L’energia.4. Statistiche energetiche.

Nota: si ricorda che le opinioni espresse in questo blog non sono da ascrivere alla SCI o alla redazione ma al solo autore del testo

a cura di Benito Leoci

La prima, la seconda e la terza parte del presente post sono state pubblicate qui, qui e qui.

In questi ultimi decenni il ricorso alle statistiche energetiche è andato continuamente crescendo. La conoscenza dei consumi e della produzione di energia di una data regione o di un certo Paese viene considerato un utile indicatore ai fini della programmazione economica e del livello di sviluppo (1). In questi studi l’energia viene espressa normalmente con uno dei seguenti sistemi:

  • come quantità fisiche ovvero come tonnellate di carbone, di petrolio o come m3 se si tratta di gas naturale. Un esempio è dato dalle statistiche dell’OECD;
  • come energia primaria (per esempio come carbone considerato alla miniera o petrolio presso il pozzo di estrazione, ecc.) espressa come unità di misura energetica. Un esempio è dato da alcune statistiche redatte in Gran Bretagna;
  • come combustibile considerato presso l’impianto termoelettrico, sempre espresso in unità di misura energetiche. Un esempio è dato dalle statistiche delle Nazioni Unite;
  • come costi potenziali espressi in unità di misura energetiche. Tale è il caso degli impianti nucleari o idroelettrici, in cui il valore attribuito all’energia, viene espresso in termini di combustibile fossile che sarebbe stato utilizzato presso una centrale termoelettrica per produrre la stessa quantità di elettricità.

statistiche2Per quanto riguarda i combustibili spesso si fa riferimento al potere calorifico superiore (come in Gran Bretagna) altre volte a quello inferiore (nella UE e in Italia). In altre occasioni non viene precisato quale dei due è stato usato. In molti casi si usano, per il confronti di vari tipi combustibili o per sommare le quantità di calore prodotto dai diversi combustibili o per altri fini statistici, opportuni coefficienti di equivalenza. Per esempio una unità di elettricità termica (1 kWh o diverse altre quantità) sarebbe equivalente alla quantità di petrolio o di carbone necessaria per produrre detta unità. Si utilizzano cioè le tonnellate equivalenti di carbone (tec o tce) o le tonnellate equivalenti di petrolio (tpe o tep) che possono quindi essere considerate unità di misura di energia molto più intuitive e maneggevoli dello joule (o della vecchia caloria). Il valore è però fissato convenzionalmente, dato che le diverse varietà di petrolio o di carbone posseggono diversi poteri calorifici. Passando alle tce o tpe si introduce nei calcoli sempre un certo errore. Le convenzioni attualmente in uso sono più di una. I coefficienti utilizzati nella UE sono i seguenti:

1 tce = 7.000 kcal/kg =29,3 GJ;

1 tpe = 10.000 kcal/kg = 41,9 GJ;

1 tpe = 1,43 tce.

headIn Italia si utilizzano sia i suddetti coefficienti che, in determinate circostanze, altri valori. Per esempio il Ministero delle Attività Produttive con due diversi decreti ministeriali (dello stesso DM 20.07.2004) (2), ha fissato il seguente fattore di conversione: 1 tep = 41,860 GJ. Il terzo comma dell’art. 2 dello stesso decreto ricorda inoltre che “La conversione dei kWh in tep viene effettuata utilizzando l’equivalenza 1 kWh = 0,22×103 tep per il primo anno di applicazione del decreto. Il fattore di conversione dei kWh in tep può essere aggiornato dall’Autorità per l’energia elettrica e il gas sulla base dei miglioramenti di efficienza conseguibili nelle tecnologie di generazione termoelettrica al fine di promuovere l’efficienza e la concorrenza”. Si prevedono dunque coefficienti variabili nel tempo.

In Gran Bretagna, in alcuni casi, si fa ancora riferimento alla tonnellata imperiale (pari a 1,018 t metriche), anche se da tempo è stato introdotto il sistema SI delle unità di misura. I coefficienti adottati sono:

1 tce = 6.426 kcal/kg =26,9 GJ;

1 tpe = 10.000 kcal/kg = 41,868 GJ;

1 tpe = 3,9683 BTU

1 tpe = 11.630 kWh

Nelle statistiche dell’ONU:

1 tce = 7.000 kcal/kg =29,397 GJ;

1 tpe = 10.182 kcal/kg = 42,622 GJ;

statistiche3Ma vi sono altri fattori di conversione da considerare. La conversione in tce o tpe dell’energia idroelettrica (al netto dei pompaggi), della geotermoelettrica e del saldo degli scambi con l’estero è normalmente effettuata sulla base di un consumo specifico medio lordo convenzionale delle centrali termoelettriche tradizionali pari a 2.200 kcal/kWh. Nel caso di centrali idroelettriche, nelle condizioni di massima efficienza ovvero con rendimento del 100%, un milione di kWh prodotte corrisponderebbero a 3,6 TJ e cioè a 123 tce o 86 tpe. Nel caso di produzione di energia elettrica dal nucleare (rendimento del 33%) e dal geotermico (rendimento del 10%) si assume che un milione di kWh prodotte corrispondono rispettivamente 10,91 e 36 TJ equivalenti, a loro volta pari a 372 e 1.228 tce o 261 e 860 tpe. Si tratta di dati da prendere con le pinze in quanto le condizioni ipotizzate sono estremamente influenzate da una lunga serie di fattori quali le tecnologie impiegate (tipo di impianti, condizioni di impiego, ecc.), le caratteristiche di funzionamento (rendimento), le manutenzioni, e così via. Le centrali nucleari, in particolare, presentano rendimenti fortemente dipendenti dal tipo di barre di “combustibile” utilizzate, la cui preparazione richiede quantitativi di energia molto differenti. Utilizzare i valori medi di queste variabili porta certamente a risultati poco affidabili.

Anche i rendimenti dei tradizionali impianti termoelettrici sono soggetti a una lunga serie di fattori non molto dissimili da quelli su ricordati. Basti pensare alle caratteristiche di una centrale monocombustibile o policombustibile o turbogas, ai sistemi di depurazione degli effluenti utilizzati, per convenire sulla scarsa affidabilità dei coefficienti utilizzati.

Ma anche gli estensori delle tabelle riportanti consumi, produzioni, scambi, ecc, di energia, ce la mettono di loro, per accrescere le incertezze e i dubbi. Se si esaminano le tabelle riportate dalla Confindustria energia (Statistiche economiche, energetiche e ambientali – I dati dell’energia), si può notare che fra le varie avvertenze (per esempio, dei Consumi per fonte) si avverte che “la trasformazione in tep del gas naturale dal 2007 si usa il PC uguale a 8.190. Fino al 2006 era uguale a 8.250”. Non si sa se il dato è riferito al PC inferiore o superiore, né sono indicate le unità di misura (8.190 o 8.250: sono kcal/m3?). Per quanto attiene le tabelle relative al gas naturale si avverte che fino al 1994 si usavano i “mc fisici”, mentre dal 1995 si fa riferimento al valore di 38,1 MJ: cosa sono questi mc fisici, forse si riferiscono alle condizioni normali? In altre tabelle si indicano i “mc standard”. Potremmo continuare a lungo.

Come si vede si tratta di un autentico guazzabuglio, con risultati talmente incerti da far ritenere poco indicativi i conseguenti confronti delle produzioni di energia fra i diversi Paesi o fra anni diversi e persino poco affidabili i Piani energetici (quinquennali, decennali, ecc.), utilizzati per programmare i fabbisogni e le disponibilità delle varie forme di energia nel tempo.

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Bibliografia

  • Il ricorso ai consumi di energia, spesso indicati come quantità di energia usata pro-capite (kg), è stato considerato essere più affidabile del PIL per misurare il livello di sviluppo economico di una nazione. Il suggerimento di utilizzare questo indice viene attribuito agli studi di Kraft and Kraft, i quali rilevarono l’esistenza di una forte correlazione fra l’andamento del PIL e quello dei consumi di energia negli USA, nel periodo 1947-1974 (J. Kraft and A.Kraft (1978). “On the relationship between energy and GNP”, Journal of Energy Development, 3 (2): 401-403). Sebbene altri studiosi confermarono la validità dell’indice, negli anni ’80 del secolo scorso numerosi altri studi (fra i quail quelli di U.Erol and E.S.H.Yu (1987), “Time series analysis of the causal relationships between US energy and Employment”, Resources Energy, 9: 75-89; E.S.H.Yu and J.Y.Choi (1985), “The causal relationship between energy and GNP: an International comparison”, Journal of Energy Development, 10(2): 249-272; E.S.H.Yu and B.K.Hwang (1984), “The relationship between energy and GNP: further results”, Energy Economics, 6(3), 186-190) indicavano invece l’inesistenza di qualsiasi correlazione fra l’andamento del consumo di energia e l’andamento economico. Alcuni studiosi (Y.U.Glasure and A.R.Lee (1997), “Cointegration, error-correction, and the relationship between GDP and energy: the case of South Korea and Singapore”, Resource and Energy Economics, 20(1): 17-25) evidenziavano poi che uno dei motivi responsabili di detti risultati contrastanti risiedeva nei test utilizzati per gli studi (test di C.W.J.Granger (1969), “Investigating causal relations by econometric models and cross spectral methods”, Econometrica, 37: 424-438; di C.A.Sims (1972), “Money, income and causality”, The American Economic Review: 62(4.): 540-552) e dipendeva anche dalle politiche perseguite dallo Stato sotto osservazione (politiche di risparmio energetico, per l’occupazione, ecc.). L’uso del consumo di energia per rilevare il livello di sviluppo economico di una nazione, merita dunque ulteriori approfondimenti e studi, in quanto il PIL, per altri motivi, si rivela poco attendibile.
  • Ministero delle Attività Produttive, Decreto 20 luglio 2004, Nuova individuazione degli obiettivi quantitativi per l’incremento dell’efficienza energetica negli usi finali di energia, ai sensi dell’art. 9, comma 1, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79; Decreto 20 luglio 2004, Nuova individuazione degli obiettivi quantitativi nazionali di risparmio energetico e sviluppo delle fonti rinnovabili, di cui all’art. 16, comma 4, del decreto legislativo 23 maggio 2000, n. 164 (G.U. n. 205 del 1/9/2004).

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