Un controllo di realtà sulle fonti rinnovabili | David MacKay | TEDxWarwick

Quanto volume di terra servirebbe affinché le fonti rinnovabili fornissero energia ad una nazione come l'UK? L'intero territorio nazionale. Nel suo pragmatico discorso, David MacKay esplora la matematica di base che mostra le preoccupanti limitazioni sulle opzioni per l'energia sostenibile e spiega perché dovremmo perseguirle in ogni caso.

Quando iniziò la Rivoluzione Industriale,

la quantità di carbonio nel sottosuolo
della Gran Bretagna sotto forma di carbone

era pari a quella del carbonio
nel sottosuolo dell'Arabia Saudita

sotto forma di petrolio.

Quel carbonio fornì l'energia
per la Rivoluzione Industriale,

pose il "Gran" in Gran Bretagna

e portò alla dominanza mondiale
temporanea della Gran Bretagna.

Nel 1918 la produzione di carbone
raggiunse il picco in Gran Bretagna,

continuando a declinare da allora.

Al momento giusto, la Gran Bretagna iniziò
a usare petrolio e gas dal Mare del Nord

e nell'anno 2000

la produzione di petrolio e gas
dal Mare del Nord raggiunse il suo picco,

e ora sta declinando.

Queste osservazioni sulla finitezza

del combustibile fossile sicuro,
locale, facilmente accessibile,

è un motivo per dire:
"Bene, cosa ci sarà in futuro?

Come sarà la vita
dopo i combustibili fossili?"

Dovremmo riflettere seriamente:
come rinunciare ai combustibili fossili?

Un altro motivo, ovviamente,
è il cambiamento climatico.

Quando si parla della vita
dopo il combustibile fossile

e dell'azione del cambiamento climatico,

credo circolino molte sciocchezze,

molti falsi messaggi ecologici,
molta pubblicità ingannevole,

e sento il dovere, come fisico,
di allontanare la gente dagli sproloqui

aiutandola a capire le azioni
che fanno veramente la differenza

e a concentrarsi sulle idee
che hanno davvero senso.

Fatemi illustrare questo concetto

con quello che i fisici chiamano
un "calcolo sul retro della busta".

Amo i "calcoli sul retro delle buste".

Ponete una domanda,
scrivete dei numeri,

e ottenete una risposta.

Potrebbe non essere molto accurata,
ma forse ti fa dire: "Hmm."

Ecco la domanda:

pensate se dicessimo: "Oh sì,
rinunciamo ai combustibili fossili.

Usiamo biocarburante.
Problema risolto.

Trasporto.. non ci serve più il petrolio."

Se facessimo crescere il biocarburante
per guidare su una strada

sul margine d'erba
al bordo di quella strada,

quanto dovrebbe essere largo il bordo,
perché i conti tornino?

Mettiamo giù qualche numero.

Mandiamo le nostre auto a 96 km all'ora,

facendo 48 km con 4,55 l.

È la media europea per le auto nuove.

Le coltivazioni di biocarburante
hanno una produttività, supponiamo,

di 1.200 litri di biocarburante
per ettaro all'anno.

È una buona stima
per il biocarburante europeo.

Immaginiamo che le auto
siano lontane 80 metri tra loro

e che vadano perennemente
lungo questa strada.

La sua lunghezza non importa:

più lunga è la strada, maggiore
la coltivazione di biocarburante.

Cosa fare di questi numeri?

Prendete il primo numero, dividetelo per
gli altri tre, ottenendo 8 km.

Questa è la risposta.

Questa è la larghezza
che dovrebbe avere la coltivazione,

date quelle ipotesi.

E forse vi farebbe dire:

"Hmm. Forse non è proprio così facile."

E questo potrebbe farvi pensare,

forse vi è un problema
da risolvere con le aree.

In questo discorso, vorrei parlarvi
delle aree dei terreni, e chiedervi:

abbiamo un problema con gli spazi?

La risposta sarebbe: si,
ma dipende dal paese in cui abitate.

Iniziamo con il Regno Unito,

visto che siamo qui oggi.

Il consumo di energia del Regno Unito,

Il consumo totale di energia
-- non solo i trasporti, ma tutto --

preferisco quantificarlo in lampadine.

È come se aveste
125 lampadine sempre accese,

125 kilowatt-ora per giorno per persona.

È quello il consumo
di energia del Regno Unito.

Servono 40 lampadine per i trasporti,

40 lampadine per il riscaldamento,

40 lampadine per produrre elettricità

e altre cose relativamente ridotte,

in confronto a questi tre grandi bisogni.

L'impatto è in realtà maggiore,

se consideriamo l'energia inclusa
nelle merci che importiamo.

Il 90% di questa energia, oggi,
arriva ancora da combustibili fossili,

e solo il 10% da altre fonti,
possibilmente più verdi,

come l'energia nucleare o le rinnovabili.

Questo vale per il Regno Unito.

La nostra densità di popolazione
è di 250 persone per Km quadrato.

Ora vi mostro altri paesi,
usando le stesse 2 misure.

Sull'asse verticale
conterò le lampadine,

il consumo di energia pro capite.

Noi siamo a 125 lampadine per persona,

e quella piccola luce blu lì

vi mostra il territorio del Regno Unito.

La densità di popolazione
è sull'asse orizzontale,

e noi siamo 250 persone per Km quadrato.

Aggiungiamo i paesi europei, in blu,

e potete vedere
che c'è abbastanza varietà.

Faccio notare che entrambi
gli assi sono logaritmici;

se si va da una barra grigia
alla successiva,

si aumenta di un fattore 10.

Poi aggiungiamo l'Asia, in rosso;

il Medio Oriente
e il Nord Africa, in verde;

l'Africa sub-Sahariana, in blu;

il Sud America, in nero;

il Centro America, in viola;

e infine in giallo abbiamo Nord America,
Australia e Nuova Zelanda.

Si può vedere la grande varianza
di densità della popolazione

e dei consumi pro capite.

I paesi differiscono uno dall'altro.

In alto a sinistra, ci sono
Canada e Australia, con grandi territori,

consumi pro-capite molto alti
-- 200 o 300 lampadine per persona --

e una densità di popolazione molto bassa.

In alto a destra, il Bahrain

ha all'incirca lo stesso consumo
pro capite di energia del Canada --

oltre 300 lampadine per persona.

Ma la loro densità di popolazione
è 300 volte maggiore,

1.000 persone per Km quadrato.

Il Bangladesh, in basso a destra,
ha la stessa densità del Bahrain,

ma il consumo pro capite è 100 volte meno.

E in basso a sinistra?
Be', non c'è nessuno.

Ma c'erano molti, in passato.

È un altro messaggio di questo grafico.

Ho aggiunto una piccola coda blu

dietro Sudan, Libia,
Cina, India, Bangladesh.

Rappresenta la loro progressione
degli ultimi 15 anni.

Dove erano 15 anni fa, e dove sono ora.

Il messaggio è: molti paesi
stanno andando a destra e in alto.

Il che significa:

più densità di persone
e più alti consumi pro-capite.

I capofila in alto a destra
sono quindi, un po' stranamente,

il Regno Unito insieme alla Germania,

Giappone, Corea del Sud, Olanda,

e un gruppo di altri paesi un po' strani,

ma molti altri paesi si stanno spostando
in alto e a destra per unirsi a noi.

Abbiamo un quadro, se preferite,

del profilo di consumo energetico

che potrebbero avere,
in futuro, anche gli altri paesi.

Ora ho aggiunto al grafico

alcune linee rosa
che vanno in giù e a destra.

Sono le linee di uguale consumo
energetico per unità d'area,

che misuro in watt per metro quadro.

Per esempio, la linea in mezzo,
0,1 watt per metro quadro,

è il consumo energetico per unità d'area
dell'Arabia Saudita,

Norvegia, Messico in viola,
e Bangladesh 15 anni fa.

Metà della popolazione mondiale

vive in paesi che già sono
sopra quella linea.

Il Regno Unito consuma
1,25 watt per mq.

Così anche la Germania:
il Giappone un po' di più.

Chiariamo ora perché
tutto ciò è importante.

Perché è importante?

Possiamo usare le stesse unità
per confrontare fonti rinnovabili

e altre fonti energetiche.

Le fonti rinnovabili
sono una delle idee principali

per riuscire a ridurre la nostra abitudine
al 90% di consumo da fonti fossili.

Ecco le fonti rinnovabili.

Le colture per l'energia

producono 0,5 watt per mq,
al clima europeo.

Cosa significa?

Potreste aver anticipato questo risultato

quando vi ho parlato, poco fa,
della coltivazione di bio-carburante.

Noi consumiamo 1,25 watt per mq.

Ciò significa che,

se anche si coprisse l'intero Regno Unito
con colture per l'energia,

non potremmo sostenere
il consumo energetico attuale.

Il vento produce un po'
di più: 2,5 watt al mq.

Ma è solo il doppio di 1,25 watt al mq.

Ciò significa che se si vuole
produrre il consumo totale di energia

in tutte le sue forme,
in media, con l'eolico,

tali installazioni richiederebbero
metà dell'area del Regno Unito.

A proposito, ho i dati
a supporto di queste affermazioni.

Consideriamo l'energia solare, ora.

I pannelli solari, se messi su un tetto,

producono circa 20 watt
per mq in Inghilterra.

Se si pensa davvero di ottenere
molto dai pannelli,

bisogna adottare il tradizionale
metodo agricolo Bavarese,

dove a parte il tetto,

si ricopre anche la campagna
con pannelli solari.

I parchi solari rendono meno,
a causa della distanza tra i pannelli:

circa 5 watt per mq
di terreno disponibile.

Ecco un parco solare
nel Vermont, con dati effettivi,

che produce 4,2 watt per mq.

Riepiloghiamo: a 1,25 watt per mq,

generatori dal vento a 2,5 e
parchi solari a circa cinque.

Qualunque di queste fonti
rinnovabili si scelga,

e qualsiasi combinazione
di queste fonti si usi,

il messaggio è:
per alimentare il Regno Unito,

dovremo coprire qualcosa
come il 20% o 25% del paese

con queste fonti rinnovabili.

Non dico sia una cattiva idea,
a patto di conoscere i numeri.

Non sono assolutamente ostile
alle rinnovabili: le apprezzo molto.

Ma sono anche per l'aritmetica.

(Risate)

Concentrare l'energia solare nei deserti
produce maggior energia per unità d'area,

poiché non c'è il problema delle nuvole.

Questo impianto produce 14 watt per mq;

quest'altro 10 watt per mq;

e questo in Spagna, 5 watt per mq.

Concentrando energia solare in abbondanza

penso si possa produrre,
credibilmente, 20 watt per mq.

Fantastico.

Ovviamente, la Gran Bretagna
non ha deserti.

Per ora.

(Risate)

Ricapitoliamo:

tutte le rinnovabili, per quanto
mi piacciano, sono diffuse.

Hanno tutte una bassa potenza
per unità d'area,

e dobbiamo tenerne conto.

Quindi, se si vuole che le rinnovabili
facciano una sostanziale differenza

per un paese come il Regno Unito,

stanti gli attuali livelli di consumo,

bisogna pensare a impianti rinnovabili
che abbiano la dimensione del paese.

Non l'intero paese,

ma una significativa porzione del paese.

Ci sono anche altri metodi
per generare energia,

senza usare carburanti fossili.

C'è l'energia nucleare:
su questa mappa ufficiale,

vedete la centrale nucleare Sizewell B,
nel chilometro quadro color blu.

C'è 1 gigawatt in 1 chilometro quadro,

che produce 1.000 watt per mq.

Sotto questo particolare profilo,

l'energia nucleare è meno invadente
delle fonti rinnovabili.

Ovviamente contano anche altre misure,

e l'energia nucleare
ha problemi di popolarità.

Ma lo stesso vale per le rinnovabili.

Questa è una foto
di una consultazione in corso

nella piccola città di Penicuik
appena fuori Edimburgo,

e si vedono i bambini di Penicuik

che festeggiano il rogo
del modello di pala eolica.

Quindi --

(Risate)

La gente è anti-tutto,

e dobbiamo mettere
tutte le opzioni sul tavolo.

Cosa può fare un paese
come il Regno Unito dal lato dell'offerta?

Le opzioni sono, direi, queste tre:

energie rinnovabili,

ricordando che serve un'area
pari quasi al paese;

le rinnovabili di altri

(potremmo chiedere cortesemente

alla gente in alto a sinistra nel grafico,

"Non vogliamo rinnovabili
nel nostro cortile:

potremmo metterle nel vostro?")

È una opzione seria.

È un modo per il mondo
di gestire questo problema.

Paesi come Australia,
Russia, Libia, Kazakistan,

potrebbero essere i nostri alleati
per le rinnovabili.

Una terza opzione è l'energia nucleare.

Questo dal lato dell'offerta.

In aggiunta alle possibili
leve dell'offerta

- e ricordate, ce ne serve molta,

poiché ora otteniamo il 90%
dell'energia dai combustibili fossili -

in aggiunta a queste leve, dicevo,

potremmo ragionare su altri modi
per risolvere il problema.

Si può cioè ridurre la domanda,
che significa ridurre la popolazione

-- e non saprei come --

o ridurre il consumo pro-capite.

Parliamo di tre leve ancora più grandi

che potrebbero aiutarci
dal lato dei consumi.

Primo, i trasporti.

Ecco i principi della fisica

che dicono come ridurre
i consumi energetici dei trasporti.

La gente spesso dice,
"La tecnologia può tutto.

Si possono produrre veicoli
100 volte più efficienti."

Il che è quasi vero:
lasciate che vi spieghi.

Il consumo energetico
di un mezzo come questo

è 80 kilowatt-ore
per 100 persone-Km.

Questo per un auto europea media.

80 kilowatt-ore.

Possiamo migliorare di 100 volte,
coi principi fisici di cui sopra?

Si. Eccola. È la bicicletta.

È 80 volte migliore
nel consumo di energia,

ed è alimentata da Weetabix,
un bio-carburante.

(Risate)

Vi sono altre opzioni intermedie,

perché forse la signora in auto direbbe,

"No, non cambiate
il mio stile di vita, per favore."

Si potrebbe persuaderla a usare il treno,
molto più efficiente dell'auto,

ma cambierebbe lo stile di vita.

O la EcoCAR, in alto a sinistra.

Accoglie comodamente un adolescente
ed è più corta di un cono stradale,

ed è efficiente quasi come una bicicletta,

finché si guida a... 15 miglia all'ora.

Un'opzione intermedia, più realistica,
sul fronte del trasporto

sono i veicoli elettrici,

con bici e auto elettriche a metà strada,

forse quattro volte più efficienti
delle auto alimentate a benzina.

Poi c'è la leva del riscaldamento.

Il riscaldamento è un terzo
del consumo di energia in Gran Bretagna,

e molto di questo
va in case ed altri edifici,

riscaldando spazi ed acqua.

Ecco una tipica, deprimente casa inglese.

È la mia, con una Ferrari davanti.

(Risate)

Cosa possiamo farci?

Bene, le leggi della fisica
sono scritte li sopra,

e descrivono come il consumo
dell'energia per il riscaldamento

sia generato da fattori controllabili.

Potete controllare cose

come l'escursione termica
tra dentro e fuori.

C'è la notevole tecnologia del termostato:

lo impugnate, ruotate a sinistra,

e il consumo energetico nella casa calerà.

Ho provato, e funziona:
per alcuni, è la svolta della vita.

(Risate)

Potete anche far venire gli operai

per ridurre le perdite in casa vostra

-- le guarnizioni delle pareti,
sul soffitto, in ingresso e così via.

La triste verità è, questo
vi farà risparmiare denaro.

Ok, questo non è triste.

Ma la triste verità è,

ridurrete solo il 25%
delle perdite della vostra abitazione

se fate queste cose,
che pure sono buone idee.

Se volete proprio avvicinarvi
agli standard edilizi svedesi

con una casa scadente come questa,

dovete mettere un isolamento
esterno alla costruzione,

come mostrato in questo
condominio di Londra.

Si può erogare calore in modo
più efficiente con pompe di calore,

che usano un po' di energia
di alto livello come l'elettricità

per spostare il calore
dal giardino verso la casa.

Dal lato della domanda,

la terza opzione di cui vorrei parlarvi
per consumare meno

è di leggere i contatori.

Si parla di contatori intelligenti,

ma potete farlo da voi.

Usate i vostri occhi e siate svegli.

Leggete il contatore: se siete
un po' come me, vi cambierà la vita.

Ecco un grafico che ho fatto.

Stavo scrivendo un libro
sull'energia sostenibile,

e un amico mi chiese,

"Quanta energia usi in casa?"

Ero imbarazzato: in realtà non lo sapevo.

Iniziai a leggere
il contatore ogni settimana.

Le misure sul vecchio contatore si vedono
nella metà superiore del grafico,

e poi il 2007 si vede in verde in basso.

Cioè quando leggevo
il contatore ogni settimana.

La mia vita cambiò,

poiché iniziai a sperimentare
e vedere cosa faceva la differenza.

Il consumo di gas crollò,

poiché iniziai ad armeggiare
con il termostato

e i tempi del riscaldamento,

e ho abbattuto le mie bollette
di più della metà.

La storia è simile
per i miei consumi di elettricità:

spegnendo il lettore di DVD, lo stereo,

le periferiche del computer
che erano sempre accese,

e accendendole solo quando mi servivano,

ho ridotto di un altro terzo
le mie bollette elettriche.

Serve un piano efficace.

Ho descritto per voi sei grandi leve.

Servono azioni efficaci,

poiché otteniamo il 90% di energia
da combustibili fossili,

quindi bisogna spingere al massimo
su molte, se non tutte queste leve.

Molte di queste leve sono poco popolari.

Se non vi piace usare una di queste,

dovrete intensificare
l'uso delle altre, sappiatelo.

Sostengo con forza la necessità

di un dibattito maturo,
basato su numeri e fatti.

Voglio chiudere con questa mappa

che vi mostra il fabbisogno
di terreno, e degli altri fattori,

necessari ad ottenere
16 lampadine pro capite

da quattro delle principali
possibili alternative.

Se si vogliono 16 lampadine

- ricordate, ora il nostro consumo
energetico vale 125 lampadine --

se ne volete 16 dal vento,

la mappa mostra quanta superficie
serve al Regno Unito.

Servono 160 impianti eolici,
da 100 Kmq ciascuno,

e sarebbe un aumento di 20 volte
rispetto alla quota eolica odierna.

E il nucleare?

Per ottenere 16 lampadine pro capite,

servono due gigawatt
in ogni punto viola della mappa.

Così l'attuale quota di nucleare
quadruplicherebbe.

Biomassa: per avere
16 lampadine a testa,

serve un terreno pari
a 3,5 volte l'area del Galles,

nel nostro paese o,
possibilmente, in qualche altro,

forse l'Irlanda, o altrove.

(Risate)

Quarta opzione dal lato dell'offerta:

concentrare l'energia solare
nei deserti di qualcun altro.

Se si vuole arrivare a 16 lampadine,

stiamo parlando di quegli
otto esagoni in fondo a destra.

L'area totale di quegli esagoni
equivale a due volte la Grande Londra

nel Sahara di qualcun altro,

prima di tirare le linee elettriche
in mezzo a Spagna e Francia

per portare l'energia
dal Sahara al Surrey.

(Risate)

Serve un piano
capace di incidere.

Serve smettere di urlare
e iniziare a parlare.

E con una conversazione matura,

un piano efficace
ed edifici costruiti meglio,

forse la rivoluzione a basso carbonio
sarà in realtà uno spasso.

Molte grazie per avermi ascoltato.

(Applausi)