EROEI: conoscere la reale utilità dei sistemi di produzione di energia

Ne abbiamo parlato qua e là ed è ora di spiegarlo meglio, perché l’EROEI è un parametro fondamentale per chi si occupa di energia e dei suoi effetti sulla società (e sull’economia) pur essendo curiosamente sostanzialmente ignorato dalla quasi totalità degli economisti.

Un sistema di produzione di energia - che sia una centrale elettrica a gas, un impianto idroelettrico, fotovoltaico, eolico, nucleare o altro - oltre a produrre energia ne consuma anche, e sicuramente ha richiesto parecchia energia la sua realizzazione.

L’EROEI (Energy Returned On Energy Invested) è il rapporto tra l’energia che un sistema restituisce nell’arco della sua vita utile e l’energia complessivamente investita per renderlo disponibile: estrazione delle materie prime, produzione dei componenti, trasporto, installazione, manutenzione, smaltimento.

Un EROEI di 10 (10 a 1) significa che per ogni unità di energia investita se ne ottengono dieci; un EROEI di 1 significa che il sistema restituisce esattamente quanto costato, cioè che è energeticamente inutile. un EROEI inferiore a 1 significa che il sistema è energeticamente “dannoso”.

Da questo numero dipende quanta energia “netta” resta a disposizione della società, una volta ripagato il debito energetico. La letteratura scientifica (in particolare i lavori di Charles Hall - che abbiamo avuto ospite di un nostro evento due anni fa - ed altri) indica alcune soglie di riferimento: parlando del petrolio, ad esempio, Hall ritiene che con un EROEI inferiore a 3 questo non è praticabile, poiché tra l’estrazione (in questo caso l’EROEI è calcolato “alla bocca del pozzo” o “Point of Extraction - POE”) e l’uso finale (“Point of Use - POU”: un litro di benzina nel serbatoio, un kWh alla presa elettrica) si perde molta altra energia: raffinazione, trasporto, distribuzione, le infrastrutture stesse necessarie per portare il combustibile o l’elettricità dal punto di produzione al punto di consumo. Hall e colleghi stimano che questa catena “a valle” del POE consumi grosso modo i due terzi dell’energia estratta. Di conseguenza, un giacimento con EROEI 3 (POE) arriva, a rendere circa 1 nel serbatoio dell’automobilista (POU): pareggio, energia netta pari a zero! Intorno a 5 (POE) il sistema diventa marginalmente sostenibile e può essere sufficiente per sostenere una società semplice (tipicamente una società agricola con una modesta differenziazione sociale e tassi di crescita della popolazione molto bassi, più o meno quella umana dalla diffusione dell’agricoltura fino al 19° secolo). Per sostenere una società complessa e industriale, con scuole, ospedali, tempo libero, pensioni e quant’altro servono valori medi dell’ordine di 12-13 (POE), che sono stati ottenuti principalmente grazie ai combustibili fossili.

Ma quali sono gli EROEI dei sistemi attuali di produzione di energia? La risposta è, come quasi sempre: dipende. Infatti se il concetto di EROEI è “autoevidente”, più difficile è applicarlo nella pratica, poiché i valori variano molto a seconda della metodologia di analisi adottata, della tecnologia, del luogo in cui opera, come è stata costruita, come viene gestita, eccetera. Per questa ragione i valori sono molto variabili e in letteratura vengono prudentemente riportati come intervalli, non come valori fissi.

Qui sotto un elenco dei valori di EROEI (minimo, massimo e medio) riportati in letteratura¹ relativamente ad alcune tecnologie/vettori energetici. Da tenere presente che il limite minimo è da considerarsi indicativo di una “best practice”, infatti può in ipotesi essere ridotto (anche fino a 0) ad esempio installando una turbina eolica in pianura padana o un pannello fotovoltaico all’interno di una grotta! Difficilmente invece un sistema può discostarsi dal valore massimo (che tende a rappresentare un limite fisico al rendimento della tecnologia).

Questi numeri dovrebbero essere incorniciati e appesi sopra la scrivania di tutte le persone che prendono decisioni in ordine alla politica energetica di un Paese.

Alcune considerazioni al riguardo:

• La superiorità dei fossili (al POU) è infondata, poiché si basa sull’errore metodologico di confrontare l’estrazione fossile (POE) con l’elettricità rinnovabile pronta all’uso (POU), soprattutto in un contesto di crescente elettrificazione.
• Quando si analizza l’intera catena di fornitura fino al POU, tutte le principali fonti fossili (petrolio, gas, carbone) scendono a un EROEI inferiore a 10 (mediana del petrolio a 4.2) a causa degli enormi costi energetici di raffinazione, trasporto e perdite di rete.
• Al contrario, le rinnovabili elettriche (idroelettrico, eolico e solare fotovoltaico), quando armonizzate per la qualità del vettore elettrico, si posizionano tutte pari o al di sopra di 10.

Ciò detto l’EROEI racconta solo una parte della storia: non considera infatti l’intermittenza della produzione (tipica delle fonti rinnovabili) e del consumo (determinato dai modelli correnti di uso dell’energia nei diversi contesti socioeconomici).

Il petrolio, il gas e l’idroelettrico regolabile sono “dispacciabili” (producono energia - più o meno - quando serve), il sole e il vento producono energia quando ci sono, non quando la rete ne ha bisogno. Per superare questo problema ci sono due soluzioni:

• modificare (nei limiti del possibile) la struttura della domanda di energia propria del nostro modello socioeconomico;
• integrare il sistema con sistemi di accumulo, per erogare energia quando la produzione è insufficiente (es. batterie).

I sistemi di accumulo tuttavia hanno, a loro volta, un costo energetico, e qui entra in gioco un secondo indicatore, ancora meno conosciuto: l’ESOEI (Energy Stored On Energy Invested). Ne parleremo in una prossima pillola!