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EROEI

Data: 20 mar 2017


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Alambicchi grappaLe forme di energia non sono tutte uguali. Ci sono energie "sprecone" e ci sono energie "parsimoniose". Non basta produrre più energia quando siamo in presenza di forme di energia sprecone. Per esempio l'idrogeno prodotto da fonti rinnovabili (FER) è un tipico esempio di energia che non è sostenibile, che spreca troppo per stare in piedi da sola.

Esiste un concetto matematico-fisico che descrive lo "spreco" di una fonte energetica o di un sistema energetico, si chiama EROEI, Energy Return on Energy Investment. È un concetto molto semplice che però ha complicazioni matematiche. Un esempio abbastanza calzante può introdurre le persone comuni al concetto di EROEI.

EROEI elevato:
Pensiamo alla nostra operazione settimanale di andare dal benzinaio a fare il pieno. Il benzinaio è di solito sotto casa e quindi per andare a fare la benzina impiegheremo solo qualche minuto e useremo solo qualche goccia di benzina.

EROEI medio:
Se il distributore è ad alcuni chilometri di distanza allora impiegheremo una mezz'oretta per fare benzina e ci andrà via un litro di benzina su 40 del nostro pieno per fare il percorso di andata e di ritorno.

EROEI basso:
Se il distributore è molto lontano allora sprecheremo ore del nostro tempo per andarci e una parte consistente del nostro pieno per fare il percorso di andata e ritorno. Facciamo benzina più spesso e impieghiamo una parte consistente del nostro tempo per fare benzina.

EROEI unitario (1):
Il distributore di benzina è lontanissimo e tra andata e ritorno consumiamo esattamente 40 litri che è proprio quanto è il nostro pieno: facciamo una operazione inutile. Non ci rimane alcuna benzina disponibile per i nostri scopi nel serbatoio. Butteremo via la macchina e andremo a piedi.

Il petrolio aveva un EROEI ai tempi dei primi pozzi di oro nero pari a 100, poi è passato a valori di molto inferiori. Il petrolio sostiene la nostra economia per via del fatto che quasi tutto quel che abbiamo è fatto con il petrolio oppure con l'energia del petrolio e in generale con l'energia degli idrocarburi. Basti pensare che non siamo lontani dai 100 milioni di barili di petrolio estratti e bruciati ogni giorno in tutto il mondo contro un quantitativo di energia da fonti rinnovabili che è minimo come si vede dal grafico seguente.

Grafico EROEI

Il grafico qui sopra è tratto da un articolo di Ugo Bardi che riprende il lavoro di Charles Hall.

Il “diagramma a palloncini” di Charles Hall.. Sull’asse delle Y c’è l ‘EROEI (EROI) il ritorno di energia sull’investimento in energia. Sull’asse delle X sta il totale dell’energia prodotta da quella fonte nel mondo. La dimensione dei pallonicini sull’asse verticale da un’idea dell’incertezza dei dati. Notare la riga per il “minimo richiesto per la civilizzazione” che, secondo Hall, non può essere meno di circa 5. Il grafico dovrebbe essere aggiornato al 2005.

Il minimo EROEI richiesto per la civilizzazione è pari a 5 secondo questo autore ma con un punto di domanda in quanto il valore è incerto. Significa che se la nostra energia ha un EROEI sotto il 5 il distributore del nostro esempio è troppo distante e non conviene più andare a fare benzina. Questo vuol dire ritornare all'epoca pre-industriale in cui l'agricoltura e l'allevamento sosteneva l'economia. Vuol dire ritornare all'800.



Visto che la civilizzazione è fatta coincidere con l'epoca post-industriale occorre fare attenzione a non scendere sotto un certo limite per l'EROEI della nostra energia che l'autore fissa a 5.

Il valore di 5 dell'EROEI sta a significare che sotto il 5 butteremo via l'automobile e andremo a piedi mentre sopra il 5 e per valori via via più alti il distributore di benzina è sempre più vicino e quindi ci conviene andare a fare il pieno e ad usare l'auto. Questo perché l'agricoltura dell'800 ha un certo EROEI e se supera l'EROEI del petrolio, delle FER e delle altre energie attuali allora è più conveniente l'energia dell'agricoltura che andare a fare il pieno da un benzinaio che è troppo distante.

Le energie sprecone come l'utilizzare le FER per produrre idrogeno possono avere un EROEI sotto il 5 e quindi essere energie "sussidiate" dal petrolio che ha EROEI superiore a 5. Fintanto che la produzione di idrogeno da FER è bassa e la produzione di petrolio è alta allora l'energia complessiva della nostra civiltà ha un EROEI superiore a 5.

Ovviamente esiste un lato economico, di costo, in tutto questo ragionamento sull'EROEI per cui economicamente potrebbe essere sconveniente usare fonti energetiche con un basso EROEI e quindi il mercato punirà la soluzione FER+idrogeno a meno di sussidi che poggiano il loro peso sul fatto che il petrolio e il carbone è predominante ed ha un alto EROEI.

Si noti quanto è alto l'EROEI delle fattorie eoliche (circa 20) ma anche quanto è bassa la produzione di energia eolica che è circa zero nella scala scelta con unità di misura degli exajoule.

Si noti dal grafico come un po' tutte le nostre fonti energetiche hanno un EROEI vicino alla linea orizzontale del 5, fatta eccezione per il coal (carbone) e l'hydro (idroelettrico).

Ho messo come prima immagine un alambicco per produrre l'alcol, tutte le società antiche producevano alcol, per esempio wikipedia dice:
I metodi di distillazione si sono sviluppati tra l'VIII e il VI secolo a.C. in Mesopotamia e furono presto applicati al vino per la preparazione dell'acquavite.
Quindi l'alcol è da sempre disponibile nelle società antiche e ricordo che le automobili del Brasile funzionano al alcol. Quindi è immaginabile che si sia sempre potuto costruire prima un motore a vapore ad alcol e poi un motore a scoppio ad alcol. Invece il motore a vapore è stato inventato solo quando è diventato disponibile il carbone e quello a benzina quando si è estratto il petrolio.

L'alcol nell'agricoltura antica ha un EROEI inferiore a 5 mentre il carbone e il petrolio hanno alti EROEI. Non era possibile nell'antichità costruire un sistema energetico basato sull'alcol in cui motori ad alcol venissero usati per costruire macchine agricole per produrre ancora più alcol con la coltivazione dei campi. Nemmeno adesso è possibile un tale sistema se venissero a mancare le altre fonti energetiche, questo per il motivo che l'EROEI dell'alcol è inferiore al limite per sostenere una società industrializzata.

A scuola ci hanno insegnato fin da piccoli che è la tecnologia che ci ha permesso di costruire la società moderna, in realtà è l'energia che ci ha permesso ciò ma non una energia qualsiasi come quella dell'alcol dell'agricoltura antica ma le energie moderne ad alto EROEI.



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Data: 20 mar 2017
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argomento: Energia, articoli: Auto Elettrica - Teoria, Energia Eolica, Il Petrolio (terzo aggiornamento), Moduli a Film sottile, Il Kitegen e l'Idrogeno (l'ignoranza dei giornalisti), Crisi del petrolio (assalto ai forni), Batterie al Litio Ferro Fosfato


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