Opzione energia nucleare, quali potenzialità per la transizione energetica

Pubblicato il 15 Novembre 2022 in , da Giovanna Gabetta

Con la popolazione in continua crescita, ogni anno che passa il consumo di energia pro capite è in aumento e il sistema industriale diventa sempre più complesso. Tutto questo aggrava la pressione su tutte le risorse naturali, non soltanto sui combustibili fossili, come viene spiegato in un interessante e complesso rapporto pubblicato da Geological Survey of Finland e disponibile qui

Oggi nei Paesi che consumano più energia stiamo tentando di fare una transizione energetica, con l’obiettivo di eliminare i combustibili fossili. Questo obiettivo richiede un grosso cambiamento delle infrastrutture industriali, cosa complicata perché non possiamo dimenticare che i combustibili fossili sono la fonte di energia più efficiente mai utilizzata prima dagli esseri umani. Proviamo ore a esaminare le potenzialità dell’energia nucleare, che potrebbe essere una risorsa utile, dato che non emette CO2. Inoltre, nonostante la diffusione di opinioni molto allarmate e allarmistiche, le centrali nucleari dal punto di vista statistico hanno un livello di sicurezza maggiore di quelle a combustibili fossili e di quelle idroelettriche.

Le prime centrali nucleari sono diventate operative negli anni ‘50 del ‘900. Attualmente ci sono nel mondo circa 440 reattori nucleari, che producono circa il 10% dell’energia elettrica globale. Ci sono anche più o meno 220 reattori di ricerca, che servono tra l’altro per la produzione di isotopi per uso medico e industriale in 50 Paesi.

 

nucleare
Produzione di energia nucleare nel mondo

 

L’energia nucleare civile può vantare di avere una esperienza di più di 18000 anni/reattore in 32 Paesi. In realtà molte altre nazioni si avvalgono di questa energia attraverso le reti elettriche regionali. Per esempio, sia l’Italia che la Danimarca ricevono il 10% della loro energia elettrica da fonte nucleare. Qualche autore ha cercato di valutare EROI (Energy Return Over Invested) per l’energia nucleare, e ha ottenuto un valore pari a 15:1 (1). Sembra però che questo valore non tenga conto dell’estrazione dell’uranio, del suo arricchimento, della lavorazione degli elementi di combustibile, e più spesso dello stoccaggio del combustibile esausto e delle scorie. Insomma, si può pensare che l’energia nucleare abbia un EROI di 5:1 (2) e quindi un po’ troppo basso per garantire il livello di benessere che attualmente ci danno i combustibili fossili.

I reattori funzionano utilizzando l’energia generata dalla fissione nucleare per generare calore, che di solito viene poi usato per produrre elettricità con una turbina a vapore. Per il momento l’energia nucleare è l’unica fonte di energia in grado di fornire grandi quantità per ogni singolo impianto, paragonabili a quelle che si producono con le fonti fossili. Ma come per le fonti fossili, non dobbiamo dimenticare che l’energia nucleare dipende dall’Uranio, che è una risorsa finita e ha dei limiti come tutte le materie prime. Il rapporto finlandese di cui ho parlato prima studia la possibilità che si possa produrre con i reattori nucleari tutta l’elettricità necessaria per eliminare i combustibili fossili. Lo scenario esaminato naturalmente considera che siano superati tutti i problemi logistici e ideologici. Il risultato dello studio dimostra che, anche considerando la possibilità di costruire 25 nuovi reattori ogni anno, non si riuscirebbe a produrre abbastanza elettricità per alimentare tutte le auto elettriche oppure a idrogeno che sarebbero necessarie. Lo studio dimostra che dopo 76 anni di espansione a questo ritmo, le centrali nucleari potrebbero essere in grado di produrre un po’ meno del 70% dell’energia necessaria. Nello stesso tempo, le risorse di uranio a quel punto sarebbero esaurite, e la quantità di rifiuti radioattivi prodotti aumenterebbe moltissimo.

Quindi la simulazione è stata interrotta concludendo che i reattori nucleari non potrebbero sostituire tutti i combustibili fossili nel tempo richiesto. In altre parole, si può dire che il nucleare sicuramente dovrà far parte della generazione di energia in futuro, ma il suo contributo può essere aumentato soltanto in maniera moderata, tenendo conto dei diversi fattori critici. Uno di questi è il tempo necessario per costruire e rendere operativa una centrale, che attualmente è di 20-25 anni e che si ritiene di poter accorciare fino a 5 anni. Per quanto riguarda le scorie, per ora (consideriamo il 2020), nessun paese del mondo ha un sito operativo per lo stoccaggio permanente del combustibile esausto. La Finlandia ne sta costruendo uno che dovrebbe essere operativo a partire dal 2023. Ci sono molti siti  temporanei, dove i rifiuti nucleari possono essere stoccati per alcune decine di anni. Gli Stati Uniti hanno un progetto pilota (Waste Isolation Pilot Project -WIPP), che però viene usato soltanto per le scorie proveniente da armi nucleari, non per il combustibile esaurito. I trattamenti in uso attualmente trasformano le scorie diminuendo la loro radioattività, ma aumentandone la quantità.

D’altro canto, le centrali nucleari fino ad oggi sono l’unica sorgente di energia che, in assenza di combustibili fossili, possono alimentare le operazioni dell’industria pesante, che richiede quantità di energia concentrata. Le centrali nucleari potrebbero essere l’opzione migliore per il riscaldamento degli edifici in inverno, anche perché l’utilizzo diretto del calore prodotto eviterebbe un passaggio in più (da calore ad energia elettrica) e aumenterebbe l’efficienza, ovvero EROI. E’ piuttosto interessante lo sviluppo dei reattori di IV generazione e dei reattori a Torio, il cui studio deve essere finanziato per ottenere i risultati che si prevedono fin d’ora. Ma di questo potremo parlare un’altra volta.

(1)   Hall, C., Lambert, J., and Balogh, S., (2014) EROI of different fuels and the implications for society, Energy Policy 64, 141–152

(2) Lenzen, M. (2008): Life cycle energy and greenhouse gas emissions of nuclear energy: A review. Energy Conversion and Management

 

 

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