnovabili.
Nel frattempo, restano sottaciute e inutilizzate le cospicue capacità di accumulo energetico rappresentate da 7.600 MW di impianti di pompaggio idroelettrico esistenti in Italia, merito della lungimiranza dei nostri nonni e bisnonni e che potrebbero fornire molto meglio delle centrali a metano lo stesso servizio di bilanciamento e stabilizzazione della rete elettrica.
La rappresentazione del bilancio energetico nazionale attraverso un diagramma di flusso di tipo Sankey è uno strumento utile per evidenziare le proporzioni, i risultati raggiunti e le criticità presenti del sistema energetico del Paese.
Auspichiamo che la versione semplificata del bilancio qui rappresentata possa fornire un contributo utile alla trasparenza e alla discussione sulla transizione energetica.
L’articolo è stato pubblicato sul n.1/2021 della rivista bimestrale QualEnergia
