Uno studio [1] ha esaminato un centinaio di analisi sulle emissioni di gas serra da energia nucleare. E i risultati sono clamorosi: l’energia nucleare non solo pro
duce emissioni di gas serra, ma esse sono superiori a qualunque fonte di energia rinnovabile. Gli studi analizzati forniscono un valore medio di emissioni complessive [2] di 66 gCO2/kWh, contro i 9-10 dell’eolico, gli 11 del biogas, i 13 del solare termico, i 32 del solare fotovoltaico, i 30-40 della biomassa e i 38 del geotermico.
Dico clamorosi perché smentiscono uno dei miti dell’energia nucleare, quello di essere a zero emissioni. Naturalmente tali emissioni sono molto inferiori (più di un ordine di grandezza) rispetto alle tradizionali fonti fossili. La tabella che riassume le emissioni di gas serra dalle varie fonti è la seguente:
| Tecnologia | Capacità | Configurazione | Combustibile | Emissioni (gCO2/kWh) |
|---|---|---|---|---|
| Eolico | Offshore | 9 | ||
| Idroelettrico | Bacino Idrico | 10 | ||
| Eolico | 10 | |||
| Biogas | 11 | |||
| Idroelettrico | Ad acqua fluente | 13 | ||
| Solare termico | Specchi parabolici | 13 | ||
| Biomassa | Co-combustione con antracite (hard coal) | Legno | 14 | |
| Biomassa | Turbina a vapore | Legno | 22 | |
| Biomassa | Co-combustione con antracite (hard coal) | Cedui da Biomassa (Short Rotation Forestry) | 23 | |
| Biomassa | Motore a pistoni | Legno | 27 | |
| Biomassa | Turbina a vapore | Legno | 31 | |
| Solare FV | Silicone Policristallino | 32 | ||
| Biomassa | Turbina a vapore | Cedui da Biomassa (Short Rotation Forestry) | 35 | |
| Geotermico | 38 | |||
| Biomassa | Motore a pistoni | Cedui da Biomassa (Short Rotation Forestry) | 41 | |
| Nucleare | 66 | |||
| Gas naturale | Turbina a ciclo combinato | 443 | ||
| Celle a combustibile | Idrogeno da gas naturale | 664 | ||
| Diesel | 778 | |||
| Petrolio | 778 | |||
| Carbone “pulito” | 960 | |||
| Carbone | 1050 |
Nel caso del nucleare, le emissioni sono dovute a molti fattori relativi alle varie fasi di vita della centrale e del combustibile.
- Frontend: estrazione e fabbricazione del combustibile (25,09 gCO2/kWh)
- Costruzione: costruzione della centrale (8,2 gCO2/kWh)
- Operazioni: operatività delle centrale (11,58 gCO2/kWh)
- Backend: smaltimento scorie (9,2 gCO2/kWh)
- Decommissioning: smantellamento della centrale (12 gCO2/kWh)
La fase di Frontend è quella più costosa, in termini di emissioni. Infatti la procedura di estrazione e fabbricazione del combustibile nucleare e lunga e complessa, tanto da essere suddivisa in ulteriori sotto-fasi.
- Mining: nei giacimenti “ricchi”, con una percentuale di uranio di 0,2% o nei giacimenti “poveri” con percentuali di 0,01% o inferiori, le rocce vengono estratte e frantumate ottenendo una fanghiglia.
- Milling: Il minerale viene estratto da essa con l’ausilio di acido solforico, che si lega in una soluzione. Da tale soluzione viene estratto l’ossido di uranio U3O8, che viene fatto solidificare in una polvere giallastra chiamata in modo informale “yellocake”.
- Conversion: Lo yellowcake viene convertito in esafluoruro di uranio UF6
- Enrichment: L’esafluoruro di uranio viene riscaldato e trasformato in forma gassosa. Gli isotopi di U-235 e U-238 sono separati con alcune tecniche (centrifughe o membrane) in modo da arricchire la miscela di isotopi U-235, portandoli da una concentrazione naturale dello 0,7% ad una concentrazione attorno al 3% (l’esatto valore dipende dal tipo di reattore)
- Fuel fabrication: Una volta arricchito, viene trasformato in ossido d’uranio UO2, inserito in sfere ceramiche contenute in tubi in lega di zirconio. Vari tubi sono assemblati assieme per formare le barre di combustibile
Oltre all’energia necessaria per effettuare tutte queste lavorazioni, è necessario considerare i viaggi che il materiale deve compiere per essere spostato dalla miniera ai vari impianti di lavorazione.
La fase di costruzione riguarda la centrale. In un reattore medio da 1000 MW, in media, sono necessarie 170 mila tonnellate di cemento, 32 mila tonnellate di acciaio, 1362 tonnellate di rame e 205 mila tonnellate di altri materiali.
La fase operativa è una di quelle con meno emissioni, poiché queste sono legate alle operazioni di manutenzione.
La fase di Backend riguarda la gestione del carburante esaurito, che può essere riprocessato in apposite strutture per recuperare l’U-238 che non è stato utilizzato dal reattore (ciclo chiuso) oppure essere smaltito come scorie (ciclo aperto).
La fase di Decommissioning riguarda lo smantellamento della centrale e lo smaltimento dei componenti divenuti radioattivi. Per maggiori approfondimenti su questa fase, si può consultare un mio precedente articolo.
Riferimenti:
[1] Sovacool, Benjamin K., Valuing the greenhouse gas emissions from nuclear power: A critical survey, Energy Policy, Volume 36, Issue 8, August 2008, Pages 2950-2963, ISSN 0301-4215, DOI: 10.1016/j.enpol.2008.04.017. Disponibile: http://www.nirs.org/climate/background/sovacool_nuclear_ghg.pdf
[2] Le emissioni complessive sono dovute all’intero processo di costruzione della centrale, smantellamento della centrale, estrazione/fabbricazione combustibile, emissioni dirette, ecc.
Energia Nucleare: Dibattito-Spot a “TeleCamere”
I produttori devono pubblicizzare il bene o il servizio prodotto per poter convincere l’utente (o consumatore) ad acquistarli. E la pubblicità non è una informazione completa, poiché tende a sopravvalutare i lati positivi del bene o del servizio e minimizzare i lati negativi. Qualche giorno fa, nella puntata di TeleCamere, si è assistito ad un esempio di pubblicità sull’energia nucleare, nel quale hanno partecipato Matteo Collaninno (PD), il ministro dell’Ambiente Stefania Prestigiacomo e l’AD ENEL Fulvio Conti. Per quale motivo? Tutti e tre, conduttrice compresa erano a favore dell’energia nucleare. Quello che sulla carta era un dibattito si è trasformato in una gara a chi magnificava maggiormente questa fonte di energia. Che, secondo il mio noto parere, non è la panacea per tutti i problemi energetici del mondo.
Poiché nessun ospite della trasmissione ha presentato delle vere contro-argomentazioni, tenterò di farlo io per separare la pubblicità della realtà.
Fulvio Conti: “La tecnologia attuale consente di guardare con tranquillità con sicurezza degli impianti, che lavorano da Chernobyl in poi da 13 mila anni consecutivi senza nessuna interruzione, senza nessun incidente, senza nessuna preoccupazione”
FALSO. Ecco un esempio di pubblicità ingannevole: l’AD di Enel afferma che i reattori nucleari funzionano da 13 mila anni consecutivi, anche se in realtà è corretto parlare di anni-reattore. Il numero roboante dovrebbe risultare dal prodotto tra il numero di anni trascorsi dall’incidente di Chernobyl e il numero di centrali funzionanti. Pur sbagliato, questo numero (24 anni moltiplicato circa 440 reattori fa circa 10 mila anni) è ingannevole, principalmente per il fatto che ci sono stati incidenti, piuttosto preoccupanti, anche dopo Chernobyl. Nel 1999 sono accaduti due incidenti in Giappone, uno alla centrale Shika che ha causato per 15 minuti una reazione incontrollata nel reattore 1, evento insabbiato dall’azienda proprietaria del reattore per ben 8 anni. Il secondo all’impianto di riprocessamento di Tokaimura dove per errore in una vasca si è accumulata una quantità di nitrato d’uranile sufficiente ad avviare una reazione spontanea che ha contaminato tre lavoratori, di cui due persero la vita. Altri quattro incidenti con perdite di sostanze radioattive sono avvenute tra il 2003 e il 2006.
Fulvio Conti: “Il costo è più basso del 20-30% rispetto a qualunque altro tipo di produzione”
FALSO. Altro mito da sfatare. I costi della generazione dell’elettricità possono essere suddivisi in due categorie:
- Il costo “overnight”, che è quello necessario per costruire la centrale, calcolato per KW di potenza della centrale.
- Il costo “Operation&Maintenance” che comprendono i costi della manutenzione (generalmente fissi) e del combustibile (variabili). Sono calcolati in kWh di energia prodotta
Dopo l’investimento iniziale, ovvero il costo overnight (per la costruzione della centrale), la produzione dell’energia elettrica dipende dai costi del combustibile e dalla manutenzione della centrale. Secondo un calcolo del dipartimento dell’energia statunitense (http://www.eia.doe.gov/oiaf/aeo/assumption/pdf/electricity.pdf), i dati relativi alle diverse fonti energetiche sono i seguenti:
| Overnight Costs in 2009 ($/kW) | Variable O&M ($/MWh) | Fixed O&M ($/MWh) | Total O&M ($/MWh) | |
|---|---|---|---|---|
| FV | 6171 | 0 | 11,94 | 11,94 |
| Ciclo Comb. Av | 968 | 2,04 | 11,96 | 14 |
| Ciclo comb. Trad | 984 | 2,11 | 12,76 | 14,87 |
| Idroelettrico | 2291 | 2,49 | 13,93 | 16,42 |
| Gen. Distribuita | 1400 | 7,28 | 16,39 | 23,67 |
| Eolico | 1966 | 0 | 30,98 | 30,98 |
| Solare Termico | 5132 | 0 | 58,05 | 58,05 |
| Biomassa | 3849 | 6,86 | 65,89 | 72,75 |
| Eolico Offshore | 3937 | 0 | 86,92 | 86,92 |
| Nucleare | 3820 | 0,51 | 92,04 | 92,55 |
| Geotermico | 1749 | 0 | 168,33 | 168,33 |
Si può vedere che non solo il nucleare ha un costo overnight elevato (peggiore è solo il solare termico e il fotovoltaico), ma anche elevati costi di O&M fissi, dovuti alla manutenzione. Che è maledettamente importante in una centrale nucleare. Il prezzo del combustibile è invece molto basso rispetto alla quantità di energia prodotta. Se sommiamo i costi O&M fissi e variabili possiamo ottenere i valori di O&M totali, nell’ultima colonna. Si può notare che i costi del nucleare per la fase O&M sono tra i più elevati, inferiori solo al geotermico.
Veronesi (intervistato): “Il nucleare non ha emissioni di nessun tipo […] Non c’è rischio in termini di normale funzionalità come l’energia idroelettrica, solare, eolica. Le scorie non sono più un rischio. Una centrale nucleare produce 1-2 metri cubi di scorie all’anno.”
FALSO. Il mito delle emissioni zero è ingannevole. Mi stupisce che uno scienziato affermi che non ci sono emissioni “di nessun tipo”. La frase corretta è invece: “non ha emissioni durante il funzionamento”. Le emissioni sarebbero nulle se si potesse ottenere il combustibile nucleare con una bacchetta magica. In assenza di quest’ultima, l’uranio deve essere estratto da rocce che ne possiedono in quantità molto limitata da 0,01-0,25% per i giacimenti più poveri allo 0,1% per i giacimenti più ricchi (in Australia, dove è presente quasi un quarto delle riserve mondiali, la maggior parte dei giacimenti ha concentrazioni inferiori allo 0,06% e nel Kazakhstan che possiede il 17% delle riserve mondiali, i giacimenti hanno concentrazioni inferiori allo 0,1%). Quindi, un kg di uranio naturale deve essere estratto da almeno 1000 kg di minerale grezzo. Una volta estratto, deve essere sottoposto all’arricchimento, che comporta una trasformazione, una separazione degli isotopi attraverso le centrifughe e la ricombinazione in concentrazioni più ricche di uranio-235. Tutto ciò comporta una quantità di energia non trascurabile, che attualmente viene generata con combustibili fossili.
Per quanto riguarda la quantità di scorie prodotte (considerando solo quelle ad alto livello, ovvero il combustibile esaurito), i numeri della IAEA sono un po’ diversi: un reattore da 1000 MW produce circa 30 tonnellate di scorie annue pari a 10 metri cubi. Quelli della World Nuclear Association stimano 20 metri cubi annui. Un ordine di grandezza superiore alle stime di Veronesi. Per completezza, si dovrebbe aggiungere che esistono anche le scorie a medio livello (comunque pericolose) che ammontano a 350-450 tonnellate annue.
Fulvio Conti: “Una centrale nucleare non solo non emette inquinanti, ma non scoppia. Non è una bomba atomica”
FALSO. Conti dimentica la presenza delle scorie, che naturalmente sono inquinanti. Si parla molto di mantenere il dibattito lontano da posizioni ideologiche, ma questa è una affermazione puramente ideologica e slegata dalla realtà dei fatti. Se seguissimo questo ragionamento e si incanalassero i gas prodotti dalla combustione del petrolio per portarli altrove, si potrebbe giungere alla conclusione che anche il petrolio non emette inquinanti quando viene bruciato. L’altra questione riguarda il paragone con la bomba atomica: è certamente vero che il combustibile nucleare non può generare una reazione di fissione a catena come negli ordigni nucleari, ma in caso di incidente una centrale nucleare può scoppiare. Ogni impianto dove sono presenti materiali o fluidi ad alta pressione ed alta temperatura o infiammabili può “scoppiare”. Si pensi alla piattaforma petrolifera nel golfo del Messico che è esplosa, si pensi al drammatico incidente alle acciaierie ThyssenKrupp di Torino dove un incendio causò un’esplosione. La stessa centrale di Chernobyl non è esplosa per una reazione incontrollata (come avverrebbe in una bomba nucleare), ma per un aumento eccessivo di calore nel nocciolo del reattore, il quale ha prodotto una pressione tale da spaccare letteralmente l’edificio del reattore numero 4. Una centrale nucleare, come una centrale termoelettrica o una centrale a gas è sostanzialmente una pentola a pressione, dove proprio la pressione del vapore acqueo è necessaria per far muovere le turbine dei generatori elettrici. Che succede ad una pentola a pressione sui fornelli se le valvole non funzionano?
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