the energy problem in 2012

13
Advances in Energy Engineering (AEE) Volume 2, 2014 www.seipub.org/aee 1 The Energy Problem in 2012 Giorgio Giacomelli, Giuseppina Maltoni University of Bologna and INFN Bologna DIFA, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy [email protected]; [email protected] Received 2 March 2013; Revised 4 September 2013; Accepted 12 September 2013; Published January 2014 © 2014 Science and Engineering Publishing Company Abstract The world consumption of all forms of energies are first considered. The main fuel sources are still fossil. Including oil sands and oil/gas shales, the effective world fossil reserves are now considerably greater. And some of the new sources emerge in the market but not at high costs. At the moment, only the US and Canada produce oil and gas from oil/gas shales and oil sands in commercial quantities and this has started a market “revolution”. A brief review of renewable energies and their future roles are discussed. At the moment, the contributions from new renewable energies are small, but there are great hopes for the future, in particular in the European Union. A short presentation is given on major nuclear plants (in China, South Korea and France) used to study a neutrino oscillation parameter, which is a novelty. The nuclear power status in some nations is discussed, with emphasis on fast neutron reactors. These considerations are applied to different situations: while Eastern Nations plan to increase the contributions from new nuclear power reactors, the situation is not clear in many Western Nations, mainly due to the strong NIMBY effect and from changes in the government parties. The role of electric energy, the opportunities for energy savings and a sustainable energy future are investigated, with conclusions and perspectives. The U.S. and Canada are also making strong efforts to implement energy saving techniques and to use new non invasive technologies for non conventional fossil fuels. Keywords Energy Consumptions; Fossil Fuels; Renewable Energies; Nuclear Energy; Energy Saving; NIMBY Effect Introduction The industrial revolution, which began in the mideighteenth century, provided peoples with steampowered trains and ships, and with internal combustion engines, which transformed the ways peoples moved and produced goods around the world. Electrification continued the revolution in the next centuries. Today, a growing number of persons keep their homes warm in winter, cool in summer and lighted at night and travel by cars with powers equivalent to about hundred horses. This power is derived from our ability to exploit fossil sources of energy. However, in the transition to “horsepower”, the CO2 emissions created significant climatechange risks [Chu, S. and Majundar, A., 2012]. Carbon dioxide emissions are expected to increase in the next decades. The world would need another revolution in order to make our sources affordable and sustainable. Despite the significant growth in the use of renewable energies, the fractional sum of noncarbon emitting new renewable energy sources remained small during the past decade. In 2012 there was another technological revolution in the US and Canada, obtaining oil and gas in commercial quantities from oil shales and oil sands, thus vastly increasing the oil and gas reserves. It may be worth pointing out that about 10 years ago this possibility was considered inapplicable and too costly. But the development of new technologies made it possible. The energy field is changing rapidly due to the application of new technologies and one must keep a good track for new possibilities. There are recurrent news of “excess heat” produced in Cold Fusion experiments, now called Low Energy Nuclear Reactions (LENR). The field suffers from poor reproducibility, lack of predictability and insufficient formal checks [Cold Fusion, 2013]. There are continuing “Edison type efforts” to produce devices mainly for heat, and there are efforts to “certify” such devices and establish their validity. This leads some media to write articles of the type: “Nuclear Reactor in In the 1850s, large cities (New York, London,..) had problems for disposing of the waste made by the horses used for travel purposes.

Upload: shirley-wang

Post on 02-Apr-2016

226 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

http://www.seipub.org/aee/paperInfo.aspx?ID=3845 The world consumption of all forms of energies are first considered. The main fuel sources are still fossil. Including oil sands and oil/gas shales, the effective world fossil reserves are now considerably greater. And some of the new sources emerge in the market but not at high costs. At the moment, only the US and Canada produce oil and gas from oil/gas shales and oil sands in commercial quantities and this has started a market “revolution”. A brief review of renewable energies and their future roles are discussed. At the moment, the contributions from new renewable energies are small, but there are great hopes for the future, in particular in the European Union. A short presentation is given on major nuclear plants (in China, South Korea and France) used to study a neutrino oscillation parameter, which is a novelty. The nuclear power status in some nations is discussed, with emphasis on fast neutron reactors. These consideratio

TRANSCRIPT

Page 1: The Energy Problem in 2012

Advances in Energy Engineering (AEE) Volume 2, 2014                                                                                           www.seipub.org/aee 

    1

The Energy Problem in 2012  Giorgio Giacomelli, Giuseppina Maltoni 

University of Bologna and INFN Bologna 

DIFA, Viale Berti Pichat 6/2, 40127 Bologna, Italy  

[email protected][email protected] 

 

Received 2 March 2013; Revised 4 September 2013; Accepted 12 September 2013; Published January 2014 

© 2014 Science and Engineering Publishing Company 

 

 Abstract 

The  world  consumption  of  all  forms  of  energies  are  first 

considered. The main  fuel  sources are  still  fossil.  Including 

oil  sands  and  oil/gas  shales,  the  effective  world  fossil 

reserves are now considerably greater. And some of the new 

sources  emerge  in  the market but not at high  costs. At  the 

moment, only the US and Canada produce oil and gas from 

oil/gas shales and oil sands in commercial quantities and this 

has  started  a  market  “revolution”.  A  brief  review  of 

renewable energies and  their  future  roles are discussed. At 

the moment, the contributions from new renewable energies 

are  small,  but  there  are  great  hopes  for  the  future,  in 

particular  in  the  European Union. A  short  presentation  is 

given  on major  nuclear plants  (in China,  South Korea  and 

France)  used  to  study  a  neutrino  oscillation  parameter, 

which is a novelty. The nuclear power status in some nations 

is discussed, with emphasis on  fast neutron  reactors. These 

considerations  are  applied  to  different  situations:  while 

Eastern Nations plan to increase the contributions from new 

nuclear  power  reactors,  the  situation  is  not  clear  in many 

Western Nations, mainly  due  to  the  strong NIMBY  effect 

and  from  changes  in  the  government  parties.  The  role  of 

electric  energy,  the  opportunities  for  energy  savings  and  a 

sustainable energy future are investigated, with conclusions 

and  perspectives.  The  U.S.  and  Canada  are  also  making 

strong efforts to implement energy saving techniques and to 

use  new  non  invasive  technologies  for  non  conventional 

fossil fuels. 

Keywords 

Energy Consumptions; Fossil Fuels; Renewable Energies; Nuclear 

Energy; Energy Saving; NIMBY Effect 

Introduction

The  industrial  revolution,  which  began  in  the  mid‐

eighteenth  century,  provided  peoples  with  steam‐

powered  trains  and  ships,  and  with  internal 

combustion  engines,  which  transformed  the  ways 

peoples moved and produced goods around the world. 

Electrification  continued  the  revolution  in  the  next 

centuries. Today, a growing number of persons keep 

their  homes  warm  in  winter,  cool  in  summer  and 

lighted  at  night  and  travel  by  cars  with  powers 

equivalent  to  about  hundred  horses.  This  power  is 

derived  from  our  ability  to  exploit  fossil  sources  of 

energy. However,  in  the  transition  to  “horsepower”, 

the  CO2  emissions  created  significant  climate‐change 

risks  [Chu,  S.  and  Majundar,  A.,  2012].  Carbon 

dioxide emissions are expected to increase in the next 

decades. The world would need another revolution in 

order to make our sources affordable and sustainable. 

Despite the significant growth in the use of renewable 

energies,  the  fractional  sum  of  non‐carbon  emitting 

new renewable energy sources remained small during 

the past decade. 

In 2012  there was another  technological  revolution  in 

the  US  and  Canada,  obtaining  oil  and  gas  in 

commercial  quantities  from  oil  shales  and  oil  sands, 

thus vastly increasing the oil and gas reserves. It may 

be  worth  pointing  out  that  about  10  years  ago  this 

possibility was considered inapplicable and too costly. 

But  the  development  of  new  technologies  made  it 

possible. 

The  energy  field  is  changing  rapidly  due  to  the 

application of new  technologies and one must keep a 

good track for new possibilities. 

There are recurrent news of “excess heat” produced in 

Cold Fusion experiments, now called Low Energy Nuclear 

Reactions  (LENR).  The  field  suffers  from  poor 

reproducibility,  lack  of predictability  and  insufficient 

formal  checks  [Cold  Fusion,  2013].  There  are 

continuing  “Edison  type  efforts”  to  produce  devices 

mainly for heat, and there are efforts to “certify” such 

devices  and  establish  their  validity.  This  leads  some 

media to write articles of the type: “Nuclear Reactor in 

In  the  1850s,  large  cities  (New  York,  London,..)  had 

problems  for  disposing  of  the  waste made  by  the  horses 

used for travel purposes. 

Page 2: The Energy Problem in 2012

ww

2

you

see

Th

che

Wo

Th

ene

geo

ww.seipub.org

ur  basemen

em to give ho

he  Developin

eaper energy

FIG. 1 WO

orld Energ

he  energy  av

ergy,  ii)  na

othermal  en

g/aee                

nt”  [NASA 

ope for the fu

ng  Nations 

y, even non r

ORLD ENERGY

TABLE 1. TOP 10

gy Consum

vailable  on 

atural  radio

nergy,  and  e

                        

LENR,  2013

uture. 

want  more 

renewable. 

Y CONSUMPTIO

0 COUNTRIES WIT

mption

Earth  comes

oactivity  (nu

energy  from

                        

3],  which  m

abundant 

ON FROM ALL

TH THE LARGEST

s  from:  i)  so

uclear  ener

m  the  tides.

                       

may 

and 

Mo

in 

ma

sou

L SOURCES. TH

T SHALE OIL (LEFT

olar 

gy), 

The 

veg

pho

abo

pro

the

   Advances in

ore hopes co

the US  and

any other Na

urces, like ga

HE MAIN CONT

T) AND SHALE GA

getables on E

otosynthesis

out 1%. The 

ocesses  is ≈

e amount pre

n Energy Engi

ome  from  the

d  Canada,  bu

ations), of un

as/oil from oi

TRIBUTIONS A

AS (RIGHT) ESTIM

Earth convert

,  into  biom

solar power 

 1 TeraWatt

esently used 

ineering (AEE

e use  (for  th

ut  in  the  ne

nconvention

il shales and 

ARE FROM FOS

MATED RESERVES

t the arriving

mass  with  an

used by the

t, about 6  tim

by men and 

E) Volume 2, 2

he moment o

ear  future  fr

nal  fossil ene

oil sands. 

 

SSIL FUELS 

 

g solar light, 

n  efficiency

e plants in th

mes  larger  th

women.  

014 

only 

rom 

rgy 

via 

  of 

hese 

han 

Page 3: The Energy Problem in 2012

Ad

 

Ph

qu

oil

FIG

ava

Mu

nu

ren

FIG

199

res

im

con

Gia

Hi

wo

hap

Th

res

sim

tec

un

sha

Sh

for

exp

est

res

res

FIG

Inc

cou

Co

exp

Th

dvances in Ene

hotosynthesis

uantities  of  f

/gas shales a

G. 1 shows  t

ailable sourc

uch power  c

uclear  react

newable ener

G. 2 shows th

92,  2002  and

serves  increa

mprovements

nsumption o

acomelli, G. 

FIG. 2 DIS

storically,  th

ood. The cha

ppened slow

he British Pet

serves, plotte

milar  to  the o

chnologies, a

nconventiona

ales 

ale  gas  is 

rmations. An

pand  the  w

timated  to 

serves while 

serves  from 

Gs. 3a, b. 

creased shale

uld  help  to

ountries  from

port to Europ

he BP statisti

ergy Engineeri

s  over  geolo

fossil  bioma

and oil sands

the world en

ces, mainly fr

comes  from 

tors.  The 

rgies is grow

he distributi

d  2012  [BP,  2

ase with  tim

. Present tech

of oil  for mo

2009, 2011]. 

STRIBUTION O

he  first  ene

anges  to carb

wly over man

troleum (BP)

ed versus tim

oil reserves 

and also to th

al  new  sour

natural  g

nalysts expec

worldwide 

have  the 

Russia and 

the “tight oi

e gas produc

o  prevent 

m  increasing

pean Countr

cs for coal s

ing (AEE) Vol

ogical  times 

sses  such  a

s. 

nergy consum

rom fossil fu

hydroelectri

contributio

wing, but is st

ion of proven

2013]:  it  is  e

e:  this  is du

hnologies ca

ore  than 50 y

F OIL RESERVE

ergy  source

bon and  then

ny decades.  

) analyses sh

me, indicate a

of FIG. 2 du

he revolution

rces,  oil  san

gas trapped

ct that shale 

energy  sup

worldʹs  larg

the US hav

il shales”, se

ction  in the 

Russia  and

g  prices  for

ries. 

hows a diffe

lume 2, 2014   

produced  la

s  oil,  coal,  g

mption  from

uels [BP, 2013

icity and  fiss

n  from  n

till rather sm

n oil reserve

evident  that 

ue  to  technol

an guarantee

years  [BP, 20

ES [BP2013] 

s  were  mai

n  to oil and 

how that the 

a tendency v

ue  to  improv

n introduced

nds  and  oil/

d  within  sh

gas will gre

pply.  China

gest  shale 

e  the  largest

ee TABLE 1 

US and Can

d  Persian  G

r  the  gas  t

erent trend, 

                        

arge 

gas, 

m all 

3].  

sion 

new 

mall.  

es in 

the 

logy 

 the 

012; 

 

inly 

gas 

gas 

very 

ving 

d by 

/gas 

hale 

atly 

a  is 

gas 

t oil 

and 

nada 

Gulf 

they 

due 

to 

pro

The

ma

BIL

US 

Wo

bar

glo

the

his

inc

ove

In 

fro

inc

TA

Aft

onl

sho

effi

pro

                        

a  new  classi

oblem as the 

e “arab sprin

arket includin

FIG. 3(a) ESTIM

LLION TONS O

HAS ONE OF T

OIL PRODUC

E

orld  oil  pr

rrels/day  in 

obal consump

e  largest  incr

tory.  In  201

creased by 2.

ertook the U

2012  the U.S

m  oil  sands

creased  shar

ABLE 1 [BP, 2

ter decades 

ly a few year

ows  the  U.S

iciencies  in 

oduction, ma

                        

ification  of  c

world has st

ngs“ brough

ng increases 

MATED OIL RE

OF OIL EQUIVA

THE LARGEST

CTION FROM S

ESTIMATES (CR

roduction  in

2012, more 

ption. US ou

rease  in  the 

11,  the  worl

5 %. China h

.S. as the larg

S.  and Cana

s  and  shale

rply,  as  sho

2013], [US‐IER

of  importing

rs away from

S.  declined 

all  energy

ainly from sh

                www

coal  types:  t

till large qua

ht some disru

in oil prices.

ECOVERABLE 

ALENT) FROM O

T RESERVES, SE

SHALE: PAST A

REDIT IER, 2013

ncreased  b

than double

utput grew b

world  and 

ld  consump

had the large

gest power g

ada  oil  and 

e  liquids  (k

own  in  FIG

R]. 

g oil and ga

m reversing t

demand  du

y  uses  and 

hale liquids. 

w.seipub.org/

there  is  no  r

antities of coa

uption in the

SOURCES (IN 

OIL SHALES: T

EE TABLE 1. (b)

AND FUTURE 

3) 

y  1.9  mill

e  the growth

y 1 million b

in  the Coun

ption  of  ene

est increase a

generator.  

gas  product

kerogen  sha

s.  3,  4,  5  a

as,  the US  se

the flow. FIG

ue  to  improv

the  increa

/aee 

3

real 

al.  

e oil 

 

 

THE 

 US 

lion 

h of 

b/d, 

ntry 

rgy 

and 

tion 

les) 

and 

eem 

G. 4 

ved 

sed 

Page 4: The Energy Problem in 2012

ww

4

Mo

com

an

ver

for

Th

sha

ha

we

op

con

pre

mo

ob

sha

inc

pro

FI

ww.seipub.org

ost of  the va

me from the

d the US are

rtical  oil/gas

r the other Co

FIG. 4 OIL IN 

he  new  techn

ales  concern

s reached th

ells  are  dr

eration is pe

nsisting mai

essure,  whic

ove  freely  fr

few  days  o

tain years of

ale  drilling 

creased prod

oduction of “

G. 5 ESTIMATE

g/aee                

alues quoted

e US‐IER. Th

e also based 

s  drilling we

ountries are 

THE US: RISIN

DEM

niques  inven

n a vertical d

he shale depo

illed;  then 

erformed by 

inly of water

ch  create  fis

om rock por

f  hydraulic 

f gas produc

activity  led 

duction of dry

“tight oil” (2

ED RESERVES O

                        

d  in FIGs. 3, 

he values quo

on the large

ells made;  th

less certain. 

NG SUPPLY AN

MAND 

nted  to  extra

drilling well;

osit, one or m

the  hydra

injecting “fr

r  and  sand  i

ssures  that  a

res where  th

fracturing  a

ction. In 2012

in  the US  t

y natural gas

2.2 million ba

OF OIL SHALE

                        

4 and TABL

oted for Can

e number of 

he  informati

ND DECLINING

act  oil/gas  fr

; when  the w

more horizon

aulic  fractur

racturing flui

injected  at h

allow  oil/gas

hey are  trapp

are  sufficien

2 the increas

to  a  40  perc

s and 29 perc

arrels per day

S IN 9 NATION

SH

                       

LE 1 

nada 

test 

ions 

 G 

rom 

well 

ntal 

ring 

ids” 

high 

s  to 

ped. 

nt  to 

e of 

cent 

cent 

y in 

dec

is b

imp

me

pro

FIG

sha

dia

dri

We

san

wo

Eas

the

FIG

of W

In 

fue

the

dev

wh

pro

wh

oil 

cor

wa

abo

fluc

stat

of 

NS (BILLION T 

HALE IN ESTON

   Advances in

cember 2012)

bringing a n

portant  incre

ethods  were

oduction wit

G.  5  and  TA

ales are avai

agram  of  a 

lling plus a f

e must add th

nds  or  bitum

orld,  and we

st,  but  now 

em, correspon

G. 6 shows on

Western Can

the  first half

els,  in particu

e  number 

veloping nat

hich are beco

oblems  is  co

hich affects th

prices  sinc

rrections for 

as  either  goi

out  1972);

ctuations  we

tus of high p

the  main

. OF OIL). NOT

NIA 

n Energy Engi

). This incred

new “Eldorad

ease  of  new

e  also  appl

th apparent “

ABLE  1  sho

ilable  in  the 

gas  well  wi

fractured reg

he reserves f

minous  sands

ere  used  lon

Western  Ca

nding to abo

ne oil sand m

nada. 

f of  the 1990

ular oil, wer

of  users  in

tions  (China

oming main 

onnected  wi

he whole wo

ce  1861  (th

inflation): fo

ing  down  o

then  the  p

ere  observed

prices, and fo

n  causes 

TICE THE RELA

ineering (AEE

dible increas

do”  in  the U

w  jobs  for  pe

lied  to  the

“rejuvenation

ow  that  larg

whole worl

ith  vertical 

gion is shown

from oil sands

s. They  are 

ng  time  ago 

anada  holds

out 177 billio

mine in the A

0s,  the major

re the Wester

ncreased,  in

a,  India, Bras

users. Howe

ith  the  grow

orld. FIG. 7 s

he  blu  thick

or a long peri

or  remaining

price  went 

d.  At  presen

or several na

of  financ

 

ATIVELY LARG

E) Volume 2, 2

se of gas and

US, with also

eople!  The  n

e  standard 

ns” of old w

ge  quantities

d. A  simplif

and  horizon

n in FIG. 12 L

s, also called

diffused  in 

in  the Mid

s  about  70%

on barrels of 

Alberta Provi

r users of  fo

rn Nations. B

nvolving  m

sil,  and othe

ever, one of 

wing  oil  pric

hows the cru

k  line  is  w

iod the oil pr

g  constant 

up  and  la

nt  we  are  in

tions this is o

cial  problem

GE QUANTITY 

014 

d oil 

o an 

new 

oil 

wells. 

s  of 

fied 

ntal 

Left.  

d tar 

the 

ddle 

%  of 

oil. 

nce 

ossil 

But 

most 

ers), 

the 

ces, 

ude 

with 

rice 

(till 

arge 

n  a 

one 

ms.

OF 

Page 5: The Energy Problem in 2012

Advances in Energy Engineering (AEE) Volume 2, 2014                                                                                           www.seipub.org/aee 

    5

 

FIG. 6 ATHABASKA OIL SAND MINE IN THE ALBERTA PROVINCE IN WESTERN CANADA. [PHOTO NASA] 

 

FIG. 7 CRUDE OIL PRICES IN 1861‐2012. THE DARK BLU LINE IS THE PRICE AFTER CORRECTION FOR INFLATION IN THE WESTERN 

NATIONS

Renewable Energies

It must  be  stressed  that  the  ability  to  discover  and 

extract  fossil  fuels  could  be  improved. Economically, 

recoverable  reservoirs  are  likely  to  keep up with  the 

rising demand  for  several decades  [Pallottino, G. V., 

2012]. And  the  new  use  of  shale  oil/gas will  further 

help.  The  stone  age  did  not  end  because  people  ran 

out of stones: they only transitioned to better solutions! 

Some  renewable  energies  are  becoming  competitive 

with  those  from  other  sources. Western  Europe  and 

other  Nations  tend  to  accelerate  the  transition  to 

affordable and sustainable energies, mainly solar and 

wind,  that may  improve  economic  growth,  increase 

energy security and reduce risks of climate changes. It 

is suggested to use any new type of renewable energy 

and perform all possible energy savings.  This may be 

optimistic, but if we do not change direction soon, we 

may end up where we are heading.  

Renewable  energies  grew  considerably  in  1911‐2012, 

but their global impact is still small. 

‐Hydroelectric  energy.  This  was  the  first  renewable 

Page 6: The Energy Problem in 2012

ww

6

ene

ele

Ho

lar

Som

dif

ma

da

‐W

hig

wi

ww.seipub.org

ergy used w

ectricity. 

owever,  dev

rge rivers ava

me  develop

fferent  level

ainly nuclear

ily peak usag

Wind energy. A

ghly  compet

th  new  blad

FIG. 8a EU

g/aee                

with great  su

veloped  nati

ailable, while

ped  nations 

ls  to  pump 

r energy, an

ge of electric

According  to

tive by  2020,

des,  growing

UROPEAN WIN

GRO

FIG. 9 WIN

                        

uccess  for  th

ons  do  not 

e developing

use  small

up  water 

d pump wa

c energy. 

o  IEA, wind

, as wind  co

g  sizes,  and 

ND RESOURCE

OUND LEVEL 

ND LINES (IN W

                        

e production

have  anym

g nations stil

  lakes  at 

at  night,  us

ter down at 

d energy will

osts will dec

higher  heig

S AT 50 M ABO

WHITE) OVER T

                       

n of 

more 

l do. 

two 

sing 

the 

l be 

cline 

ghts. 

FIG

abo

con

Atl

glo

The

wit

FIG

the

bet

win

can

OVE  FIG.

THE LARGE PR

   Advances in

Gs. 8a, 8b sho

ove  ground

nditions are 

lantic Ocean

obal average 

e Mediterran

th only few e

G. 9 shows th

e  white  line

tween  Denv

nd coming fr

n yield reason

. 8b EUROPEAN

RAIRIE STATES

n Energy Engi

ow the europ

  level  and 

at  the borde

n, where  the 

efficiency of

nean  region

exceptions.  

he wind over

es  in  the  fi

ver  and  Chi

rom northwe

nably high e

N WIND RESOU

S OF CONTINE

ineering (AEE

pean wind re

in  open  s

er between E

wind  is mo

f about 20% 

ns  cannot  re

r the contine

gure):  in  th

icago  there 

est toward so

efficiencies. 

URCES OVER O

ENTAL U.S. 

E) Volume 2, 2

esources at 50

seas.  The  b

Europe and 

ore  stable an

can be reach

ach  this  val

ental US (foll

he  Plain  Sta

is  a  domin

outheast, wh

OPEN SEA 

014 

0 m 

best 

the 

nd a 

hed. 

lue, 

low 

ates 

nant 

hich 

Page 7: The Energy Problem in 2012

Ad

 

Fro

inc

‐So

bel

sol

an

rel

mo

Th

da

inc

to 

res

eff

sol

per

ins

[CH

col

ad

for

tec

hea

bu

sum

pan

hea

pan

eff

tec

clim

FI

IN

dvances in Ene

om 2011  to 2

creased by 16

olar Energy. T

low the “pre

lar  concentra

d  further  red

latively  high

oment, most 

he peak effici

y may  reach

cluding nigh

about  1/8 

search activit

ficiencies  and

lar  energy  p

rcent. 

special  type

stalled in the

H]  Internati

llectors  will 

vanced techn

r  the vacuum

chnology allo

at  a  liquid 

uilding  can 

mmer.  The 

nels  with  e

at  losses and

nels are idea

ficiently  than

chnology  is p

mates, see FI

IG. 10 1200 M2  O

NSTALLED IN T

ergy Engineeri

2012 wind en

6 percent. 

The costs  for

esent power l

ators  should

duce  costs. T

h  efficiency 

solar panels

iency of a sol

h  20‐25%; w

hts, winter, a

in  temper

ties are being

d  to  reduce 

production  i

e  of  solar  th

e roof of the m

ional  airpor

  cover  a  su

nology is em

m  in high  en

ows to collec

to  120°  Cen

be  heated 

ultra‐high  v

exceptional  i

d greatly  im

al to collect t

n  classic  sol

particularly 

IG. 10. 

OF SPECIAL SO

THE ROOF OF T

AIRP

ing (AEE) Vol

nergy produ

r photovolta

law experien

d  improve  th

Thin photov

become  ava

s are made in

lar cell at no

while  the  ave

and  cloudy d

rate  regions

g made to im

prices.  From

in  the  US  in

hermal  colle

main buildin

rt.  About  30

urface  of  12

mployed, pion

nergy  accele

ct the diffuse

ntigrades,  so

in  winter 

vacuum  pro

insulation,  v

proving effic

the diffuse li

lar  tradition

suited  to col

OLAR THERMA

THE GENEVA I

PORT 

lume 2, 2014   

uction  in  the

aic are dropp

nce curves”, 

he  performa

voltaic panel

ailable;  (for 

n China). 

oon in a summ

erage  efficie

days  is  redu

s.  Considera

mprove solar 

m  2011  to  20

ncreased  by

ectors  are  be

ng of the Gen

00  flat  ther

200  m2.  A  n

neered at CE

erators;  the n

e solar light 

o  that  the m

and  cooled

ovides  the  so

vastly  reduc

ciency. So  th

ight much m

nal  panels.  T

lder,  less sun

AL COLLECTO

INTERNATION

                        

 US 

ping 

and 

ance 

s of 

the 

mer 

ency 

uced 

able 

cell 

012, 

y  49 

eing 

neva 

mal 

new 

ERN 

new 

and 

main 

d  in 

olar 

cing 

hese 

more 

This 

nny 

 ORS 

NAL 

‐Bio

dom

yie

like

obt

sug

Wo

pla

wh

pan

H

In E

stat

fed

shi

effi

ma

A s

we

Ven

ma

eco

of 

                        

omasses. Wo

minant  ener

elds are achie

e sugar cane

tain ethanol/

gar cane incr

orld  Biofuel

ateau, FIG. 1

hich could p

nels). 

FIG. 11(a) THE

HECTARE INCR

STEVEN]. FI

Environmen

ted that, glob

d  to  anima

fting it away

iciency  is  be

any more peo

small improv

ed which po

nice lagoon. 

anaged to col

ological pape

vegetables  p

                        

od  and  any

rgy  sources 

eved by usin

 in Brasil and

/diesel  fuels.

reased by a f

l  productio

1b. One mus

roduce  food

E SUGAR CAN

REASED BY A 

IG. 11(b) WORL

ntal Research

bally, 36% of

ls.  Reducin

y from beef t

etter  than  th

ople [SciDevN

vement in Ita

ollutes the no

The Cartier

llect and rep

er. The yield

produced  on

                www

y  type  of  bio

in  the  pas

ng algae, and

d corn in the

. The yield o

factor of 3 in

on  may  ha

st be careful 

d  (this  is  tru

NE YIELD OF ET

FACTOR OF 3 

LD BIOFUEL PR

h Letters of A

f all agricultu

ng  meat  co

to poultry an

hat  of  cattle, 

Net, 2013]. 

aly: the alga 

orthern Adri

a Favini in R

process the al

d of algae is l

n  land.  Alg

w.seipub.org/

omass were 

st.  Now  lar

d specific plan

e US in order

of ethanol  fr

n 30 y, FIG. 1

ave  reached

not to use la

e also  for so

THANOL PER 

IN 30 Y, [CHEW

RODUCTION

August 2013 i

ural calories 

onsumption, 

nd pork, wh

we  could  fe

lactuca is a 

atic sea and 

Rossano Ven

lgae to prod

larger than t

gae  for  mak

/aee 

7

the 

rger 

nts, 

r to 

rom 

11a. 

d  a 

and 

olar 

 

 

it is 

are 

or 

hose 

eed 

sea 

the 

neto 

uce 

that 

king 

Page 8: The Energy Problem in 2012

ww

8

pa

Ca

typ

the

cel

‐Ge

the

som

Ice

ins

FI

CO

Nu

Nu

to 

Wo

ele

ww.seipub.org

per  may  sa

artiera  Favin

pes of agrono

e  productio

llulose from 

eothermal En

e  Earth.  As 

me  importan

eland,...),  pl

stallations us

IG. 12 LEFT: SK

HORIZONTA

ONNECTED WIT

FIG. 13 THE 

uclear Rea

uclear power

decarboni

orldwide, nu

ectrical  powe

g/aee                

ve  a  large  n

ni  is  also  cap

omic materia

on  of  ecol

trees [Bergam

nergy uses  th

illustrated  i

nt plants  in 

lus  a  num

sing  heat  pu

KETCH OF A VE

AL SHALE DEPO

TH GROUND/U

THREE NUCLE

actors for P

r may play a

ize  the  p

uclear energy

er  generated

                        

number  of 

pable  to  rep

als (apples, o

ogical  pape

maschi, I. 20

he  heat  from

in  FIG.  12  R

certain  regio

mber  of  do

umps,  FIG  1

ERTICAL+HOR

OSIT IS INDICA

UNDERGROUN

ICELAND (HIG

EAR REACTOR

Power and

an  importan

production 

y was about 

d  in  2009.  Th

                        

trees.  Now 

process  differ

oranges, etc)

er  substitut

12]. 

m  the  interio

Right,  there

ons  (in  Italy

mestic  heat

12 Center. Th

RIZONTAL WEL

ATED. CENTER

ND (LOW ENT

GH ENTHALPY

R SITES USED F

PARA

d for Physi

nt  role  in eff

of  electric

14% of the t

hird  generat

                       

the  

rent 

) for 

ting 

r  of 

are 

y,  in 

ting 

heir 

num

‐Re

ren

sea 

hyb

act

con

‐Ne

pro

Ren

LL ON A SHAL

R: SKETCH OF D

HALPY SYSTEM

Y PLANT FOR E

FOR THE RECE

AMETER ANG

cs 

forts 

city. 

total 

tion 

nuc

pre

ma

rea

diff

Rec

   Advances in

mber could i

esearch  activ

newable  ener

gradients,  w

brid  systems, 

ivities are at

nsiderably.

ew  ways  of

oblems  enco

newable Ene

LE GAS/OIL FO

DOMESTIC HE

M). RIGHT: TH

ELECTRICITY P

NT MEASUREM

LE θ13 

clear‐power 

evious  ones. 

ay  be  obtain

actors  in  one

ferent sites [C

cently, three

n Energy Engi

increase. 

vities  have  b

rgies,  namel

water  salinity

etc. For  the 

t relatively sm

f  financing 

ountered  in 

ergy Projects

ORMATION; TH

EATING OF A H

HE GEOTHERM

PRODUCTION

MENT OF THE

plants are e

It  is  possib

ned  through

e  factory  rat

Chu, Steven,

sites with se

ineering (AEE

been  done  o

ly  tides, wav

y  differences

moment  all

mall levels, b

could  help 

the  develop

HE FRACTURIN

HOUSE WITH A

MAL PLANT AT

N) 

 

E NEUTRINO O

engineered  t

ble  that  safe 

h  the  econom

ther  than m

, 2012].  

everal nuclea

E) Volume 2, 2

on  many  ot

ves,  sea  curre

,  urban  was

l  these  resea

but could gr

to  reduce 

pment  of  sm

 NG ZONE IN TH

A HEAT PUMP

T NASJAVELLIR

OSCILLATION 

to be  safer  th

nuclear  pow

my  of  build

making  them

ar reactors h

014 

ther 

nts, 

stes, 

arch 

row 

the 

mall 

HE 

R IN 

han 

wer 

ding 

m  in 

ave 

Page 9: The Energy Problem in 2012

Advances in Energy Engineering (AEE) Volume 2, 2014                                                                                           www.seipub.org/aee 

    9

been  used  to measure  the  neutrino  oscillation  angle 

parameter θ13, the last parameter needed to understand 

the phenomenon of neutrino oscillations [Adamson, P. 

2008,  Ahmad,  Q.R.2001,  Ambrosio  1998, M,  Fukuda 

1998, Y., Ahn, 2006], see FIG. 13. The nuclear reactors 

are  of  the  latest  french‐german  design  (EPR  of 

generation 3 or 3+): 

‐two reactors in France (Experiment Double Chooz). 

‐six new reactors in South Korea [Exp. Reno]. 

‐six  new  reactors  in  China  (Exp.  Daya  Bay+Lingao) 

near Hong Kong (This is the present complex with the 

highest total nuclear power). 

The experiments attracted large International Research 

Collaborations and obtained important physics results, 

taking  advantage  of  the  very  large  fluxes  (1021‐1022 

low‐energy  electron  antineutrinos  per  second)  from 

the power reactors. θ13 was found to be small, but not 

zero [Abe, Y, An, F.P., Ahn, J.K, 2012,]: sin22θ13=0.098 ± 

0.01  [Beringuer,  J.  2012].  Besides  this  new  important 

physics  result,  the practical purpose of  these  reactors 

is  the production of  electricity without CO2 emission. 

This  is  particularly  important  for  China,  where  the 

large use of coal makes the cities foggy. 

After  the  2011  Fukushima  incident  in  Japan,  all 

Nations adopted safety improvements in their nuclear 

reactors,  and  the  world  nuclear  energy  production 

decreased by 4.5%. 

Most Western nations still hesitate to state clearly their 

future  programs  [Sumini, M.  and Toscano, E.,  2012]. 

The Far‐East Nations decided as follows: 

‐Japan stopped its nuclear power stations, but recently 

restarted  2  reactors  and  now  they  are  planning  to 

restart the full nuclear power program. 

‐South Korea  (SK)  has  23  nuclear  reactors with  20.7 

GWe  total  power  which  supplies  1/3  of  the  used 

electricity  at  low  cost.  SK plans  to  have,  by  2030,  40 

units  to provide 56% of  the electricity needed.  It may 

be  worth  mentioning  that  SK  won  a  $20  billion 

contract  to  supply  4  nuclear  reactors  to  the  United 

Arab Emirates. Also Qatar and may be Saudi Arabia 

are  looking  forward  for  a  post‐oil  situation without 

CO2 emissions. 

‐China,  with  14  nuclear  reactors  of  German‐French 

and  US  design  and  25  under  construction,  plans  to 

become self sufficient in design and building technical 

parts; they hope to  increase the number of reactors to 

reach 60 GWe by 2020, and more later. 

‐India  has  4 GWe  nuclear  power  and plans  to  reach 

14.6 GWe by 2020  (with enriched Uranium  fuel  from 

Russia). [G.Giacomelli, G.Maltoni, 2012]. 

‐Fourth generation nuclear reactors. Fast Neutron Reactors. 

The 4th generation nuclear  reactors are planned  to be 

much safer, as they use many passive automatic safety 

systems, in particular water cooling of the reactor core 

by gravity [Giacomelli, G., 2009, 2011].  

Fast neutron reactors  (FNRs) are a step  forward  from 

present conventional reactors and could yield a much 

more efficient use of natural uranium: 

‐FNRs use U238, which is over 99% of natural uranium 

and, besides U238, they burn U235, Pu and the actinides 

(which  represent most of  the present high‐level  long‐

lived nuclear wastes). 

‐FNRs producing Pu are called breeder reactors. 

‐the  best  solution would  be  a  closed  cycle,  burning 

everything. 

‐these reactors have an experience of 400 reactor‐years 

and further research is ongoing in many Nations ( but 

they are not commercially ready yet). 

‐the 4th generation nuclear reactors will mainly be FNRs. 

‐the world U235 fuel supply for present nuclear reactors 

is  estimated  to  last  around  50  years, while  the  U238 

supply may last several thousands. 

‐many nations plan  to use FNRs as soon as  they will 

be available. For example: 

‐France  stated  that  half  of  their  present  reactors will 

eventually be replaced by FNRs. 

‐China has a 20 MWe experimental prototype. 

‐India has a 500 MWe experimental prototype. 

‐Other prototypes are in the US, UK, Germany, Japan, 

Kazakhstan, Russia. 

‐Research has been performed on Thorium Reactors, 

expecially  in  India.  Thorium,  about  3  times  more 

abundant than Uranium, would represent an advantage 

since no nuclear bomb can be made with it. But not all 

technical problems are solved yet.   

‐Nuclear Energy in Italy. 

In  Italy,  before  1964,  three  nuclear  reactors  were 

operative or in an advanced construction stage. ENEL 

made operative in 1984 the 4th nuclear reactor (the last 

one)  at  Caorso.  After  the  1987  referendum,  it  was 

decided to stop the construction of more reactors, the 

immediate  stop  of  the  4  reactors  and  to  convert  the 

two  almost  completed  reactors  at  Montalto  from 

nuclear to methane (but the Italian Tirrenian sea ports 

Page 10: The Energy Problem in 2012

ww

10

did

Fra

pip

EN

ene

inc

cos

site

Th

sta

pla

202

pa

wa

Ins

It 

wi

ran

con

Ita

MW

Un

In 

wa

for

an

com

no

any

sm

MO

An

fus

tra

pro

fus

hea

De

(15

suf

be 

lith

hy

“cr

an

con

rea

ww.seipub.org

d not  accept

ance,  from 

peline) [ENE

NEL  estimat

ergy was abo

creased price

st  of  9.2  bill

es must be a

he Sogin com

art  the disma

an  to comple

26 with a co

rks and a na

astes  produ

stitutions wit

seems  to  be

th lots of rad

nge  employm

nsideration [

aly  now  imp

We  fission  r

nion tax for C

order  to  o

aste, now  th

r all reactors

d  the  actin

mbustion  m

rmal U235 rea

y  other  type

maller  after  a

OX, and even

nother  sourc

sion.  Fusion

ansform four

oducing  a  l

sion  reactors

avy hydroge

euterium is f

56 parts per 

fficient for a

produced  i

hium. Fusion

ydrogen  gas 

racking”  of 

d  heat  at

nfinement  fus

actor which 

g/aee                

t Algerian  fl

where  it  ca

EL, EDF, 2010

ted  that  the

out 100 billio

es of oil and 

lion  euros  fo

dded, as stat

mpany spent 1

antling of  th

ete  the decom

ost of 5 more

ational depo

ced  by  hos

th a cost of 2

e  a well  pla

diological con

ments,  and 

[Nucci, G., 20

ports  12.5% 

reactors  and

CO2 emission

ptimize  the 

e preference

s, recuperatin

nides,  recycl

material  (MO

actors is rath

e  of  waste, 

a  proper  re‐

ntually negli

ce  of  energy

n  reactions 

r hydrogen n

large  amoun

s,  the  fuel w

en (H2, d) and

ound in sea 

million), bu

n indefinite 

in  the  react

n reactors wo

  from  elect

water  mole

t  lower  te

ion reactor IT

will be reali

                        

uid gas, wh

ame  to  Mon

0]. 

e  cost  for  q

on euros (BE

gas); and, no

or  decommi

ted below. 

1.7 BE in the

he  italian nuc

mmissioning

e BE.  It  is  in

sit for low in

spitals  and 

2.5 BE (total 9

anned  and  c

ntrols and em

no  apparent

012]. 

of  electricity

d  has  to  pay

ns [SIF, 2008]

cycle  and 

e  is  to adopt

ng U238, unfis

led  to  mak

OX).  The  nu

er small in s

and  becom

‐cycle  of  the

igible using F

y  for  the  fu

in  the  cent

nuclei into a h

nt  of  energ

would  be  de

d tritium (H3

water in a sm

ut  the  total a

period of tim

tor  “blanket”

ould produce

trolysis  of 

ecules  at  hig

emperature. 

TER  is a  larg

zed in Franc

                        

hich was  sen

ntalto  in  a 

quitting  nuc

E) (including

ow, the plan

ssioning  all 

e last 10 year

clear sites. T

g of  the sites

tended  to m

ntensity nuc

other  med

9.2 BE). 

costly  operat

mphasis on l

t money  sav

y  from  six  1

y  the  Europ

reduce  nuc

t  the  close  cy

ssioned U235,

ke  new  nuc

uclear  waste

ize compare

es  considera

e  reactors  us

FNRs.  

uture  is  nucl

ter  of  our 

helium nucle

gy.  For  nuc

euterium  tha

3, t): d+t⇒He

mall percent

amount  is  la

me. Tritium w

”  starting  fr

e electric ene

water  or  fr

gh  temperatu

The  magn

ge experime

ce from a wo

                       

nt  to 

gas 

clear 

 the 

nned 

the 

rs to 

They 

s by 

make 

clear 

dical 

tion 

ong 

ving 

1000 

pean 

clear 

ycle 

, Pu 

clear 

e  of 

d to 

ably 

sing 

lear 

Sun 

eus, 

clear 

at  is 

e4+n. 

tage 

rge, 

will 

rom 

ergy, 

rom 

ure, 

netic 

ntal 

orld 

con

Jap

Fus

bee

R.1

and

the

Ele

Ele

pro

coa

pla

ene

con

rea

and

at l

hou

Ele

kee

ext

con

yea

On

hou

par

FIG

pro

coa

con

wit

me

rea

of 

new

FI

P

   Advances in

nsortium  in

pan and Sout

sion  inertial 

en  studied 

1994, 2013]. T

d  the  inertia

e U.S.A.  

ectric Ene

ectric  Energy

oduced  in  th

al),  and  in  h

ants. Smaller

ergies  (wind

nversion  effi

ach 50‐60%  in

d could almo

lower tempe

uses in winte

ectric  energy

eps  increasin

tensive  in  al

nsumption  o

ars.  Electricit

ne must  face 

urs  of  the 

rticular gas a

G.  14  that  t

oduce  electri

al  and  gas, 

ntribution is 

th  time  even

eans that con

actors, increa

hydroelectri

w renewable

IG. 14 ELECTRI

PRIMARY SOUR

n Energy Engi

cluding  Eur

th Korea [Par

confinement 

at  a  single

There still are

al  confineme

rgy

y,  an  interm

hermoelectri

hydroelectric

r quantities a

d,  photovol

iciency  of  fo

n power pla

ost be up  to 

rature is syst

er and coolin

y  plays  a  ce

ng due  to  its

ll  fields.  It  i

of  electricity 

ty must  be 

the  increase

day,  by  tur

and hydroel

the  most  im

icity  in  the 

while  little

from nuclea

n  if  no  new

nsiderable ma

asing their ef

icy  is  slowly

e energies is s

IC POWER PRO

RCES (IN TERA

ineering (AEE

rope,  China

reil, V. 2009]

reactors  wi

e  Nation  le

e many techn

ent  had  a  re

mediate  form

ic  plants  (bu

c,  nuclear  a

are produced

ltaic,  bioma

ossil  fuels  i

ants using co

>80%  if  the

tematically u

ng in summe

entral  role  a

s versatility, 

is  believed 

will double

produced w

e  in  the dem

rning  on  o

lectric plants

mportant  pr

US  are  fossi

e  oil  is  use

ar reactors, w

w  reactors  w

aintenance w

fficiencies. T

y  decreasing

still small, bu

ODUCTION FR

AWATT) IN TH

E) Volume 2, 2

a,  India,  US

ith  lasers  h

vel  [Davids

nical difficul

ecent  setback

m  of  energy,

urning  oil,  g

and  geotherm

d by  renewa

ass,  etc.).  T

s  ≥40%  (it 

ombined cyc

 produced h

used for heat

r, FIG. 16. 

nd  its  dema

and  the use

that  the  wo

e  in  the next

when  it  is  us

mand  at  cert

ther  plants, 

s.  It  is noted

imary  fuels

il  fuels, mai

d.  The  seco

which increa

were  built.  T

was done on 

The contribut

g, while  that

ut increasing

ROM DIFFEREN

HE U.S. VS YEAR

014 

SA, 

ave 

son, 

ties, 

k  in 

,  is 

gas, 

mal 

able 

The 

can 

les) 

heat 

ting 

and 

e  is 

orld 

t  20 

sed. 

tain 

  in 

d  in 

  to 

inly 

ond 

sed 

This 

the 

tion 

t  of 

g. 

 NT 

Page 11: The Energy Problem in 2012

Ad

 

FI

Th

it i

in 

20

Th

Sta

nu

sou

nu

Slo

ind

MW

En

Th

firs

ma

ma

situ

Co

stu

In 

be 

ene

‐El

an

hav

‐La

lig

(Fu

un

‐Li

an

aer

lea

10%

ma

dvances in Ene

IG. 15 ELECTRIC

he price of ele

is shown, for

FIG. 15  for 

00 MWh [Ita

he  primary  e

ate:  France 

uclear  reacto

urce,  but  Ita

uclear reactor

ovenia. In FIG

dustrial  user

Wh: it can be

nergy Savi

he  term  crisis

st means dan

ay  thus  be 

any  opportu

uation [Chu,

onsiderable 

udied and slo

the short ter

considered 

ergy savings

lectric  energ

d minimizin

ve already b

arge savings

ghter  and m

urther  impro

nits, like the n

ighter materi

d/  or  bett

rodynamics f

ad  to an effe

%).  A  reduc

ay  be  20%  i

ergy Engineeri

CITY PRICE IN 

ectricity is im

r each State o

industries w

alian Camera

energy  sourc

produces  m

rs,  in  Italy 

aly  purchase

rs from Franc

G. 15 is show

rs  with  a  ye

e observed th

ng 

s  in  chinese 

nger,  the  sec

encouraged 

unities  whic

, Steven, 2012

energy  sav

owly applied

rm, large opt

a new sourc

s: 

gy  saving wi

ng their turn‐

een impleme

s were obtain

ore  efficient

ovements  ar

new Airbus 3

ials for cars 

ter  aerodyn

for the botto

ective reduct

ction  of  the 

n  the  short 

ing (AEE) Vol

THE EUROPEA

mportantt fo

of the Europ

with yearly c

a and Senato,

ce  is  not  the

most  of  its 

gas  is  the  p

es  electricity

ce, Switzerla

wn the price p

early  consum

hat Italian pr

is made of 

cond means 

to  take  ad

ch  may  ari

2]. 

ving  program

d everywhere

timized Ener

ce of energy

ith  low  cons

‐on in public

ented on a la

ned with the

t  engines  (50

re  obtained 

380).  

(carbon fiber

namics  (inc

om parts of tr

tion of  fuel c

friction  is  p

term,  and  e

lume 2, 2014   

AN UNION FOR

r each indus

pean Union (

consumption

, 2007]. 

e  same  in  e

electricity  w

primary  ene

y  from  abouand, Austria 

paid by europ

mption  of  2

rices are high

two words: 

opportunity: 

dvantage  of 

ise  in  a  cr

ms  have  b

e.  

rgy Savings m

y. Some  type

sumption  lam

c buildings: b

arge scale. 

e new airplan

0%  since  19

with  the  lar

rs and titaniu

cluding  be

rucks) may s

consumption

possible,  wh

even  60%  in

                        

R INDUSTRIES U

stry: 

EU) 

ns of 

each 

with 

ergy 

ut  6 and 

pean 

2000 

h. 

the 

one 

the 

risis 

been 

may 

s of 

mps 

both 

nes: 

970). 

rger 

um) 

etter 

oon 

n  (5‐

hich 

n  15 

yea

(ma

fue

‐Ca

tog

and

‐Th

stee

‐Ele

the

‐Th

ma

‐Ge

los

FIG

P

                        

USING 2000 MW

ars. An addit

ay be 25%) s

els. 

arbon micro/n

gether with 

d car weights

he  3rd  gener

el with highe

ectric  vehicl

e traffic situa

he energy de

ay improve th

eneralized he

ses from bui

G. 16) could y

FIG. 16(a) SC

PHOTOGRAPH

T

                        

WH PER Y (euro 

tional impro

should be po

nano fibers in

new  simula

s. 

ration  steel  p

er strength. 

les  and  hybr

tion. 

ensities of co

heir efficienc

eating of distr

ildings using

yield large en

CHEME OF TEL

 OF BUILDING

THE BUILDING

                www

  per kWh)[It Cam

ovement in g

ossible using

njected and la

tions  should

production m

rids  could  fu

ompeting bat

cies. 

ricts and chec

g infrared ph

nergy saving

LEHEATING. (b

GS: IN THE “CL

GS LOOSE HEA

w.seipub.org/

mera‐Senato, 200

gasoline engi

g  higher oct

ater polimeriz

d  reduce  pri

may  yield  n

urther  impro

tteries: resea

cking the ene

hotography (

gs. 

b) INFRARED 

EARER ZONES

AT 

/aee 

11

07] 

ines 

ane 

zed, 

ices 

new 

ove 

arch 

ergy 

(see 

 

 

S” 

Page 12: The Energy Problem in 2012

www.seipub.org/aee                                                                                           Advances in Energy Engineering (AEE) Volume 2, 2014 

12

‐New metal alloys together with computer simulations 

allow an increased use of lighter materials. 

‐Electric Power conversion: most future power should 

be  transported  through power electronics which may 

allow a considerable energy saving. 

‐There may be a decrease  in  fuel chemical precursors 

and  in  the  cost  of  biomass  harvesting,  storage  and 

shipment  in  Brasil  and  in  the US.  But most Nations 

should be  careful  that  these methods do not  increase 

food prices, nor produce food shortages. 

Conclusions. Perspectives

It can be seen that the world energy consumption keeps 

increasing  and  that  the  main  energy  sources  are  still 

fossil fuels. Their proven reserves keep increasing due to 

improving  technologies.  In  2012  the  exploitation  of  oil 

sands  and  gas/oil  shales  in  Canada  and  the  US  was 

started  in  commercial  quantities,  initiating  a  sort  of 

“revolution”, with  considerable  increases  of  their  local 

productions  and of  their  reserves. This may be quickly 

repeated in many other Nations.  

FIG. 6 shows also the environmental impact around a 

new  large mine of this type. In principle the area will 

be brought back to  its original situation, but this may 

be  difficult  in  heavily  populated  regions. Moreover 

there  is  an  increase  of CO2  emissions. These  impacts 

may be solved in the large areas of Canada and the US, 

which  also  have  good  technical  expertise.  It may  be 

more difficult in other places.  

New Renewable Energies  (RE) made much progress, 

but  their  contribution  is  still  limited.  European 

Nations expect to increase the use of RE in the coming 

20 years, with the main purpose of reducing emissions 

of CO2. 

In  addition,  nuclear  technologies  are  improving  and 

they are exploited in full in Eastern Countries, also in 

the hope that major progress will be made with fourth 

generation nuclear plants. 

Energy  savings made major  progress  everywhere,  in 

particular in Western Nations. 

A  positive  summary  of  this  presentation  may  be 

summarized  by  the  new Colorado River  bridge  near 

the Hoover Dam on US route 93 between the cities of 

Phoenix  and  Las Vegas.  The  old Hoover Dam,  built 

during  the  recession  of  the  1930’s,  became  a  tourist 

attraction,  with  about  one million  visitors  per  year. 

The  new  Colorado  River  Bridge,  at  a  large  height, 

constructed  starting  at  the  beginning  of  the  recent 

financial crisis using new techniques, remained within 

the  approved  budget,  operated  on  time  in  2011,  and 

started to be another effective tourist attraction.  

These  successes  may  be  considered  examples  of 

offsetting  the NIMBY effect  (“Not  In My BackYard”), 

which caused so many delays and extra costs in many 

major projects  in Western Nations. We may  recall  as 

an  example  the  high  velocity  connection  (TAV) 

between  France  and  Italy.  The NIMBY  affected  also 

the  networks  of  radio  emitters  used  by  portable 

phones, but the general “love” for such phones seems 

to have eliminated the effect. 

In the West we are probably starting to feel the effects 

of the gas and oil revolution started in Canada and the 

US, but we may need a “cultural change”if we do not 

want to be left behind by the Emerging Nations. 

ACKNOWLEDGMENTS

We  acknowledge  the  Ravenna  Labelab  organization. 

We thank the participants to the Ravenna workshops and 

many colleagues  from ENEA‐Bologna,  the University of 

Bologna, INFN‐Bologna for their collaboration.   

REFERENCES

Abe, Y. et al., “Reactor electron antineutrino disappearance 

in the Double Chooz experiment”, Phys. Rev. D86 (2012) 

052008. 

Adamson,  P.  et  al  “Measurement  of Neutrino Oscillations 

with the MINOS Detectors in the NuMI Beam” Phys. Rev. 

Lett. 101 (2008) 131802. 

Ahmad, Q. R. et al. “Measurement of the rate of nu/e + d ‐‐> 

p + p + e‐ interactions produced by B‐8 solar neutrinos at 

the  Sudbury  Neutrino  Observatory”  Phys.  Rev.  Lett. 

87(2001) 071301. 

Ahn, M. H,  et  al  “Measurement of neutrino oscillations by 

the K2K experiment” Phys. Rev. D 74 (2006) 072003. 

Ahn,  J.  K.,  et  al.,  “Observation  of  reactor  electron 

antineutrino  disappearance  in  the  RENO  experiment” 

Phys. Rev. Lett. 108 (2012) 191802. 

Ambrosio,  M.,  et  al.,  “Measurement  of  the  atmospheric 

neutrino‐induced  upgoing muon  flux  using MACRO.” 

Phys. Lett. B434 (1998) 451‐457. 

An, F. P.,et al (Daya Bay Collab) Phys. Rev. Lett. 108 (2012) 

171803.  

Beringuer, J et al “Review of Particle Properties” Phys. Rev. 

D 86 (2012) 010001. 

Page 13: The Energy Problem in 2012

Advances in Energy Engineering (AEE) Volume 2, 2014                                                                                           www.seipub.org/aee 

    13

Bergamaschi,  I.  “La  carta  con  i  profumi  della  natura”, 

Cartiera Favini (2012). 

BP 2012, “ British Petroleum Annual Energy Report” 2012. 

BP 2013, “Annual Energy Report”, 2013. 

Chu, S. and Majundar, A, “Opportunities and challenges for  

a sustainable energy future”, Nature 488 (2012) 294. 

CH‐2013, “Switzerland : ultra‐high vacuum collectors to heat 

and cool Geneva airport” 

Chu Steven,  ”Keynote address by U.S. Secretary of Energy S. 

Chu”, SLAC 50 Symposium (2012). 

Cold  fusion  [2012],  http://en.wikipedia.org/wiki/LENR# 

Proposed_mechanisms . 

Davidson, Ronald et al, Fusion Energy Advisory Committee 

(FEAC):  “Panel  7 Report  on  Inertial  Fusion  Energy”,  J. 

Fusion Energy 13 (1994) Nos 2/3. 

Davidson Ronald C., et al, Committee on  the prospects  for 

Inertial  Confinement  Fusion  “An  assesment  of  the 

prospects  for  inertial  confinement  fusion  energy, 

february 2013” The National Academies Press. 

ENEL, EDF (2010):“Nuclear Energy: 4 answers for the future” 

Ethanol fuel : http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol_fuel. 

Fukuda  Y.,  et  al.,  “Evidence  for  oscillation  of  atmospheric 

neutrinos”Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 1562. 

Giacomelli, Giorgio. ”The energy problem”, Radiat. Meas. 44 

(2009) 707. 

Giacomelli,  G.  “Scientific  illitteracy  and  technological 

developments”, http://www.ravenna2011.it/page_id=351. 

G.  Giacomelli  and  G. Maltoni  “Nuclear  power  for  energy 

and  for  scientific  progress”,Proc.  of  Ravenna  2012 

Workshop. http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1211/1211.5062.pdf. 

NASA’s  LENR  [2013]  http:news.newenergytimes.net/2013/02/ 

22/lenr‐nasa‐widom‐larsen‐nuclear‐reactor‐inyour‐basement 

Nucci, G  .“La piu’  grande  bonifica  nella  storia del  Paese”, 

Ecoscienza N. 3 (2012). 

Oil sands, Wikipedia, 2013 http://en.wikipedia.org/wiki/Oil_ 

sands. 

Pallottino, G. V. “Energie vecchie che non declinano”, Sapere, 

agosto 2012, pag. 48. 

Parail,V.,  et  al“Integrated  modelling  of  ITER  reference 

scenarios” Nucl. Fusion 49 (2009) 075030.  

SciDevNet,  2013,  “Bringing  science  and  development 

together  through  news  and  analysis;  Non‐food  crops 

lock enough calories to feed 4 billion peoples”. 

SIF, The Italian Physical Society “Energia in Italia: problemi 

e prospettive” (1990‐2020), (2008).  

Smil, Vaclay. “A Skeptic looks at alternative energy”, (2012), 

http://spectrum.ieee.org/energy/renewables/a‐skeptic‐

looks‐at‐alternative‐energy/0. 

Sumini, M.  and Toscano, E.  “Electronic Proceedings  of  the 

2012 Ravenna International Conference”. 

US‐EIA  2013,  US  Energy  Information  Administration, 

“Technically Recoverable  Shale Oil  and Gas Resources: 

An Assessment of 137 Shale Formations  in 41 Countries 

Outside the United States”.