Fonti energetiche ed EROEI

Quando si parla di fonti energetiche è prassi comune confrontare il loro costo economico per stabilire quale debba essere da preferirsi rispetto ad altre; nell’ambito dell’energia elettrica, ad esempio, si sente spesso parlare di “costo in eurocent del kWh”, e si mostra come quello derivante da combustibili fossili sia in genere molto inferiore a quello delle energie rinnovabili. I metodi di analisi economica presentano diversi limiti, e a seconda di simpatie personali o interessi di parte le cifre possono essere stiracchiate lasciando l’impressione che sia difficile, per non dire impossibile, dare una valutazione imparziale.
In realtà esiste un’altra possibilità, valutare quale sia il ritorno energetico di un particolare processo e rapportarlo all’energia spesa nella realizzazione del processo stesso: è quello che si chiama EROEI, Energy Return On Energy Investment, un parametro fondamentale nell’analisi energetica.

E’ intuitivo che l’EROEI debba essere un valore maggiore dell’unità affinché ci rimanga dell’energia netta sfruttabile, ed è altrettanto chiaro che le fonti aventi EROEI molto elevato risultino in linea di massima preferibili nei confronti delle altre. In una società basata sull’agricoltura si spende energia per l’aratura, la semina, l’irrigazione ed il raccolto, che poi va trasportato e distribuito; bisogna immagazzinare e conservare il cibo; e infine si deve cuocerlo e mangiarlo. Il bilancio complessivo rimane positivo ma non di molto, e questo ha condizionato per millenni le attività umane.
In effetti studiando la storia degli ultimi secoli ci si accorge che siamo passati da processi dal ritorno energetico piuttosto basso – agricoltura e sfruttamento delle biomasse – a fonti come il carbone ed il petrolio che invece presentano un saldo netto molto elevato, passando attraverso l’invenzione delle ruote idrauliche e dei mulini a vento. Per dare degli ordini di grandezza, si stima che al tempo dell’impero romano la coltivazione del grano avesse un EROEI pari a 12; per il petrolio tale rapporto valeva all’inizio del secolo scorso circa 100.

Tabella 1: EROEI di alcune fonti energetiche e investimento necessario per ricavare una unità di energia netta.

Un EROEI elevato permette, a parità di altri fattori, di spendere molta energia non per procurarsi l’energia stessa – come è stato per millenni – ma per altri scopi: costruzione di infrastrutture, ricerca, svago e attività ricreative… La nostra civiltà dipende dalla capacità che abbiamo di sfruttare fonti energetiche dal ritorno altissimo, per cui vale la pena chiedersi quali possano essere le aspettative future alla luce del progressivo esaurimento dei combustibili fossili e al loro rimpiazzo con le fonti rinnovabili.
Queste ultime, ad esclusione dell’idroelettrico, presentano valori di EROEI mediamente inferiori a quello di petrolio, carbone e gas naturale; per il primo in particolare si osserva dalla tabella come i valori siano diminuiti nel tempo (il gas naturale presenta un andamento analogo) a causa delle progressive difficoltà che si incontrano nell’individuare e trivellare i nuovi giacimenti, sempre più piccoli e profondi. Nell’ultima colonna della tabella si può leggere la quantità di energia che dobbiamo investire per poterne ricavare una unità; i numeri in gioco sono piccoli finché l’EROEI non arriva a valori troppo bassi, ma ad un certo punto la curva riportata nel grafico inizia a salire rapidamente, segno che è necessaria sempre più energia solamente per mantenere in funzione il sistema.

Per chiarire questo concetto supponiamo ad esempio che la nostra società sfrutti un mix di fonti con un EROEI pari a 30, e che necessiti di 1000 unità di energia netta nell’unità di tempo; il consumo energetico lordo sarà di 1035 unità. Se il nostro EROEI scendesse a 10, per continuare ad avere la stessa quantità netta di energia dovremmo spendere 111 unità in più solamente per procurarcela; con un EROEI di 5 le cose peggiorano ulteriormente, e il totale ammonta a 1250 unità. In altre parole, se non saremo in grado di scoprire fonti di energia con EROEI pari o superiore a quello medio attuale, i nostri consumi – e quindi il peso che esercitiamo sull’ambiente – aumenterà anche se la richiesta netta energetica rimarrà invariata.
D’altra parte l’EROEI non è l’unico parametro da considerare analizzando diverse fonti di energia: fattori come la densità energetica, in peso o in volume, la comodità di trasporto ed immagazzinamento, la sicurezza sono solo alcuni aspetti che concorrono nella valutazione complessiva; inoltre va considerata la capacità di fornire un flusso più o meno costante di energia.

L’ultima riga della tabella riporta un intervallo di valori tipico per i biocombustibili. Una delle critiche rivolte all’utilizzo di vegetali per la produzione di biocarburanti deriva proprio dal pessimo ritorno energetico che offrono: in alcuni studi la produzione di bioetanolo dal granoturco sembra restituisca addirittura meno energia di quella spesa nel processo complessivo di coltivazione e raffinazione. Esistono piante, come la canna da zucchero in Brasile, che presentano valori dell’EROEI pari ad 8, ma gli studi mancano di rigorosità; e si sta investendo molto in ricerca sulle alghe e sui cosiddetti biocombustibili di seconda generazione, che dovrebbero essere in grado di scindere la cellulosa con enzimi consentendo rese superiori a quelle dei processi attuali (dove solo una piccola frazione della biomassa viene sfruttata). Tuttavia al momento rimangono da risolvere molti problemi tecnici, e non c’è garanzia che la ricerca possa un giorno offrire soluzioni vincenti.

Un utilizzo più razionale delle risorse disponibili riuscirà a bilanciare almeno in parte il declino dell’EROEI; ad ogni modo, forse dovremo abituarci all’idea che gli interessi pagati dalla banca dell’energia, in futuro, non saranno alti come quelli di cui abbiamo goduto nell’ultimo secolo di storia.