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Nel nostro precedente articolo, abbiamo discusso della sicurezza nucleare nello smaltimento delle scorie e contro il terrorismo; oggi continuiamo il nostro speciale sul nucleare parlando dell’approvvigionamento energetico, quindi di come l’industria nucleare contribuisca a rendere il mercato energetico più sicuro e come il nucleare si interfacci alle rinnovabili.

La sicurezza di accendere la lampadina

Il termine ‘sicurezza’ energetica è molto vasto ed include fattori che esulano del semplice concetto di “incidente”, e gli inglesi riescono bene a sottolineare la differenza parlando di: energy safety and energy security. Proviamo a visualizzarla con un giochino mentale: immaginate di essere cittadini di una nazione che importa il 100% del proprio fabbisogno energetico da un singolo paese confinante. Per di più si tratta di un solo tipo di fonte primaria di energia (o secondaria, come l’elettricità) e il vicino fornitore è anche bellicoso e abbastanza incline a colpi di stato: vi sentite sicuri? È facile immaginare che una delle maggiori preoccupazioni di questi ipotetici cittadini sia quella di tornare a casa e sperare che la luce si accenda.

Diamo, quindi, una definizione di sicurezza energetica:

La sicurezza energetica è la resilienza di un sistema energetico ad eventi non prevedibili ed unici, capaci di minacciare l’integrità fisica del flusso energetico e/o portare a un aumento del prezzo dell’energia discontinuo, non dipendente da fattori economici.

Mappa della sicurezza dei Paesi esportatori di gas e olio
La stragrande maggioranza dei paesi esportatori di gas e petrolio presentano fattori di rischio incredibilmente elevati.

Che è un po’ quello di cui ha avuto paura l’UE quando la Russia ha minacciato di chiudere il rubinetto del gas durante la crisi Ucraina. È facile intuire come “quantità di energia importata e diversificazione delle fonti”, “quantità di energia consumata per dollaro di ricchezze e pro capite” e “adeguatezza delle infrastrutture” siano parametri strettamente connessi al concetto di sicurezza energetica.

Rischi esterni e interni

I fattori di rischio che minano la sicurezza energetica possono essere sia interni, cioè inerenti alla struttura e alla legislazione del paese stesso, che esterni, cioè dipendenti dai principali paesi fornitori di energia.

Partiamo dai cosiddetti rischi esterni: uno dei problemi principali, inerenti la produzione energetica, riguarda la distribuzione geografica delle fonti primarie di energia (petrolio, gas, uranio e rinnovabili) che, molto spesso, non coincide con la distribuzione della domanda dell’energia stessa. È facile intuirlo guardando i paesi del Medio Oriente, ricchissimi di idrocarburi ma con poca necessità di energia comparati all’Europa, Cina, India e Stati Uniti. I rischi esterni, o geopolitici, sono legati a questa separazione fisica di domanda e offerta e alla necessità di dover stipulare accordi tra varie entità geopolitiche —cosa decisamente non semplice in molti casi. In generale, le strategie migliori per mitigare questo rischio si focalizzano sulla differenziazione energetica e di fornitori. Per quanto riguarda la produzione di energia elettrica (solitamente il termine energia primaria include anche i combustibili) l’autosufficienza energetica è uno strumento fondamentale nella mitigazione del rischio esterno.

Schema dei punti fondamentali della sicurezza energetica
Elementi chiave della sicurezza energetica.

I rischi interni sono legati, invece, alle infrastrutture e alle politiche economiche e sociali del paese stesso: immaginate un paese totalmente autosufficiente dal punto di vista energetico ma che non abbia rame per i fili elettrici (o che magari, distopicamente, li abbia vietati!); il rischio di trovare la lampadina spenta a casa è ancora alto. Affinché questo rischio sia minimo, i governi devono garantire (o incentivarne la costruzione da parte di privati) un adeguato livello di infrastrutture per la produzione, conversione, distribuzione e il consumo di energia; nonché un mercato libero ed equo, tramite una politica legislativa e fiscale adeguata. In particolare, è necessario che i governi in questione studino degli strumenti che incentivino tecnologie a basse emissioni, e che le rendano competitive con fonti tradizionali dal costo più basso.

Per poter quantificare questi rischi, negli anni sono stati sviluppati diversi indicatori. Uno dei più famosi è il Simplified Supply and Demand Index (SSDI), che tenta di stimare il rischio legato a:

  • dipendenza da paesi esportatori di energia e diversificazione delle fonti energetiche;
  • efficienza energetica ed emissioni di CO2;
  • adeguatezza del sistema energetico.

L’indicatore ha un range da 0 (nessun rischio) a 100 (elevatissimo rischio). Come è possibile osservare, il rischio energetico dei Paesi sviluppati come: Australia, Francia, Giappone, Olanda, Svezia, Regno Unito e Stati Uniti sia diminuito sensibilimente dal 1970 al  2007; mentre l’SSDI di Italia e Austria è cresciuto sensibilmente meno. Una delle cause di questo divario è stato, proprio, l’avvento del nucleare.

Evoluzione del SSDI in vari Paesi dal 1970 al 2007.

Il ruolo del nucleare

Finora abbiamo cercato di creare un background, definendo il concetto di sicurezza nucleare in termini di approvvigionamento. Ma qual è il ruolo del nucleare in quest’analisi? Dal punto di vista dei rischi esterni, l’atomo ha dei vantaggi ben definiti:

  • La produzione di energia dalla fissione dell’atomo è principalmente domestica, sia in termini di capitale di infrastrutture che di personale. Infatti, parlando di valore monetario necessario alla centrale stessa, più del 90% del capitale di input è prodotto in maniera “domestica”, cioè localmente, visto l’alto costo dell’infrastruttura confrontata al costo del combustibile.
  • La maggior parte dei paesi produttori di energia nucleare importa uranio, ma i principali paesi esportatori sono paesi appartenenti al blocco degli OECD (Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico) con un bassissimo rischio geopolitico (i maggiori produttori di Uranio sono: Canada, Kazakistan e Australia). Inoltre, le rimanenti risorse sono talmente ben distribuite geograficamente da arrecare un rischio minimo all’approvvigionamento.
  • L’energia nucleare è una fonte ad alta densità di energia, nel senso che una massa relativamente ridotta di uranio può fornire un elevato output energetico, costante nel tempo e a basso prezzo. Inoltre, questa fonte d’energia non è influenzata dalle regolamentazioni sempre più stringenti contro l’emissione di gas serra, poiché non ne emette.
La miniera di uranio più grande al mondo: McArthur River in Saskatchewan, Canada.

In definitiva, in termini di rischi geopolitici, il nucleare è particolarmente vantaggioso comparato ad altre fonti di energia convenzionali, quali petrolio, carbone e gas, sia in termini di disponibilità e distribuzione delle risorse nel lungo periodo, sia di alta resistenza alla variazione del prezzo della materia prima e alle nuove politiche ambientali.

Dal punto di vista della sicurezza interna, bisogna considerare come il nucleare influisca sui costi di investimento e sul sistema di distribuzione dell’energia. Nel primo caso, bisogna considerare se il nucleare abbia delle caratteristiche intrinseche che lo rendano più conveniente, dal punto di vista economico, rispetto all’implementazione di altre fonti di energia in un mercato libero. Uno studio congiunto della IEA (International Energy Agency) e della NEA (Nuclear Energy Agency) ha analizzato il costo normalizzato dell’elettricità per MWh generato (LCOE or Levelised Cost of Electricity) per differenti fonti di energia, riscontrando un netto vantaggio economico nell’investire nell’energia nucleare; anche con tassi di sconto superiori al 5%. Per farsi un’idea di cosa stiamo parlando, LCOE rappresenta il prezzo attualizzato del MWh che permette all’investimento di raggiungere il punto di break even, cioè di parità.

Un altro indicatore da considerare è l’incertezza a cui gli investitori sono esposti, cioè la sensibilità che l’investimento ha nei confronti di mutazioni repentine del sistema. In questo caso, il costo del nucleare ha dimostrato una particolare stabilità alle fluttuazioni di prezzo dell’uranio, in particolare per il basso contributo del costo del combustibile sul costo totale dell’impianto. Un altro fattore di incertezza è il costo dei permessi di emissione dell’anidride carbonica: una delle più efficaci strategie per la lotta alle emissioni, da parte dei vari paesi, è stata quella di implementare un mercato dell’emissione di CO2. I settori ad alta emissione, come quelli di produzione energetica e l’industria, devono acquistare il diritto all’emissione di anidride carbonica. Il prezzo di questi diritti è regolamentato dalla legge e dal mercato, per incentivare le grandi aziende a investire in efficienza energetica e tecnologie più green. Per le centrali convenzionali, come quelle a carbone, la variazione nel prezzo di questi diritti rappresenta una fortissima fonte di incertezza: ad esempio, raddoppiando il costo di emissione da 30 USD per tonnellata di CO2 a 60 USD, il costo per MWh del carbone aumenta più del 30%, mentre rimane quasi totalmente invariato per l’energia nucleare.

Contributo dell’energia nucleare sull’aumento dell SSDI per vari Paesi.

Nucleare e rinnovabili

Negli ultimi anni si è discusso molto se categorizzare l’energia nucleare come “rinnovabile”; la questione non è triviale e per certi versi è fortemente influenzata dall’opinione pubblica e dall’immagine che il cittadino medio si è creato riguardo alle attuali tecnologie di produzione energetica sostenibili. Di certo, il nucleare condivide parecchi punti in comune con le energie rinnovabili, quali le basse emissioni di carbonio e il basso impatto ambientale, in contrasto con i più comuni combustibili fossili. È anche vero che per produrre energia dalla fissione dell’atomo è necessario estrarre un minerale che, col tempo, andrà ad esaurirsi; per questo motivo, spesso, la fissione nucleare viene categorizzata diversamente dal solare, eolico, idroelettrico e via dicendo.

Rimanendo nell’ambito della fissione, la prossima generazione di reattori utilizzerà neutroni “veloci”, cioè ad energie superiori rispetto a quelli attualmente utilizzati nei reattori convenzionali. Questa tecnologia permette di estrarre 60 volte la quantità di energia estratta oggigiorno dall’uranio, e permetterà anche di utilizzare il torio (Th-90) come combustibile, molto più abbondante e facilmente reperibile dell’uranio. Un altro vantaggio dei reattori a neutroni veloci è che possono utilizzare i rifiuti della precedente generazione di reattori come combustibile, quindi il combustibile verrebbe “rinnovato” e l’esaurimento delle risorse avverrebbe su scale temporali infinite dal punto di vista pratico.

Uno degli errori comuni è considerare l’energia nucleare come l’antagonista delle energie rinnovabili convenzionali, creando confusione nell’opinione pubblica e alimentando l’idea che il nucleare sia una forma di energia “sporca” e totalmente non sostenibile. La verità è che il fabbisogno energetico di un paese che abbia un’economia e tecnologia moderna è estremamente complesso, e vari fattori concorrono nel decidere la migliore strategia energetica: economici, ambientali, di sicurezza (spiegato brevemente nella prima parte dell’articolo) e sociali. Una prima importante differenziazione è quella tra fonti capaci di garantire un flusso continuo di energia (come nucleare e fossile) e fonti di energia intermittenti (come il solare e l’eolico).

Rinnovabili e fabbisogno energetico continuo

Il ruolo e potenziale delle fonti rinnovabili nell’approvvigionamento energetico mondiale è indubbio e nessuno metterà mai in discussione il fatto che, nel prossimo futuro, queste tecnologie assumeranno un ruolo sempre più preponderante nel mercato energetico; ma al di là dello sviluppare tecnologie sempre più efficienti nell’estrarre energie dal sole o dal vento, il problema principale è studiare come integrarle efficacemente nella rete. Il sole non splende sempre su di noi e, purtroppo, il vento non soffia a comando, perciò queste fonti non possono garantire un flusso continuo e costante di energia, necessario al soddisfacimento della continua domanda di energia stessa. Se esistesse una tecnologia capace di accumulare efficacemente l’energia prodotta in eccesso per poterla riutilizzare quando ce n’è bisogno il problema non sussisterebbe. Al momento l’unica rinnovabile capace di accumulare efficacemente la propria energia e utilizzarla a comando è l’idroelettrico, ma anch’esso è limitato dall’orografia del territorio. È quindi necessario complementare queste fonti di energia con tecnologie che abbiano un’alta velocità di risposta e flessibilità (molto spesso con alti costi di combustibile). Un esempio è la Danimarca, che compensa il proprio parco eolico con una forte connessione all’idroelettrico norvegese e alla rete elettrica tedesca e svedese (che fa uso di nucleare).

Facciamo il punto

In questa serie di articoli si è cercato di focalizzare l’attenzione su quali fossero i sistemi e i protocolli di sicurezza dell’energia nucleare, nonché di come questa tecnologia funga da importante attore nella pianificazione energetica di un paese; una serie di miti e pregiudizi sono stati sfatati e si è mostrato come l’industria nucleare, proprio per l’altissimo impatto che comporta a livello umano e ambientale, faccia della sicurezza il proprio leit motiv, portandolo quasi all’estrema esasperazione. La sicurezza perfetta è utopica, la natura imprevedibile e l’errore umano sempre dietro l’angolo e, purtroppo, le conseguenze rimangono marchiate a fuoco nelle nostre menti. Ciò non deve diventare, però, un ostacolo a una tecnologia che ha letteralmente cambiato un’era, bensì uno stimolo a migliorala, ottimizzarla e a progredire. È questo il fine ultimo dell’uomo!

Per la maggior parte dei paesi, gli interrogativi fondamentali sono questi: quali sono le nostre esigenze energetiche? Quali risorse energetiche abbiamo disponibili e quale combinazioni di esse ci permetteranno di soddisfare il nostro fabbisogno in maniera efficiente, sicura e a basso impatto ambientale? Nel 2011, 30 paesi hanno incluso il nucleare nel proprio mix energetico e circa il 13.5% dell’elettricità mondiale è prodotta da più di 440 reattori, con 60 attualmente in costruzione. Belgio, Canada, Cina, Francia, Germania, Ungheria, India, Giappone, Russia, Sud Corea, Svezia, Svizzera, Ucraina, Regno Unito e Stati Uniti sono alcuni tra i paesi che più hanno sfruttato l’energia dell’atomo per soddisfare i propri bisogni.

Così come un buon giocatore di scacchi conosce il ruolo di ogni pezzo sulla scacchiera, fondamentale per la partita, e sa che è impossibile portare avanti una strategia ottimale con un solo pezzo, fosse anche il più forte, allo stesso modo nessun paese vorrà mai giocare la partita con una sola fonte energetica, ma punterà a un mix energetico composto da nucleare, rinnovabili e convenzionali. Il riscaldamento globale è, oggi, un’enorme fonte di preoccupazione e nel prossimo futuro è indubbio che vedremo un ruolo sempre più preponderante delle energie rinnovabili a braccetto col nucleare di nuova generazione, mentre le convenzionali cominceranno a lasciare il passo, con il gas che prenderà il sopravvento rispetto al carbone.

Citando il fisico indiano Dr. Homi Bhabha: “Nessun’energia è più costosa del non avere energia”. Forse è il caso di rifletterci.

ilpositivismo.com

Fonti ed approfondimenti
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