Analisi di scenari energetici: studio preliminare dello ... l’Energia e lo Sviluppo Economico

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Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, lEnergia e lo Sviluppo Economico Sostenibile

RICERCA DI SISTEMA ELETTRICO

Documento CERSE-UNIPI RL 1052/2010

Analisi di scenari energetici: studio preliminare dello scenario italiano

G. Forasassi, P. Vezzoni, F. Bianchi, R. Calabrese, G. Glinatsis, A. Lantieri, S.

Monti, F. Vettraino

Report RdS/2010/57

ANALISI DI SCENARI ENERGETICI: STUDIO PRELIMINARE DELLO SCENARIO ITALIANO G. F orasassi, P . Vezzoni, F . Bian chi, R. Calabrese, G . Glin atsis, A. L antieri, S. M onti, F . Vettraino Settembre 2010 Report Ricerca di Sistema Elettrico Accordo di Programma Ministero dello Sviluppo Economico ENEA Area: Produzione e fonti energetiche Tema: Nuovo Nucleare da Fissione Responsabile Tema: Stefano Monti, ENEA

Lavoro svolto in esecuzione della linea progettuale LP1 punto E3 - AdP ENEA MSE del 21/06/07 Tema 5.2.5.8 Nuovo Nucleare da Fissione.

CIRTEN

CONSORZIO INTERUNIVERSITARIO

PER LA RICERCA TECNOLOGICA NUCLEARE

UNIVERSITA DI PISA

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA NUCLEARE E DELLA

PRODUZIONE

Analisi di Scenari Energetici: studio preliminare dello scenario italiano

CIRTEN-UNIPI RL 1052-2010

AUTORI

G. Forasassi

B. Vezzoni

(Appendice B: F. Bianchi, R. Calabrese, G. Glinatsis, A. Lantieri, S. Monti, F. Vettraino)

PISA, LUGLIO 2010

1

PISA, LUGLIO 2010

Indice

1 Introduzione 6

2 Metodologia alla base delle analisi di scenario 8

3 Domanda energetica futura 123.1 Proiezioni energetiche al 2100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1.1 Proiezioni dellIntergovernmental Panel on Climate Change - IPCC . 14

3.1.2 Proiezioni dellInternational Institute for Applied Systems Analysis

- IIASA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2 Esempio di scenario mondiale - ENEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4 Caso studio: Scenario Italiano 274.1 Scenario Storico: 1963-1990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.2 Scenari futuri Italia: 2008-2050 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.2.1 Scenario ONE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.2.2 Scenario TWO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

4.2.3 Scenario THREE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5 Conclusioni 45

A Appendice: Dati storici Italia 48

B Appendice: Studio ENEA 53

2

Elenco delle figure

1 Schema a blocchi semplificato della metodologia adottata nelle analisi di

scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2 Suddivisione del mondo in 11 regioni (IIASA), raggruppate poi nelle 4 macro-

regioni considerate dallIPCC [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3 Illustrazione schematica degli scenari SRES: le 4 famiglie vs. driving forces

[1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4 Suddivisione degli scenari allinterno delle famiglie [1] . . . . . . . . . . . . 19

5 OECD90 vs famiglie (dati relativi ai marker scenarios) . . . . . . . . . . . . 19

6 Variazione della domanda energetica allinterno di un unica famiglia (B2) vs

il modello adottoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

7 OECD90 vs famiglie (dati relativi al modello MESSAGE) . . . . . . . . . . 20

8 Schema semplificato del modello di calcolo adottato dallIIASA, modello

centrale: MESSAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

9 Confronto fra gli scenari proposti dallIIASA [OECD90] . . . . . . . . . . . 24

10 Confronto fra lo scenario B-IIASA e lo scenario B2-IPCC [modello di rife-

rimento: MESSAGE] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

11 Confronto fra gli scenari poroposti dalla IIASA per lEuropa occidentale

[WEU] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

12 Scenario HIGH (linea rossa) e LOW (linea blu) per la Spagna, periodo 2008-

2050 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

13 Scenario HIGH Spagna: possibile sostituzione del parco macchine per co-

prire la domanda HIGH ipotizzata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

14 Mix energetico in Italia periodo 1963 - 1989 [2] . . . . . . . . . . . . . . . 30

15 Schermata NFCSS: introduzione dati reattore di Latina (GCR) . . . . . . . . 31

16 Schermata NFCSS: introduzione dati reattore di Caorso (BWR) . . . . . . . 31

17 Variazione dei fattori di carico per i reattori italiani (1963-1989). Dati PRIS-

IAEA [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

18 Produzione elettrica italiana da nucleare: periodo 1963-1990 . . . . . . . . . 33

19 Capacit nucleare installata in Italia nel periodo 1963-1990 . . . . . . . . . . 33

20 HLW in stock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

21 HLW volume annuale prodotto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

22 ILW in stock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

23 ILW volume annuale prodotto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

3

24 Combustibile esausto presente al 2008 in Italia . . . . . . . . . . . . . . . . 35

25 SF inventory in piscina prima del reprocessamento . . . . . . . . . . . . . . 36

26 Scenari proposti per il caso italiano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

27 Frazioni di nucleare sul totale della produzione elettrica . . . . . . . . . . . . 38

28 Capacit installata scenario ONE, fattore di carico costante . . . . . . . . . . 39

29 Elettricit prodotta annualmente scenario ONE . . . . . . . . . . . . . . . . 39

30 U naturale salvato dalluso del MOX nel periodo 2030-2038, scenario ONE . 39

31 U naturale richiesto per lo scenario ONE, valori annuali . . . . . . . . . . . . 39

32 Spent Fuel in piscina in attesa di riprocessamento, scenario ONE . . . . . . . 39

33 Elettricit prodotta annualmente, scenario TWO . . . . . . . . . . . . . . . . 40

34 U naturale richiesto per lo scenario TWO, valori annuali . . . . . . . . . . . 41

35 U naturale salvato dalluso del MOX nel periodo 2030-2038, scenario TWO . 41

36 Spent Fuel annualmente disponibile al riprocessamento, scenario TWO . . . 41

37 Spent Fuel in piscina in attesa di riprocessamento, scenario TWO . . . . . . . 41

38 Bilancio di massa fra le facility del ciclo al 2050, scenario TWO . . . . . . . 42

39 Elettricit prodotta annualmente, scenario THREE . . . . . . . . . . . . . . . 43

40 U naturale richiesto per lo scenario THREE, valori annuali . . . . . . . . . . 43

41 U naturale salvato dalluso del MOX, scenario THREE . . . . . . . . . . . . 43

42 Spent Fuel in piscina in attesa di riprocessamento, scenario THREE . . . . . 44

43 Bilancio di massa fra le facility del ciclo al 2050, scenario THREE . . . . . . 44

4

Elenco delle tabelle

1 Ratei storici di crescita media annui per lEuropa Occidentali - dati IAEA [4] 12

2 Ratei di crescita media annui per lEuropa Occidentali: proiezioni 2007-

2030 - dati IAEA [4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3 Dati storici Italia [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4 Tre possibili electricity envelops per lItalia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5 Dati storici Italia: CAORSO [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6 Dati storici Italia: TRINO [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

7 Dati storici Italia: GARIGLIANO [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

8 Dati storici Italia: LATINA [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

9 Dati storici Italia: mix energetico [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

5

1 Introduzione

Lanalisi dello scenario energetico e della sua evoluzione futura, cos come lanalisi di tutto

il ciclo del combustibile associato ai reattori nucleari, e particolarmente interessante per un

Paese come lItalia che si appresta ad una rinascita nucleare.

Infatti, unanalisi dettagliata delle infrastrutture necessarie a sostenere il ciclo del com-

bustibile nucleare (sia nel caso esse vengano installate nel Paese stesso o sia si faccia riferi-

mento ad infrastrutture di Paesi esteri) pu essere di aiuto alla individuazione di vantaggi ed

di eventuali svantaggi legati allutilizzo di questa tecnologia.

Con il presente lavoro si vuole fornire un contributo allanalisi dello scenario italiano for-

nendo alcune considerazioni preliminari in vista della re-introduzione degli impianti nucleari

sul territorio. Lo scopo del lavoro e, dunque, lindividuazione di possibili punti critici re-

lativi allo sviluppo dello scenario italiano, andando ad evidenziare le differenze rispetto agli

scenari ipotizzabili per altri Stati dove la produzione nucleare non ha subito nessun arresto.

Lapplicazione che verr presentata e unapplicazione preliminare e di carattere accademico,

il punto di partenza per ulteriori analisi attualmente in corso presso lUniversit di Pisa.