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Energia: il ruolo delle fonti energetiche nel progresso dell'uomo
Energia e benessere
Paolo Chiastra - Commissione Energia - Ordine Ingegneri Milano
Inizia con questo numero la pubblicazione delle rubrica "Energia&Società", curata dall'ing. Paolo Chiastra, con un articolo su Energia e benessere che ripercorre il ruolo delle fonti energetiche, dagli esordi della civiltà ai tempi attuali e futuri, nel supportare la crescita e il progresso dell'uomo.
"Dimmi come mangi e ti dirò chi sei". Detto fatto, osservando la nostra dentatura si possono notare i quattro denti aguzzi cosiddetti "canini", insieme ai restanti incisivi e molari e da ciò, anche senza particolari conoscenze di fisiologia, è facile intuire che un tal tipo di bocca appartiene ad un essere onnivoro.
Fattore che ha contribuito in maniera sostanziale, con la postura eretta, con le mani prensili e con un cervello assai dotato, non solo alla sopravvivenza della specie ma anche alla sua esagerata crescita numerica.
E' logico pensare che i nostri progenitori si nutrissero raccogliendo quanto capitava loro a portata di mano come erbe, radici, bacche, frutti e animali morti e vivi, se arrivavano facilmente a tiro; pure legna da ardere entrava nella bisaccia, per scaldarsi o cuocere il cibo, così meglio digeribile.
Con il crescere della tribù, la pesca e la caccia divennero attività specialistiche necessarie per soddisfare le crescenti necessità caloriche del gruppo. Allevamento e domesticazione seguirono e la semina di adatte piante e vegetali portò alle forme basilari di agricoltura.
Il tutto, limitato da un quadro di pura autosussistenza in cui l'unico a rimanere pienamente soddisfatto era il metabolismo corporeo di circa 2.400 kcal/giorno, cioè 10 MJ (1 kcal termochimica = 4.184 J).
Fino a qualche decennio fa, tutto era ancora constatabile presso i cosiddetti "popoli primitivi", oggi in pratica scomparsi a causa della contaminazione culturale della civiltà occidentale.
Ma il metabolismo cos'è se non energia che si trasforma in sostanza vivente, calore e movimento? Non per nulla, sulle confezioni di molti alimenti sono riportate le kcal o i kJ, a ricordare ai consumatori attenti alla linea o alla salute, quanto sarebbe opportuno ingerire.
Naturalmente, senza proferir parola degli intrugli noti e, purtroppo, non noti che gli stessi contengono. Detto in altre parole, mai come in questo caso, l'energia è l'essenza della vita: 1 g di lipidi corrisponde a 9,3 kcal, 1 g di proteine a 4,1 kcal, 1 g di glucidi a 3,8 kcal, mentre 1 g di etanolo equivale a 7 kcal.
Esigenze in crescita
Ma quei nostri primi parenti, se potevano contare su mezzi a sufficienza erano anche pigri, un po' come i gatti di giorno, ma non vivevano certo in un Eden dato che già si combattevano ferocemente, per il territorio, per la continuazione della specie e per predare riserve di cibo.
Da una parte, una certa dose di egoismo, dall'altra, la reale necessità di esigenze crescenti come vestiario e rifugi, soprattutto se il clima o lo scenario circostante non erano particolarmente generosi, rappresentarono la molla per spingersi sempre più oltre.
Il nutrimento e il fuoco con cui potevano scaldarsi, proteggersi e creare utensili come stoviglie e armi erano i fattori che li supportavano; non meno importante risultò la presenza di specchi o corsi d'acqua che permettevano loro di spostarsi, con facilità, su tronchi e zattere.
Già allora si andava verso la specializzazione del lavoro, teorizzata e resa in forma scritta millenni dopo: chi riusciva meglio con le
mani fabbricava le armi, le stoviglie, il vestiario, le piroghe. Lo sciamano o lo stregone si occupavano dei bisogni spirituali e di dispensare le cure a malati e feriti, oltre a raccontare storie per allietare le veglie comuni davanti a un falò acceso.
Con il passare del tempo, la collettività e i singoli ambivano a nuove esigenze materiali e immateriali che, lentamente, sommandosi, hanno contribuito allo sviluppo della società come ora la si conosce.
I gradini della Piramide di Maslow (Fig. 1) gerarchizzano le necessità dell'individuo che divengono "bisogni" solo dopo aver soddisfatto quelli appartenenti allo scalino inferiore.
In ogni caso, la crescita sociale e individuale è legata alla quantità di energia a disposizione e il primo vero salto di qualità è stato determinato dall'acqua che intelligentemente sfruttata ha permesso, di fatto, l'inizio della Rivoluzione Industriale.
Al di là del Sole, con il calore e la luce, le forme di energia via via utilizzate sono state: biomasse (fuoco - ripari) e acqua appunto, vento (mulini-navi), carbone, petrolio, gas, nucleare e adesso, con le rinnovabili, si ritorna all'origine con le biomasse, il Sole e il vento.
La scoperta dell'elettricità e il suo uso universale hanno rivoluzionato il mondo, con un contributo immenso, amplificato dallo svilupparsi dei trasporti collettivi e individuali.
Naturalmente, ogni medaglia ha il suo rovescio e, pertanto, se attualmente un abitante di un paese ad alto tenore vive infinitamente meglio di un avo di solamente 100 o 200 anni fa, proprio questo fatto causa i noti problemi che attualmente assillano il pianeta.
Energia e reddito
L'esposizione un po' prolissa di cui sopra ha lo scopo, se ce ne fosse bisogno, di mostrare l'intimo legame dell'energia, non importa in che forma, con lo sviluppo sociale e individuale, che non può esistere senza di essa, mentre non è detto il contrario, e lo si vedrà nel seguito.
I conteggi energetici sono abbastanza semplici da valutare poiché appartengono ad una sfera concreta, mentre l'associazione tra progresso di una società e reale benessere degli individui che ne fanno parte è più complessa, in quanto si tratta di tentare di parametrizzare questioni alquanto soggettive.
Si può essere felici con poco denaro in tasca e viceversa infelici con tanto, anche se, in generale, il denaro non è il garante di una felicità assoluta, ma è un buon viatico se usato con saggezza.
Ad ora, il PNL/ab (Prodotto Nazionale Lordo/abitante) o il PIL/ab (Prodotto Interno Lordo/abitante), nel seguito considerati intercambiabili, sono le grandezze universalmente utilizzate per valutare il livello di progresso di un paese, anche se sono limitate al mero aspetto economico e non sempre risultano veritiere.
Altri metodi di valutazione sono stati proposti e qualcuno è esposto nel capitoletto "Indici alternativi al PNL", ma nel seguito,
per comodità, ci si riferisce ad essi, poiché esiste comunque un nesso tra il Prodotto pro capite e il Consumo di energia che segue grosso modo la legge logaritmica di Weber-Fechner.
Nel 2019, ormai anno di riferimento statistico pre pandemia e guerra intraeuropea, i 7,684 miliardi abitanti (oggi già 8 Gab) hanno prodotto un PNL mondiale di 87.500 G$US, mentre il Consumo energetico globale è stato di 584 EJ (EsaJoule) equivalenti a 14 Gtep (1 tep = 41.868 MJ) [1], dei quali più del 50% viene dissipato nell'ambiente sotto forma di calore!
I rapporti medi che si possono calcolare, sono: PNL/ab = 11.387 $/ab (87.500 G$/7,684 Gab); PNL/Consumo = 0,15 $/MJ (87.500 G$/584 EJ); Consumo/PNL = 6,7 MJ/$ (584 EJ/87.500 G$); Consumo/ab = 1,81 Mtep/ab (584 EJ/7,684 Gab = 76 GJ/ab).
Naturalmente... la realtà è diversa a seconda della nazione considerata: Islanda e Qatar 18 Mtep/ab; USA 7,0; media EU 3,0; Italia 2,7; Cina 2,3; India 0,6; Senegal 0,26; Bangladesh 0,21 (Figura 2).
Un rapporto piuttosto "singolare" è dato dal Consumo/Metabolismo= 20,8 [76 GJ/(10 MJ/d x 365 d)], indicante che ognuno di noi brucia in media 21 volte il metabolismo annuale dell'adulto ben nutrito.
I paesi vengono suddivisi, in maniera abbastanza sommaria e restrittiva, in appartenenti al primo, secondo, terzo e addirittura quarto mondo, considerando la presenza di materie prime e di attrattive economiche:
- 1° mondo: materie prime e capacità industriale (es: USA, Canada);
- 2° mondo: solo la seconda (Italia e Giappone, paesi trasformatori, sono gli esempi classici);
- 3° mondo: materie prime e scarso sviluppo (es: Venezuela, Nigeria);
- 4° mondo: pura sussistenza, mancanza di materie prime nonché capacità industriale (Burundi, Somalia).
Se per i paesi più sfortunati del 4° mondo, a dir la verità molto pochi, il quadro è tragico, non lo dovrebbe essere per quelli del 3°, dove invece non è raro assistere alla contraddizione che ad alti quantitativi energetici potenziali non corrisponde una proporzionale ricchezza generalizzata.
E non è nemmeno applicabile la famosa regola del "pollo di Trilussa" poiché se è vero che esistono persone esageratamente ricche, come dappertutto, non è rilevabile una media comunque accettabile, riscontrandosi un elevato livello di povertà diffuso.
I casi, per esempio del Venezuela (ISU 113° posto, PIL/ab 1.691 $) e della Nigeria (ISU 161° posto, PIL/ab 2.083 $) sono emblematici, nazioni dal sottosuolo ricchissimo che si trovano in condizioni similari seppur governati da ideologie opposte. Ciò dimostra che è l'energia consumata pro capite il fattore chiave e non quella esportata o potenzialmente esistente.
Lo stato a livello globale è presentato in Tabella 1 e grafico derivato di Figura 2 che riassumono i dati per alcuni anni passati.
Energia e reddito - Italia
Al 2019, in Italia, si è registrata una popolazione residente di 60.484.000 ab, il Consumo energetico finale è stato di 162 Mtep (-0,6% sull'anno precedente) e l'elettrico di 332 TWh (-0,5% rispetto al 2018), PIL di 1.726 G?.
Tenuto conto di una crescita del PIL dello 0,3%, l'Intensità energetica è scesa dai 99,6 tep/M? del 2018 a 98,1 tep/M? [2][3][4]. La situazione del nostro paese è riportata nella Tabella 2 e relativo grafico di Figura 4. Un legame esistente e anche piuttosto stretto tra Consumo energetico e PNL/ab appare evidente anche, e di più, nelle precedenti Figure 2 e 3.
All'interno dell'articolo:
- Fabbisogno energetico futuro
- Benessere e PNL
- Non sempre i conti tornano
In allegato, è possibile scaricare il pdf completo dell'articolo.
Fattore che ha contribuito in maniera sostanziale, con la postura eretta, con le mani prensili e con un cervello assai dotato, non solo alla sopravvivenza della specie ma anche alla sua esagerata crescita numerica.
E' logico pensare che i nostri progenitori si nutrissero raccogliendo quanto capitava loro a portata di mano come erbe, radici, bacche, frutti e animali morti e vivi, se arrivavano facilmente a tiro; pure legna da ardere entrava nella bisaccia, per scaldarsi o cuocere il cibo, così meglio digeribile.
Con il crescere della tribù, la pesca e la caccia divennero attività specialistiche necessarie per soddisfare le crescenti necessità caloriche del gruppo. Allevamento e domesticazione seguirono e la semina di adatte piante e vegetali portò alle forme basilari di agricoltura.
Il tutto, limitato da un quadro di pura autosussistenza in cui l'unico a rimanere pienamente soddisfatto era il metabolismo corporeo di circa 2.400 kcal/giorno, cioè 10 MJ (1 kcal termochimica = 4.184 J).
Fino a qualche decennio fa, tutto era ancora constatabile presso i cosiddetti "popoli primitivi", oggi in pratica scomparsi a causa della contaminazione culturale della civiltà occidentale.
Ma il metabolismo cos'è se non energia che si trasforma in sostanza vivente, calore e movimento? Non per nulla, sulle confezioni di molti alimenti sono riportate le kcal o i kJ, a ricordare ai consumatori attenti alla linea o alla salute, quanto sarebbe opportuno ingerire.
Naturalmente, senza proferir parola degli intrugli noti e, purtroppo, non noti che gli stessi contengono. Detto in altre parole, mai come in questo caso, l'energia è l'essenza della vita: 1 g di lipidi corrisponde a 9,3 kcal, 1 g di proteine a 4,1 kcal, 1 g di glucidi a 3,8 kcal, mentre 1 g di etanolo equivale a 7 kcal.
Esigenze in crescita
Ma quei nostri primi parenti, se potevano contare su mezzi a sufficienza erano anche pigri, un po' come i gatti di giorno, ma non vivevano certo in un Eden dato che già si combattevano ferocemente, per il territorio, per la continuazione della specie e per predare riserve di cibo.
Da una parte, una certa dose di egoismo, dall'altra, la reale necessità di esigenze crescenti come vestiario e rifugi, soprattutto se il clima o lo scenario circostante non erano particolarmente generosi, rappresentarono la molla per spingersi sempre più oltre.
Il nutrimento e il fuoco con cui potevano scaldarsi, proteggersi e creare utensili come stoviglie e armi erano i fattori che li supportavano; non meno importante risultò la presenza di specchi o corsi d'acqua che permettevano loro di spostarsi, con facilità, su tronchi e zattere.
Già allora si andava verso la specializzazione del lavoro, teorizzata e resa in forma scritta millenni dopo: chi riusciva meglio con le
mani fabbricava le armi, le stoviglie, il vestiario, le piroghe. Lo sciamano o lo stregone si occupavano dei bisogni spirituali e di dispensare le cure a malati e feriti, oltre a raccontare storie per allietare le veglie comuni davanti a un falò acceso.
Con il passare del tempo, la collettività e i singoli ambivano a nuove esigenze materiali e immateriali che, lentamente, sommandosi, hanno contribuito allo sviluppo della società come ora la si conosce.
I gradini della Piramide di Maslow (Fig. 1) gerarchizzano le necessità dell'individuo che divengono "bisogni" solo dopo aver soddisfatto quelli appartenenti allo scalino inferiore.
In ogni caso, la crescita sociale e individuale è legata alla quantità di energia a disposizione e il primo vero salto di qualità è stato determinato dall'acqua che intelligentemente sfruttata ha permesso, di fatto, l'inizio della Rivoluzione Industriale.
Al di là del Sole, con il calore e la luce, le forme di energia via via utilizzate sono state: biomasse (fuoco - ripari) e acqua appunto, vento (mulini-navi), carbone, petrolio, gas, nucleare e adesso, con le rinnovabili, si ritorna all'origine con le biomasse, il Sole e il vento.
La scoperta dell'elettricità e il suo uso universale hanno rivoluzionato il mondo, con un contributo immenso, amplificato dallo svilupparsi dei trasporti collettivi e individuali.
Naturalmente, ogni medaglia ha il suo rovescio e, pertanto, se attualmente un abitante di un paese ad alto tenore vive infinitamente meglio di un avo di solamente 100 o 200 anni fa, proprio questo fatto causa i noti problemi che attualmente assillano il pianeta.
Energia e reddito
L'esposizione un po' prolissa di cui sopra ha lo scopo, se ce ne fosse bisogno, di mostrare l'intimo legame dell'energia, non importa in che forma, con lo sviluppo sociale e individuale, che non può esistere senza di essa, mentre non è detto il contrario, e lo si vedrà nel seguito.
I conteggi energetici sono abbastanza semplici da valutare poiché appartengono ad una sfera concreta, mentre l'associazione tra progresso di una società e reale benessere degli individui che ne fanno parte è più complessa, in quanto si tratta di tentare di parametrizzare questioni alquanto soggettive.
Si può essere felici con poco denaro in tasca e viceversa infelici con tanto, anche se, in generale, il denaro non è il garante di una felicità assoluta, ma è un buon viatico se usato con saggezza.
Ad ora, il PNL/ab (Prodotto Nazionale Lordo/abitante) o il PIL/ab (Prodotto Interno Lordo/abitante), nel seguito considerati intercambiabili, sono le grandezze universalmente utilizzate per valutare il livello di progresso di un paese, anche se sono limitate al mero aspetto economico e non sempre risultano veritiere.
Altri metodi di valutazione sono stati proposti e qualcuno è esposto nel capitoletto "Indici alternativi al PNL", ma nel seguito,
per comodità, ci si riferisce ad essi, poiché esiste comunque un nesso tra il Prodotto pro capite e il Consumo di energia che segue grosso modo la legge logaritmica di Weber-Fechner.
Nel 2019, ormai anno di riferimento statistico pre pandemia e guerra intraeuropea, i 7,684 miliardi abitanti (oggi già 8 Gab) hanno prodotto un PNL mondiale di 87.500 G$US, mentre il Consumo energetico globale è stato di 584 EJ (EsaJoule) equivalenti a 14 Gtep (1 tep = 41.868 MJ) [1], dei quali più del 50% viene dissipato nell'ambiente sotto forma di calore!
I rapporti medi che si possono calcolare, sono: PNL/ab = 11.387 $/ab (87.500 G$/7,684 Gab); PNL/Consumo = 0,15 $/MJ (87.500 G$/584 EJ); Consumo/PNL = 6,7 MJ/$ (584 EJ/87.500 G$); Consumo/ab = 1,81 Mtep/ab (584 EJ/7,684 Gab = 76 GJ/ab).
Naturalmente... la realtà è diversa a seconda della nazione considerata: Islanda e Qatar 18 Mtep/ab; USA 7,0; media EU 3,0; Italia 2,7; Cina 2,3; India 0,6; Senegal 0,26; Bangladesh 0,21 (Figura 2).
Un rapporto piuttosto "singolare" è dato dal Consumo/Metabolismo= 20,8 [76 GJ/(10 MJ/d x 365 d)], indicante che ognuno di noi brucia in media 21 volte il metabolismo annuale dell'adulto ben nutrito.
I paesi vengono suddivisi, in maniera abbastanza sommaria e restrittiva, in appartenenti al primo, secondo, terzo e addirittura quarto mondo, considerando la presenza di materie prime e di attrattive economiche:
- 1° mondo: materie prime e capacità industriale (es: USA, Canada);
- 2° mondo: solo la seconda (Italia e Giappone, paesi trasformatori, sono gli esempi classici);
- 3° mondo: materie prime e scarso sviluppo (es: Venezuela, Nigeria);
- 4° mondo: pura sussistenza, mancanza di materie prime nonché capacità industriale (Burundi, Somalia).
Se per i paesi più sfortunati del 4° mondo, a dir la verità molto pochi, il quadro è tragico, non lo dovrebbe essere per quelli del 3°, dove invece non è raro assistere alla contraddizione che ad alti quantitativi energetici potenziali non corrisponde una proporzionale ricchezza generalizzata.
E non è nemmeno applicabile la famosa regola del "pollo di Trilussa" poiché se è vero che esistono persone esageratamente ricche, come dappertutto, non è rilevabile una media comunque accettabile, riscontrandosi un elevato livello di povertà diffuso.
I casi, per esempio del Venezuela (ISU 113° posto, PIL/ab 1.691 $) e della Nigeria (ISU 161° posto, PIL/ab 2.083 $) sono emblematici, nazioni dal sottosuolo ricchissimo che si trovano in condizioni similari seppur governati da ideologie opposte. Ciò dimostra che è l'energia consumata pro capite il fattore chiave e non quella esportata o potenzialmente esistente.
Lo stato a livello globale è presentato in Tabella 1 e grafico derivato di Figura 2 che riassumono i dati per alcuni anni passati.
Energia e reddito - Italia
Al 2019, in Italia, si è registrata una popolazione residente di 60.484.000 ab, il Consumo energetico finale è stato di 162 Mtep (-0,6% sull'anno precedente) e l'elettrico di 332 TWh (-0,5% rispetto al 2018), PIL di 1.726 G?.
Tenuto conto di una crescita del PIL dello 0,3%, l'Intensità energetica è scesa dai 99,6 tep/M? del 2018 a 98,1 tep/M? [2][3][4]. La situazione del nostro paese è riportata nella Tabella 2 e relativo grafico di Figura 4. Un legame esistente e anche piuttosto stretto tra Consumo energetico e PNL/ab appare evidente anche, e di più, nelle precedenti Figure 2 e 3.
All'interno dell'articolo:
- Fabbisogno energetico futuro
- Benessere e PNL
- Non sempre i conti tornano
In allegato, è possibile scaricare il pdf completo dell'articolo.
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Fonte: La Termotecnica gennaio-febbraio 2023
Settori: Termotecnica industriale
Parole chiave: Termotecnica
