L' energia incorporata , o energia intrinseca , è la quantità di energia consumata durante il ciclo di vita di un materiale o prodotto: produzione , estrazione , trasformazione , fabbricazione , trasporto , stoccaggio , lavoro , manutenzione e infine riciclaggio , con la notevole eccezione dell'uso . L'energia grigia è infatti un'energia nascosta, indiretta, a differenza dell'energia legata all'uso, che il consumatore conosce, o può facilmente conoscere. Ciascuno dei passaggi menzionati richiede energia, sia essa umana, animale, elettrica, termica o altro. Cumulando tutte le energie consumate durante l'intero ciclo di vita, possiamo misurare il fabbisogno energetico di un bene.
La visualizzazione dell'energia incarnata può guidare o informare le scelte di acquisto, in particolare nell'ottica della riduzione dell'impatto ambientale .
In teoria, un bilancio energetico grigio si traduce nell'accumulo dell'energia spesa durante:
L'energia incorporata è un concetto vicino all'energia incorporata, ma non include l'energia necessaria alla fine della vita del prodotto.
Per l' Ufficio federale dell'energia , l'energia incorporata è limitata al consumo di energia primaria non rinnovabile.
Il consumo medio di energia di un francese sarebbe visibile solo per un quarto: è il consumo di energia nel senso classico del termine. I restanti tre quarti corrispondono all'energia grigia, sottratta alla nostra vista e di cui molto spesso non siamo coscienti. Secondo l'Ufficio federale di statistica tedesco , le famiglie tedesche consumano energia direttamente fino al 40% e consumano energia incorporata fino al 60%.
Inoltre, nel contesto della globalizzazione , risulta che i paesi industrializzati esportano energia incorporata in paesi che non sono molto industrializzati o che hanno perso interi settori della loro industria. È così che la Cina è diventata nel tempo un importante esportatore di energia grigia e addirittura fino a circa il 30% della sua produzione di energia; la Germania esporta in Francia l' energia incorporata . A questo proposito, anche se le emissioni di CO 2non sono direttamente legati all'energia incorporata (sappiamo che in effetti esiste una forte correlazione tra i due), è sintomatico che, secondo le statistiche ufficiali del governo francese, i francesi emettano otto tonnellate di CO 2all'anno e per persona. Ma se teniamo conto delle emissioni legate alla produzione all'estero dei prodotti che consumano, le emissioni di CO 2per persona francese e all'anno aumentare a dodici tonnellate, ovvero il 50% in più rispetto alla cifra precedentemente visualizzata. Peggio ancora, se le emissioni pro capite e annue prodotte in Francia sono effettivamente diminuite dal 1990, quando si aggiungono le emissioni legate alla produzione all'estero di quanto si consuma in Francia, sono aumentate da quella stessa data. L'apparente calo dei consumi energetici deriva soprattutto da una delocalizzazione della produzione dei prodotti utilizzati in Francia.
Una riduzione molto significativa dei rifiuti, come proposto dall'approccio " rifiuti zero ", avrebbe il vantaggio di ridurre l'energia incorporata. Le basse tecnologie consentono anche la riduzione dell'energia incorporata, le tecniche avanzate , come quelle utilizzate per produrre microchip, richiedono invece una grande quantità di energia.
L' obsolescenza programmata è un problema serio che deve essere affrontato se si vuole ridurre la quota di energia incorporata nel consumo totale di energia. Friends of the Earth consiglia di estendere la durata della garanzia legale di conformità da due anni (come spesso accade) a dieci anni. Da un punto di vista industriale, considerando il buon tasso di ritorno energetico del solare termico , si può immaginare che le fabbriche che funzionano con il solare termico siano destinate a un futuro luminoso. Per gli stabilimenti situati in regioni dove c'è meno soleggiamento, è richiesto l'uso della cogenerazione . Nel suo nuovo scenario aggiornato, l' associazione negaWatt sottolinea la necessità di ridurre l'energia incorporata. Pertanto, prevede lo sviluppo del riciclaggio, nonché una riduzione degli imballaggi.
L'energia grigia è espressa in joule (e suoi multipli: kilojoule (kJ), megajoule (MJ), gigajoule (GJ)), spesso indicato come unità di massa ( chilogrammo ) per un materiale prodotto, o di area ( metro quadrato ). Anche il chilowattora (kWh), che è 3,6 MJ , viene utilizzato per comodità.
L'industria delle costruzioni utilizza più materiali in peso rispetto a qualsiasi altra industria (Stati Uniti).
L'energia consumata durante il ciclo di vita di un edificio può essere suddivisa in energia operativa, energia incorporata ed energia di disattivazione. L'energia operativa è necessaria per il riscaldamento , il raffreddamento , la ventilazione , l' illuminazione , le apparecchiature e gli apparecchi. L' energia di disattivazione è l'energia utilizzata per la demolizione / decostruzione dell'edificio e il trasporto di materiali demoliti / recuperati in discarica / centri di riciclaggio . L'energia incorporata non rinnovabile è necessaria per produrre inizialmente un edificio e mantenerlo per la sua vita utile. Include l'energia utilizzata per acquisire, elaborare e produrre materiali da costruzione , compreso qualsiasi trasporto relativo a queste attività (energia indiretta); l'energia utilizzata per trasportare i prodotti da costruzione al sito e costruire l'edificio (energia diretta); e l'energia consumata per mantenere, riparare, ripristinare, rinnovare o sostituire materiali, componenti o sistemi durante la vita dell'edificio (energia ricorrente). Gli edifici consumano fino al 40% di tutta l'energia e contribuiscono fino al 30% delle emissioni globali annue di gas serra .
Fino agli anni 2000 si credeva che l'energia incorporata fosse bassa rispetto all'energia operativa. Pertanto, gli sforzi fino ad oggi sono stati volti a ridurre l'energia operativa migliorando l' efficienza energetica dell'involucro edilizio. La ricerca ha dimostrato che non è sempre così. L'energia incorporata può rappresentare l'equivalente di diversi anni di energia operativa. Il consumo energetico operativo dipende dagli occupanti, a differenza di quello dell'energia incorporata, che è incorporata nei materiali utilizzati nella costruzione. L'energia incorporata viene sostenuta una sola volta (ad eccezione di manutenzione e ristrutturazione) mentre l'energia operativa si accumula nel tempo e può essere fluttuante per tutta la vita dell'edificio. Secondo una ricerca dell'Australian CSIRO , una casa media contiene circa 1000 GJ di energia incorporata . Ciò equivale a circa 15 anni di normale consumo energetico operativo. Per una casa che dura 100 anni, si tratta di oltre il 10% dell'energia utilizzata nel corso della sua vita.
Conoscere l'energia incorporata in un edificio permette di apprezzare la pressione che la sua costruzione esercita sulle risorse naturali. In casa, l' associazione negaWatt sostiene un maggiore utilizzo di materiali naturali, come il legno. Altri consigliano la riabilitazione della terra cruda. L'energia incorporata degli edifici è così alta che l'associazione raccomanda un riorientamento della politica che consiste nella demolizione e poi nella ricostruzione di edifici scarsamente isolati termicamente, verso un'altra politica più focalizzata sul rinnovamento termico degli edifici esistenti. In standard come " passivo " o " basso consumo ", la prestazione energetica ha raggiunto un livello tale che non c'è quasi bisogno di energia per riscaldare o illuminare. La posta in gioco si sposta in questo tipo di abitazioni verso l'energia incorporata, che rappresenta dai 25 ai 50 anni di consumo di questi edifici .
L'associazione negaWatt afferma inoltre che la casa unifamiliare non è più un modello sostenibile. Il progetto Shift , nel suo “piano per trasformare l'economia francese”, propone anche di ridurre la costruzione di case unifamiliari.
I metalli e la plastica incorporano molta energia incorporata. Prodotti che vengono anche da lontano. I materiali meno lavorati e consumati vicino al luogo di produzione contengono poca energia incorporata.
Nell'edificio, per ridurre al minimo l'energia grigia, guardiamo intorno al luogo di costruzione per materiali vegetali (canapa, legno, paglia, lino, sughero), animali (lana di pecora, piume d'anatra) o minerali (terra cruda, pietre, ciottoli).
I seguenti materiali sono stati classificati in ordine dal meno al più avido di energia incorporata:
Tuttavia, questi diversi materiali non sono confrontabili perché i loro usi e prestazioni sono diversi.
Dati secondo il sito ecoconso.be.
Metalli ConduttureIl tasso di ritorno di energia (ERR) è una misura dell'energia incorporata utilizzata per estrarre energia da una fonte primaria. L' energia finale consumata deve essere aumentata di un fattore per ottenere l'energia incorporata. Un ERR di otto significa che un settimo della quantità di energia utilizzabile finale viene spesa per estrarre quell'energia.
Per calcolare correttamente l'energia incorporata, è necessario prendere in considerazione l'energia necessaria per la costruzione e la manutenzione delle centrali elettriche, ma i dati non sono sempre disponibili per eseguire questo calcolo.
Bilanci energetici dettagliati sono stati effettuati per calcolare l'energia incorporata di varie fonti energetiche: ad esempio, l'energia incorporata di una turbina eolica da 1,5 MW in Danimarca è stata stimata a 32 575 GJ in mare aperto e 14 091 GJ a terra, il che dà il ritorno di energia tempi rispettivamente di 3 mesi e 2,6 mesi.
In Francia il rapporto tra energia primaria ed elettricità (coefficiente di energia primaria o CEP) è 2,58 (dato fissato da un decreto nel 2006), mentre in Germania è solo 1,8, a causa dello sviluppo delle energie rinnovabili. Ciò corrisponde a un'efficienza termica del 38,8% in Francia, contro il 55,5% in Germania. Come ogni coefficiente stabilito su basi in parte soggettive, questo coefficiente di 2,58 è oggetto di critiche, in particolare da Brice Lalonde . L'eco-calcolatore dell'Unione internazionale delle ferrovie EcoPassenger annuncia un'efficienza del 29% per la Francia e del 36% per la Germania per l'elettricità utilizzata dal trasporto ferroviario, che porta a coefficienti di 3, 45 in Francia e 2,78 in Germania, comprese tutte le perdite . Per quanto riguarda l'elettricità utilizzata per il riscaldamento , “il governo ha deciso il fattore per convertire l'elettricità in energia primaria [...]. Questo fattore di conversione sarà fissato a 2,3 ” . Sebbene superiore al valore di 2,1 raccomandato dalla direttiva europea 2018/2002, l' associazione negaWatt ritiene che questo nuovo coefficiente favorirà l'uso dell'elettricità per il riscaldamento degli edifici e ridurrà gli sforzi per isolare gli edifici. Al contrario, l'associazione “bilancio energetico” lo vede come un passo avanti, perché questa misura dovrebbe ridurre l'uso di combustibili fossili .
Qui il concetto è estraneo a TRE. La nozione più vicina è quella di rendimento , perché c'è una trasformazione di energia, con perdite. Pertanto, in Francia, il CEP di 2,3 mostra che per un'unità di energia elettrica sarebbero state necessarie 1,3 unità di energia aggiuntive.
Per inciso, le perdite sulla rete elettrica francese sono in media del 2,5%, che corrisponde a 11,5 TWh / a ; nel 2019 erano 11 TWh , pari al 2,22%.
L'energia incorporata rappresenta l'energia mobilitata per estrarre i materiali utilizzati nella fabbricazione dei veicoli, per assemblarli, trasportarli, assicurarne la manutenzione, per trasformare e trasportare energia (principalmente benzina e diesel) e , infine , per riciclare questi veicoli. Dobbiamo anche tener conto dell'energia necessaria per gli studi, la costruzione, l'esercizio e la manutenzione delle reti di trasporto, sia stradali, ferroviarie o aeree.
Secondo IDDRI, in termini di trasporto,
“È sorprendente notare che consumiamo più energia incorporata nelle nostre spese di trasporto rispetto all'energia diretta [...]. In altre parole, consumiamo meno energia per spostarci nei nostri veicoli individuali rispetto a quella necessaria per produrre, vendere e trasportare le auto, i treni o gli autobus che utilizziamo. "
Jean-Marc Jancovici si dichiara a favore di un'impronta di carbonio di qualsiasi progetto di infrastruttura di trasporto, prima della sua costruzione.
Abbiamo solo dati basati su una base incompleta e che probabilmente saranno sottostimati. Nel caso di una benzina Golf della Volkswagen , si può stimare l'energia grigia 18.000 kWh (ovvero il 12% dei 545 GJ dichiarati nel rapporto). Nel caso di una Golf A4 ( con motore TDI ) si ottengono 22.000 kWh (ovvero il 15% dei 545 GJ indicati nel report). Secondo Global Chance , nel caso dei veicoli elettrici, l'energia incorporata dovuta alla batteria è particolarmente elevata. Uno studio ADEME pubblicato nel 2012 ha stimato l'energia incorporata di un veicolo termico a 20.800 kWh e quella di un veicolo elettrico a 34.700 kWh . Uno studio pubblicato nel 2017 in Francia valuta le emissioni di CO 2durante il ciclo di vita di una city car elettrica a 10,2 tCO2-eq per la produzione e il riciclaggio (energia grigia) più 2,1 tCO2-eq nella fase di utilizzo rispetto a 6,7 tCO2-eq più 26,5 tCO2-eq per una city car termica: nonostante la sua energia incorporata sia più della metà, l'auto elettrica emette un totale di CO 2 tre volte inferiore.
Per la Prius viene proposta una cifra di 45.900 kWh . Anche se questa cifra dovrebbe essere presa con cautela, non è irrealistica.
Un veicolo elettrico ha un'energia incorporata superiore a quella di un veicolo termico, a causa della batteria e dell'elettronica. Secondo Science et Vie , l'energia incorporata delle batterie è così alta che i veicoli ibridi plug-in sono ai loro occhi la soluzione più rilevante, con la loro batteria più piccola di quella di un veicolo completamente elettrico.
Energia incorporata legata alla produzione di combustibiliPer la parte energetica, il tasso di ritorno energetico (EROEI in inglese) del carburante è oggi dell'ordine di otto. Ciò significa che l'energia grigia legata alla produzione di carburante (estrazione, trasporto, raffinazione, distribuzione) vale circa 1 / 7 dell'energia consumata. In altre parole, bisogna aggiungere il 14,3% al consumo di un veicolo termico, proprio per l'energia incorporata relativa alla produzione di combustibili.
Secondo alcuni autori, occorrono addirittura 42 kWh di energia incorporata (circa l'equivalente energetico di 4,2 litri di benzina) per produrre sei litri di diesel.
Per quanto riguarda l'elettricità, abbiamo visto sopra che il rapporto tra energia primaria ed elettricità era di 2,58.
Energia incorporata legata alla costruzione di stradeI numeri sono ancora più difficili da trovare. L'energia grigia rappresenterebbe solo 1 ⁄ 18 dell'energia consumata dal veicolo, ovvero il consumo dovrebbe essere aumentato del 6%.
Il consumo mondiale di energia elettrica dovuto alle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT) è stato stimato nel 2007 in 868 TWh / a , energia grigia esclusa, pari al 5,3% del totale. Nel 2013, secondo Greenpeace , l'IT rappresentava già il 7% del consumo globale di elettricità, inclusa l'energia grigia, e le stime per il 2017 erano del 12%, con una crescita annua prevista del + 7% fino al 2030, o il doppio dell'aumento della produzione di elettricità. si.
In queste quantità, la quota relativa di energia incorporata per le apparecchiature di produzione sarebbe diminuita dal 18% nel 2012 al 16% nel 2017. La quota del consumo diretto di elettricità da parte dei dispositivi sarebbe scesa dal 47 al 34%, a causa dello spostamento del utenti a terminali che consumano meno (tablet e smartphone invece di computer), i data center combinati e la rete scendono dal 35 al 50% allo stesso tempo. Il consumo del data center corrisponde all'1% della domanda globale di elettricità nel 2018.
Dati attuali per paeseIn Germania, il consumo del data center è di circa 10 TWh / a , che corrisponde all'1,8% del consumo di elettricità tedesco. Mentre il consumo dei data center tedeschi è aumentato notevolmente, dal 2008 ad oggi, il consumo sembra rimanere stabile in Germania, soprattutto grazie alle misure di risparmio energetico.
Negli Stati Uniti, nel 2007 il consumo di ICT , esclusa l'energia incorporata, è stato di 350 TWh / a nel 2007, pari al 9,4% della produzione nazionale totale.
In Francia, secondo l' associazione negaWatt , l'energia grigia (di natura elettrica) legata alla tecnologia digitale ammontava nel 2015 a 3,5 TWh / a per le reti e a 10,0 TWh / a per i data center (metà consumata dai server stessi, l'altra metà dall'aria condizionata dei locali che li ospitano). Non si tiene conto della costruzione di data center e della posa dei cavi.
Il consumo francese in futuroL'associazione prevede un aumento del + 25% dei consumi francesi tra il 2017 e il 2030, ovvero + 1,5% / anno, moderato grazie alla "crescente miniaturizzazione dei media digitali" a cui si rivolgono gli utenti e al progresso tecnologico che dovrebbe migliorare l'efficienza energetica del dispositivi e server. Il progetto Shift , presieduto da Jean-Marc Jancovici , prevede un'impronta energetica digitale molto più elevata, in crescita del 9% all'anno.
Secondo la rivista tedesca Der Spiegel, costruire un computer potrebbe richiedere quattro volte più energia del suo alimentatore per un periodo di tre anni . La rivista sottolinea che al ritmo di tre ore di utilizzo al giorno per 300 giorni, su un periodo di quattro anni, per una potenza di 150 W , il consumo diretto di energia sarà pari a circa 400 kWh ; la produzione di un PC richiede 3.000 kWh .
Nel 2009, Google ha affermato che una ricerca sul suo motore ha consumato 0,3 Wh .
Su Wikipedia si alzano voci per chiedere una riduzione del suo impatto sull'ambiente, voci a cui sembra prestato un orecchio in ascolto.
L' IPTV (per Internet ) richiede l'utilizzo di data center , che consumano almeno l'1% dell'elettricità totale consumata nel mondo. La trasmissione radio è molto più efficiente delle attuali tecnologie di streaming per programmi di ampio pubblico.