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Classificazione delle energie

26-08-2023 08:30 PM

Alberto Carmignani

Classificazione delle energie

La definizione dei coonfini in un'analisi energetica è determinante quanto quella che si adotta per l'intera LCA; di solito, ad una prima definizione

La definizione dei confini in un'analisi energetica è determinante quanto quella che si adotta per l'intera LCA; di solito, ad una prima definizione dei confini fatta in termini LCA, segue una successiva ridefinizione degli stessi in modo da scartare gli apporti energetici non significativi: per quanto riguarda la classificazione di energie in un'analisi energetica, si contabilizzano dunque gli apporti di energia in base al tipo di contributo e non alla loro natura. 

 

1. Energia di investimento : Il primo contributo al carico energetico complessivo è quello derivante dalla realizzazione dei macchinari e delle infrastrutture necessarie al sistema stesso per ottenere la funzione desiderata. Questa componente energetica corrisponde nella sfera economica ai costi di investimento (capital cost) e proprio per questo viene comunemente indicata come “energia di investimento” o “capital energy”. L'energia di investimento e le emissioni associate possono essere anche rilevanti a causa delle grandi quantità di materiali impiegati. Il periodo di utilizzazione dei macchinari e delle infrastrutture è normalmente piuttosto lungo, ragion per cui il contributo in termini di ecoprofilo risulta essere generalmente trascurabile quando confrontato con quello di qualunque altro prodotto. Esistono però delle casistiche in cui tale energia non può essere trascurata; ne sono un esempio i sistemi di trasporto, le operazioni di estrazione del petrolio, produzioni limitate e/o sperimentali.

 

2. Energia diretta e indiretta : La prima rappresenta la quota di energia consumata per il funzionamento del processo mentre la seconda comprende l'energia necessaria per produrre e trasportare l'energia e i materiali utilizzati nel processo produttivo. Per quanto riguarda l'energia indiretta, è da sottolineare il contributo fondamentale dovuto all'energia di produzione e trasporto dei combustibili utilizzati direttamente nel processo: questa quota è definita come “production and delivery energy”.  Dal punto di vista operativo, per la determinazione delle quote di energia diretta e indiretta di un sistema produttivo si utilizza il criterio base dei processi, che consiste nel dividere la produzione in due fasi: la prima comprendente l'ottenimento delle materie prime (materiali ed energia) e loro trasporto mentre la seconda, la trasformazione di queste nel prodotto desiderato. Risulta perciò corretto considerare come consumo diretto di materiali e energia quello relativo all'attività in oggetto (energia di processo) mentre sarà consumo indiretto quello relativo a tutto ciò che a monte o a valle dell'attività considerata consente la realizzazione della stessa (energia di impianto). L'ottimizzazione si raggiunge quando risulta minima la somma delle due componenti di energia (Silvestri, 1988). Nel realizzare nuovi impianti occorre quindi valutare correttamente la quota di exergia di impianto: se tale quota non viene recuperata nel periodo di tempo pari alla vita attribuibile allo stesso, l'operazione complessiva corrisponderebbe ad un investimento in perdita.

 

3. Energia feedstock : Rappresenta l'energia contenuta all'interno dei materiali, potenzialmente combustibili, che sono utilizzati come tali: un esempio sono i prodotti organici impiegati nell'industria petrolchimica. Tale quota è definita come il contenuto energetico dei materiali input che in linea di principio può essere eventualmente recuperato dai prodotti in uscita (es. combustione di plastica o carta). Il tenere separate la quota di energia spesa come combustibile e quella contenuta nei materiali solo potenzialmente combustibili è importante in quanto, mentre la prima è irreversibilmente persa, la seconda è ancora potenzialmente disponibile alla fine della vita utile del prodotto. E' importante inoltre ricordare che il contenuto energetico degli input può risultar diverso da quello degli output a causa di cambiamenti nella struttura chimica o per la perdita di materia durante il processo produttivo; di conseguenza, può trarre in inganno valutare l'energia feedstock in base al contenuto energetico degli output. Con feedstock si intende quindi il potenziale calorifico dei materiali in input al sistema, facendo convenzionalmente riferimento al loro potere calorifico superiore. 

 

4. Energia fornita dai lavoratori: Energia fornita dai lavoratori che partecipano ad un processo produttivo derivando essenzialmente dal cibo con cui essi sono alimentati. Considerando una situazione tipica (assunzione giornaliera di circa 40 kcal per kg di peso, pari a 0,1672 MJ/kg di peso), tolta la quota di energia utilizzata per il mantenimento delle attività vitali (80% circa), l'energia disponibile per effettuare lavori utili è di circa 2-3 MJ al giorno, ovvero meno di 1kWh. Si tratta sostanzialmente di un contributo trascurabile.

 

Riassumendo è possibile dire che il consumo di energia globale di un sistema produttivo o servizi è dato dalla somma di tutte le quote rilevanti di energia di ogni singola operazione ovverp energia diretta,  energia indiretta e energia feedstock. I consumo globale di energia corrisponde all'energia complessiva che occorre “estrarre” dalla Terra per poter disporre di quella specifica unità di bene. Tale quota prende anche il nome di “gross energy requirement” (GER) definita anche come l'energia che complessivamente deve essere resa disponibile in condizioni normali dalle risorse energetiche allo stato naturale e consumata dal sistema in modo tale da mantenere lo stesso sistema in produzione.