2.1 - Fisica Moderna - Quanta energia consumiamo
Quando parliamo di energia tutti pensiamo all’energia che usiamo nelle nostre case, cioè l’energia elettrica che consumiamo per l’illuminazione e per far funzionare gli elettrodomestici. La quantità di energia che serve a una famiglia generalmente non supera 3 kW di potenza disponibile. Quindi l’Enel ci installa nelle nostre case un contatore da 3 kW. Però quando l’Enel ci manda la bolletta l’energia la misura in kilowattora.
Kilowatt e kilowattora misurano entrambi l’energia, ma molti non conoscono con esattezza qual è la differenza fra i due. Il kilowatt è la misura dell’intensità dell’energia, cioè la quantità massima di energia che può essere erogata in un secondo, e viene chiamata anche Potenza disponibile. Se vogliamo fare un’analogia con le misure di lunghezza, possiamo dire che il kilowatt è il metro che usiamo per misurare l’energia.
Il kilowattora è invece la quantità di energia realmente prodotta e consumata, cioè i metri di energia che passano nel contatore in un’ora. Se per esempio in casa funziona una stufa elettrica per un’ora, e assorbe 2 kW, il contatore segnerà 2 kWh in più. Se di stufe elettriche ne collego 2, il contatore scatta e va in blackout, perché non mi può dare 4 kW, al massimo me ne può dare 3 poiché è la massima potenza disponibile.
Vediamo ora a quanto corrisponde 1 kilowattora (cioè che cosa ci vuole per produrre un kilowattora).
Servono:
- 4 metri quadri di pannelli fotovoltaici in una giornata di sole.
- Un chilo di legna essiccata e sminuzzata.
- Il vento che soffia a 36 km/l’ora, su 5 metri quadri di superfice.
- 4,5 metri cubi di acqua che cadono da un’altezza di 10 metri.
- Un quarto di metro quadro di terreno coltivato a mais.
- Oppure, e questo è il vero problema, 200 grammi di petrolio o di gas naturale.
- O 1/60 di grammo di uranio naturale.
Come voi capite in qualche modo vi sto dicendo anche come viene prodotta oggi l’energia. Comunque questo fa parte di un altro argomento che vedremo più avanti. Ora invece vorrei mettere in evidenza un problema che ci riguarda più da vicino, e cioè che 200 grammi di petrolio producono molta più energia di tutte le altre cose che ho elencato, a parte l’uranio al quale sono quasi tutti contrari.
Cioè il petrolio, come anche il gas naturale e il carbone hanno una densità di energia molto più grande di tutta quell’altra roba che ho elencato. Tutti finora abbiamo impiegato (e purtroppo stiamo ancora usando) per produrre energia i derivati del petrolio (benzina, gasolio, GPL) e il gas naturale (cioè il Metano) perché sono la cosa più semplice e più facile da trasportare.
La quantità di energia di cui ciascuno di noi ha bisogno non è solo l’energia elettrica che consumiamo per la casa, ma anche l’energia necessaria alle industrie per produrre tutto quello che ci serve ogni giorno: la lavorazione dei prodotti alimentari, le bevande, le attrezzature che usiamo per viaggiare come ad esempio l’automobile, il treno, l’aeroplano, le attrezzature che usiamo nel lavoro, i computer, i telefonini, i libri, i macchinari delle industrie, degli ospedali eccetera, perché tutte sono costruite con lo scopo di produrre i beni e i servizi che servono a ciascuno di noi. La quantità di energia che serve per fare tutto questo è molta. Proviamo a quantizzarla, a fare una media, una stima basata sul consumo di ogni singolo membro di una famiglia.
Ovviamente ogni famiglia consuma in maniera diversa, dipende se uno è singol oppure vive in coppia, coppie con figli e altri familiari ecc., comunque se facciamo una statistica di quanti siamo in Italia e quanta energia elettrica consumiamo in totale, facendo la media otteniamo circa 10 kWh al giorno, questo è il consumo medio di una famiglia italiana.
Se poi sommiamo anche il consumo del gas per riscaldamento questo valore raddoppia. Quindi facendo la media nell’arco dell’anno il consumo di energia elettrica e di Gas in Italia è di circa 20 kilowattora al giorno per ogni famiglia distribuiti nell’arco dell’anno. Considerando che una famiglia media è composta di 4 persone sono 5 kWh per ogni singolo membro.
Però adesso facciamo il confronto di questi 5 kWh al giorno, con le altre cose che usiamo e che richiedono energia:
Allora prendiamo l’automobile. Abbiamo detto che 200 g di petrolio fanno 1 kWh, l’automobile va a benzina o a gasolio, e mettiamo che fa 12 km con 1 litro di benzina o di gasolio.
Se usiamo l’automobile per andare al lavoro, tra andata e ritorno mettiamo di percorrere 60 km. Abbiamo visto che 200 grammi di benzina sono 1 kilowattora, se l’automobile fa 12 km con 1 litro sono circa 5 kWh di energia; quindi, per fare 60 km ci vogliono circa 5 litri di benzina. 5 litri, moltiplicati per 5 kilowattora sono circa 25 kilowattora di consumo di energia ogni giorno. Quindi solo la macchina consuma più energia di tutti i componenti della famiglia che vivono nella casa.
Sappiamo che non tutti prendono l’aereo, ma alcuni lo fanno abbastanza spesso. Mettiamo di fare un viaggio Roma – San Francisco, negli Stati Uniti, e poi il viaggio di ritorno. La distanza è di circa 14.000 chilometri. Un jumbo jet con 400 passeggeri a bordo consuma circa 2.800 litri di kerosene. Il kerosene più o meno è come la benzina, quindi, sempre facendo il conto che 200 grammi di petrolio sono un kilowattora, l’aereo consuma 14.000 kilowattora e dividendo per il numero di persone otteniamo 35 kilowattora a persona. Questo solo all’andata, il ritorno sarà altrettanto. Quindi diciamo che un viaggio in aereo a San Francisco negli Stati Uniti in termini di energia consumata supera tutta l’energia che una persona consuma per la casa e per la macchina.
Sappiamo che sono pochi quelli che prendono l’aereo per andare negli Stati Uniti, sono invece tanti che prendere l’aereo per viaggiare in Italia. Mettiamo che un viaggio mediamente sia di 2.000 km. Si stima che una persona in un singolo viaggio consumi circa 8 kWh, per cui na famiglia di 4 persone consumerà in totale 32 Kwh.
Quattro lampadine da 100 watt che rimangono accese per 5 ore consumano 2 kilowattora. Sostituendo 4 lampadine da 100 watt con 4 lampadine a basso consumo che fanno la stessa luce, il consumo è 5 volte di meno, cioè 0,4 kilowattora. Uno può dire “ma costano di più”, questo è vero, ma durano anche molto di più, e dopo 1 anno si va in pari, dopo si comincia a guadagnare. Ora ci sono i LED, che costano ancora di più ma consumano quattro volte meno delle lampadine a basso consumo tradizionali.
Persino mangiare costa energia. Mediamente consumiamo 2.000 calorie al giorno, che in termini di energia corrispondono a 2,4 kilowattora, mediamente 100 watt ogni ora, cioè un decimo di kilowattora. Quindi una persona mediamente per l’alimentazione consuma energia come una lampadina da 100 watt.
Secondo le statistiche in Italia mangiamo 18,8 chili di carne pro capite ogni anno; quindi, una famiglia di quattro persone mangia circa 75 chili di carne in un anno, 50 gr di carne al giorno per una persona. Molti sono vegetariani, è vero, ma la maggior parte delle persone non rinuncia all’hamburger o alla classica bistecca di manzo. Ora una mucca pesa circa duecento chili, ma non è questo il punto, il punto è quanto mangia, e cioè quanta energia serve per l’alimentazione di una mucca durante tutta la sua vita.
È stato calcolato che il mangime per una mucca deve fornire circa 6.000 calorie al giorno, cioè 3 volte l’alimentazione necessaria a una persona. Una mucca quindi in mangime consuma circa 7,2 kilowattora al giorno, cioè circa 1/3 dell’energia che si consuma in tutta la casa. Questo è il costo della bistecca di manzo in termini di energia.
Vi siete mai chiesti il computer portatile quanto consuma? Non parlo dell’energia elettrica della presa di corrente, perché quella fa parte dei consumi della casa. Il portatile qualcuno l’ha costruito, e per farlo ha consumato energia. È stato calcolato che per un personal computer che viene sostituito ogni 4 anni l’energia che serve per fabbricarlo, cioè per i componenti, l’assemblaggio, il trasporto ecc. è di 1,2 kWh al giorno.
Anche la lattina di coca cola, cioè la lattina di alluminio, qualcuno l’ha costruita, e per fare una lattina ci vogliono 0,6 kWh di energia.
La nostra automobile in media ci dura 15 anni, poi viene rottamata e a quel punto ci presenta il conto: 14 kWh ogni giorno per 15 anni, quasi l’energia che consumiamo per la casa.
Insomma, se facciamo la somma di tutte quelle cose che vi ho detto prima, e di altre che non vi ho detto ma che penso v’immaginate, l’Italia consuma mediamente 100 kilowattora di energia al giorno per ogni persona.
Gli americani ne consumano due volte e mezzo, ma si sa, loro hanno il petrolio e non si fanno problemi.
La Cina fino a una quindicina di anni fa aveva un reddito pro capite basso e consumava poca energia, ma in questi ultimi dieci anni il reddito è aumentato al ritmo del 4-5% ogni anno, e ora il consumo di energia di un cinese è circa la metà del nostro, ma la Cina oggi ha una popolazione di 1.450.000.000 abitanti, noi in Italia siamo solo 59 milioni…
L’India e il Sudamerica hanno un consumo di energia che è circa il 35% del nostro, e poi c’è l’Africa che in media consuma solo 18 kWh al giorno per ogni abitante.
I Paesi che si definiscono sviluppati, che sono l’Italia, la Francia, la Germania, gli Stati Uniti, la Spagna, l’Olanda, il Belgio, l’Inghilterra, la Svezia, la Norvegia, la Finlandia, il Giappone, Australia, Emirati Arabi, il Sudafrica, che sono in totale circa un miliardo e mezzo di persone, consumano quasi la metà di tutta l’energia che viene prodotta nel mondo.
Ci sono altri 5 miliardi che popolano i Paesi del Medioriente, la Cina, L’india, il Vietnam, le Filippine, l’Asia, il Sudamerica, la Russia e sono i cosiddetti Paesi in via di sviluppo consumano poco meno dell’altra metà.
Poi c’è l’Africa, che ha oltre un miliardo di persone e non consuma quasi niente. Probabilmente è questo il motivo per cui molti scappano dall’Africa e vengono da noi in Europa.