petrolio alternative a confronto

["ANDREA AGOSTINI" <lonanoda at tin.it>]

da qualenergia n1 2005

 

Petrolio, alternative a confronto
di Giovanni Battista Zorzoli

 

 

Secondo il "World Energy Outlook 2004" dell'AIE, nel 2030 la domanda mondiale di petrolio salirà a 121 milioni di barili al giorno, contro 82-83 mbg nel 2004,1 due terzi dell'aumento saranno destinati a soddisfare la domanda nel settore del trasporto. Si tratta di previsioni discutibili, a partire dalla disponibilità di una così elevata produzione petrolifera. È certa, invece, la tendenza del greggio a essere utilizzato in misura crescente per il trasporto: nel 1980, a livello mondiale, la percentuale era del 36%; nel 1990 del 41,5%; nel 2000 del 46,5% e prima del 2010 si supererà il 50%. In USA siamo già a una domanda per il trasporto pari a circa l'80% del petrolio utilizzato; in Italia agli inizi degli anni 70 eravamo intorno al 15%, oggi siamo sopra il 60%. Che il trend continuerà lo confermano le previsioni sulle vetture in circolazione: in India nel 2010 36 volte quelle del 1990, in Cina 91 volte, nell'insieme del mondo non sviluppato tre volte; nei paesi OCSEso'ot 12-15%, ma si tratta, in valore assoluto, di un incremento notevole. Nel 2030 le auto in circolazione nel mondo dovrebbero superare il miliardo contro i 400 milioni circa di oggi.
Se l'offerta di petrolio non riuscisse a soddisfare la domanda prevista dall'AIE è ragionevole prevedere una crescita accelerata della percentuale di petrolio destinata ai trasporti, essendo l'unico settore dove, con alcune eccezioni come ad esempio la trazione elettrica, il consumo di prodotti petroliferi dovrebbe in larga misura rimanere un consumo obbligato. Non a caso l'ENI ha sviluppato il processo EST che trasforma integralmente il petrolio in prodotti leggeri per il trasporto. In tutti gli altri settori, infatti, è cresciuta la disponibilità di tecnologie alternative a quelle basate su prodotti petroliferi e il loro utilizzo è divenuto più agevole e conveniente.
La generazione elettrica, che intorno al 2030 dovrebbe assorbire il 50% delle fonti primarie, già oggi brucia poco, e in misura decrescente, i derivati del petrolio. Notevoli incrementi sta avendo anche l'efficienza in tutti gli utilizzi dell' energia elettrica, mentre a livello europeo è in corso di avvio un'iniziativa per l'efficienza nell'edilizia, destinata a generalizzare i risultati già conseguiti da alcuni Paesi in un settore dove non sono le tecnologie appropriate a mancare. Inoltre l'uso combinato della solarizzazione attiva e passiva e il crescente ricorso al gas per il riscaldamento contribuiranno ulteriormente a contenere l'utilizzo dei prodotti petroliferi. Nel settore industriale dopo le crisi petrolifere degli anni 70 non solo è cresciuta l'efficienza energetica, ma è anche diminuito il contributo percentuale del petrolio (perfino nella petrolchimica, grazie alla migliorata efficienza dei processi).

Campi di utilizzo
Oltre alla disponibilità di adeguate tecnologie nell'industria, nel domestico, nel terziario, queste nella maggior parte dei casi possono essere applicate:
- senza che il destinatario debba cambiare stile di vita o modalità d'utilizzo di un determinato servizio, in quanto il problema è stato risolto a monte (migliore efficienza delie apparecchiature e/o diversa fonte di energia);
- in modo che una normale pratica di manutenzione garantisca la costanza nel tempo dell'efficienza complessiva in termini energetici e ambientali.
Viceversa nei trasporti su strada non è di solito possibile garantire entrambe le __ condizioni. La maggior parte delle soluzioni innovative non possono infatti essere introdotte senza che le modalità di utilizzo della vettura vengano sensibilmente modificate. Per restare ai casi più semplici e di immediata comprensione, fare il pieno con un'auto a metano in termini di modalità e di tempi è operazione diversa da quella usuale a benzina o a gasolio; guidare un'auto elettrica non è esattamente la stessa cosa che guidarne una tradizionale, le prestazioni sono diverse ed esistono differenze sostanziali nelle modalità di refueling. Si tratta di ostacoli importanti, perché cambiare le abitudini delle persone non è mai facile. In più è difficile che milioni di singoli individui rispettino tutti i criteri ottimali di manutenzione e di gestione del veicolo.
Oltre a ciò, nel trasporto, vi è il problema della disponibilità di tecnologie innovative e della loro effettiva efficacia. È ad esempio evidente che mediante innovazioni incrementali si possono introdurre oggi sul mercato veicoli più efficienti di quelli attuali e con analoghe misure migliorarne ulteriormente il rendimento complessivo in futuro. Secondo il rapporto 2001 sui trasporti dell'AIE sarebbe possibile ridurre del 30% il consumo medio di carburante dei veicoli nel 2020 e del 40% nel 2030, Tuttavia se non si riesce a incidere sull'attuale assetto della mobilità e sulla Weltdnschaaung dei cittadini, non è detto che ne discenda un sostanzioso effetto sul consumo di prodotti petroliferi, in quanto:
- il conseguente minore costo per chilometro favorisce l'aumento della percorrenza annua;
- siamo in presenza di una crescita della cilindrata media delle vetture, di cui il fenomeno americano dei SUV rappresenta solo la punta dell'iceberg;
- le prestazioni dei veicoli in termini di efficienza corrispondono solo di rado a quelle di targa e decrescono rapidamente in caso di congestioni, tipiche delle aree urbane (ma non solo), fenomeno destinato a pesare sempre di più in futuro, visto che secondo un recente Rapporto dell'ONU (Urban Society) nel 2030 il 60% della popolazione mondiale (poco meno di 5 miliardi!) vivrà in metropoli di dimensioni smisurate.
Lo conferma l'analisi dell'esperienza pregressa contenuta nel rapporto dell'AIE: "Although thè technical efficiency of light-duty vehicles has improved steadily over thè last 20 years, consumer pra ferences for larger, heavier, and more1 powerful models have offset most of thè efficiency gains, yielding little change in fuel economy".

Possibilità di soluzione
Un'alternativa radicale sarebbe quelj la offerta dai veicoli elettrici, con i duplice vantaggio di ricorrere a fontf energetiche tendenzialmente diversa dai prodotti petroliferi e di farlo, nel caso di cicli combinati, con efficienze energetiche e ambientali superiori quelle del migliore veicolo diesel e, con elettricità generata da fonti rinnovabili, senza alcun impatto ambientale. Pur troppo non si dispone di batterie a densità sufficientemente elevata in termini sia di peso, sia di volume da garantire prestazioni competitive, e la speranza di innovazioni radicali nel prossime futuro cozza contro l'evidenza di une tecnologia nota da due secoli, costantemente studiata per migliorarne le prestazioni, senza mai pervenire a breakthrough significativi.
Non a caso le aziende automobilistiche considerano oggi il veicolo elettrico solo per mercati di nicchia, mentre per uno sbocco su più larga scala stanno puntando sui veicoli ibridi, che richiedono batterie di dimensioni e peso più contenuti. La soluzione più efficiente utilizza il motore elettrico per il carico stazionario e il motore endotermico per la domanda di picco e la ricarica della batteria: in tal modo, tenendo conto dei recuperi durante le frenate, il consumo di combustibile per km è circa i due terzi di quello di un veicolo tradizionale ad alta efficienza, disponibile nel 2010. Si tratta però di una soluzione molto costosa, in larga misura perché richiede una batteria di capacità troppo elevata. Per questo motivo le case automobilisti-che si sono orientate verso soluzioni con batterie più piccole, a scapito però dell'efficienza: il consumo specifico è infatti sull'86% di quello di un veicolo tradizionale disponibile nel 2010.
Passando a esaminare le potenzialità dei combustibili alternativi a benzina e a gasolio, quelli oggi ritenuti più promettenti sono:
- gas naturale compresso;
- benzina e gasolio da sintesi di gas naturale;
- metanolo o etanolo da biomasse;
- biodiesel, da piante contenenti oli vegetali;
- idrogeno per elettrolisi o per reforming di combustibili fossili o bio-masse.
In Italia i primi autobus a metano sono stati introdotti più di venti anni fa, ma oggi meno dello 0,6% dei consumi di gas è destinato all'autotrazione. Nei primi nove mesi del 2004 l'impiego del gas è addirittura diminuito rispetto allo stesso periodo del 2003 (-1,2%). La causa principale, oltre al peso e all'ingombro della bombola, è la difficoltà incontrata nello sviluppo della rete di distribuzione, che potrebbe essere superata con la conversione del gas in benzina e gasolio: questa soluzione, tecnicamente fattibile con varianti del processo Fischer-Tropsch, ha però un'efficienza troppo bassa, in quanto una buona metà dell'energia presente nel gas è assorbita dal processo di conversione.

Scelte di mutamento
A ogni modo il gas naturale rappresenterebbe solo una scelta di transizione, non risolvendo i problemi connessi all'effetto serra, nel caso della conversione in liquidi addirittura peggiorandoli per le perdite energetiche durante il processo di trasformazione.
L'alternativa strategica su cui vi è oggi maggiore impegno è quella dell'idrogeno. Tuttavia per l'autotrazione questa soluzione incontrerà innanzi tutto difficoltà nello sviluppo della rete di distribuzione, per motivi tecnologici e di sicurezza, inesistenti nel caso del metano. Per quanto concerne la disponibilità di tecnologie appropriate, valgono le considerazioni analoghe a quelle espresse per il veicolo elettrico. La prima cella a combustibile venne realizzata nel 1839, non si è mai smesso di studiarla (molto attiva è stata in particolare la NASA) eppure ancora oggi i problemi di costo e di affidabilità sono ben lungi dall'essere risolti (in particolare per quelle PEM, le più probabili candidate per l'autotrazione). L'idrogeno è un prodotto di largo utilizzo industriale (45 milioni di tonnellate all'anno), ma malgrado ciò molto caro e soprattutto ricavato oggi per il 96% da reforming di combustibili fossili e solo per il 4% da elettrolisi, che è competitiva esclusivamente quando si dispone di energia elettrica molto a buon mercato: la via per produrre idrogeno a valenza commerciale da fonti rinnovabili è quindi molto lunga. Inoltre tutte le previsioni concordano nel pronosticare la penetrazione dell'idrogeno prima nell'alimentazione dei cellulari e dei PC, poi nella generazione di energia elettrica distribuita, infine nel trasporto. Non inganni l'attuale presentazione di veicoli a idrogeno da parte di aziende automobilisti-che: alimentare un motore endotermico tradizionale con idrogeno ha un'efficienza energetica e ambientale troppo bassa.
L'unica alternativa già matura a benzina e gasolio, con prospettive di costi accettabili, sono i biocombustibili che secondo gli obiettivi posti dall'UE dovrebbero coprire il 6% della domanda per autotrazione nel 2010 e il 20% nel 2020. Il biodiesel può sostituire integralmente il gasolio, mentre etanolo e metanolo da biomasse, se miscelati con carburanti tradizionali in percentuali inferiori al 20%, possono essere utilizzati da veicoli con motori tradizionali. D'altra parte l'obiettivo di sostituire con biocombustibili il 15% della domanda mondiale di carburanti tradizionali prevista per il 2030 dall'AIE, appare difficilmente raggiungibile.
Le soluzioni puramente tecnologiche non consentono dunque di prevedere realisticamente un risparmio di carburanti tradizionali superiore al 20% della domanda prevista dall'AIE per il 2030 (che già include miglioramenti nell'efficienza dei veicoli tradizionali). L'obiettivo della mobilità sostenibile non può, quindi, prescindere da un significativo processo di trasformazione dei modi di trasporto e da un'adeguata politica sia d'incentivazione, sia fiscale, cui partecipino anche gli Stati Uniti, che per i trasporti assorbono un quinto della domanda mondiale di greggio. Il fatto che negli anni '90, con il prezzo del barile sotto i 20 dollari e al governo la coppia Clinton-Gore, non si sia tentato di aumentare se pure in misura ridotta il prelievo fiscale sulla benzina, la dice lunga sulla difficoltà di modificare \'american way of life, soprattutto dopo la riconferma alla presidenza di George W. Bush, il quale ha ripetutamente dichiarato che gli standard di vita degli americani «non sono negoziabili».