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\chapter{Produzione Energetica}
In questo capitolo si vuole introdurre la produzione energetica del Canada, di 
\marginpar{\footnotesize In questo capitolo saranno presenti delle note a
margine per poter visualizzare la quantit\`a di energia prodotta.}
come questo paese sia ricco di risorse quali petrolio, gas naturali e carbone 
ma anche dotata di una geografia interessante e sfruttabile per lo sviluppo e 
l'impiego di variegati modi di produrre energia rinnovabile. Difatti si impegna 
a investire ben 220 milioni di dollari in energia pulita ogni anno. Canada, 
inoltre è uno dei più grandi paesi produttore di uranio al mondo e sono i primi 
ad aver costruito un reattore nucleare funzionante. La produzione di elettricità 
in Canada è più che abbondante questo li rende grossi esportatori di energia 
all'estero, soprattutto con i loro vicini Statunitensi e Messicani 
\cite{nrcan:nacei}. Infatti tra questi paesi si sono scambiati, solo nel 2015, 
167 miliardi di dollari canadesi in prodotti energetici 
\cite{nrcan:energymeeting}.

\section{Energia Rinnovabili}

\subsection{Energia Marina}
Il generatore di elettricità tramite onde sfrutta l'energia delle maree. 
Grazie alla luna le acque del mare vengono alzate e abbassate, muovendo una 
turbina che genera energia elettrica. Questo metodo è molto speciale poiché
paragonato agli altri metodi di produzione di energia, rinnovabili e non, 
sono tutti collegati col sole, ad esempio la turbina eolica genera elettricità 
dal vento, che a sua volta viene formato da dislivelli di temperatura causati 
dal sole. L'energia mareomotice, invece, è l'unica fonte che dipende dalla luna.
Le onde, invece, sono semplicemente acqua spostata dal vento, dal calore del
sole o da un dislivello, come fiumi o le onde che si infrangono sulla costa.
Tutta questa energia può essere sfruttata da delle turbine. 
I problemi di queste tecnologie è il loro elevato costo di
produzione e mantenimento. Siccome immerse in acqua salata, le turbine e la loro
infrastruttura sono soggette a corrosione, la difficoltà di collocazione, 
siccome per poter avere un profitto bisogna avere un punto in cui le maree siano
almeno tre metri di ampiezza. Infatti esiste solo un impianto che sfrutta le 
onde ed è l'Annapolis Royal, Nova Scotia operativa dal 1984 costruita sul fiume
Annapolis. Essa ha una sola grossa turbina, di 7.6 metri di diametro, 
ma l'apporto di onde è in media di 6.4 metri. Il totale degli impanti installati
nel paese nel 2015 hanno apportato 12 milioni di kWh sottoforma di energia
elettrica \cite{cansim:electricity}.

\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=2cm,
                height=6cm,
                bar width = 1.2cm,
                % labels
                nodes near coords,
                enlargelimits=0.15,
                % axis
                scale only axis,
                axis lines=middle,
                ylabel={$\frac{Wh}{gg\cdot p} $},
                y label style={at={(-.5,1.15)}},
                % X values
                xtick = {1},
                xticklabels = {Energia},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]
            
            \addplot+[ybar,gray,fill=gray!25] plot coordinates {
                (1,0.98)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
}

\[
\frac{12.82\cdot 10^6 ~kWh}{365~gg\cdot35.85\cdot 10^6~persone} 
    = 0.98\cdot 10^{-3} ~ \frac{kWh}{gg\cdot persona}
\]
Ci sarebbero luoghi migliori, quali la spiaggia di Fundy che se sfruttata 
porterebbe potenzialmente 50000 MW di energia ho anche la spiaggia Cobequid dove
le onde arrivano fino a 14.5 metri. \cite{canencyl:tidal}  Tutti impianti ancora
irrealizzabili al momento. Per queste ragioni la produzione con energia marina 
in Canada \`e dello 0.003\%.

\subsection{Energia Solare Fotovoltaica}
Il generatore elettrico a luce solare, o anche pannello fotovoltaico, genera
energia elettrica convertendo la luce solare in elettricità. Il pannello è
composto da celle che a loro volta sono costituite da due strati diversamente
drogati, uno positivamente e uno negativamente, che quando colpiti da una luce,
fotoni, genera un campo elettrico in corrente continua, che poi, con un inverter
si trasforma in corrente alternata, per poter essere utilizzata come sostituto
al comprare elettricità. Il vantaggio di questa tecnologia è la sua capacità di
sfruttare il sole, energia abbondante ovunque, e di essere pure una soluzione
domestica per produrre energia elettrica. Il problema è l'elevato costo iniziale
e la scarsa efficienza dell'impianto, sia a causa dell'intermittenza del bel
tempo, sia per l'inefficienza stessa del metodo di produzione elettrica.
Purtroppo in Canada l'utilizzo di questo mezzo di produzione energetica \`e
ancora basso. Nel 2014 la produzione elettrica solare fotovoltaica ha raggiunto
un picco in capacit\`a installata di 1.84 GW \cite{nrcan:energyfactsbook}.
Attualmente la produzione annua di energia solare fotovoltaica ammonta a circa
340 GWh \cite{cansim:electricity}. Come per le altre fonti di energia calcoliamo
il valore pro capite.

\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=2cm,
                height=6cm,
                bar width = 1.2cm,
                % labels
                nodes near coords,
                every node near coord/.style={
					check for zero/.code={
						\pgfkeys{/pgf/fpu=true}
						\pgfmathparse{\pgfplotspointmeta-8}
						\pgfmathfloatifflags{\pgfmathresult}{-}{
							\pgfkeys{/tikz/coordinate}
						}{}
						\pgfkeys{/pgf/fpu=false}
      				},
					check for zero
				},
                enlargelimits=0.15,
                % axis
                scale only axis,
                axis lines=middle,
                ylabel={$\frac{Wh}{gg\cdot p} $},
                y label style={at={(-.5,1.15)}},
                % X values
                xtick = {1},
                xticklabels = {Energia},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]
            
            \addplot+[ybar,gray,fill=gray!25] plot coordinates {
                (1,0.98)
            };
            \addplot+[ybar,orange,fill=orange!25] plot coordinates {
                (1,26)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
}

\[
\frac{344.17\cdot 10^6 kWh}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = 26\cdot 10^{-3} ~ \frac{kWh}{gg\cdot persona}
\] 
Secondo l'agenzia governativa amministrativa \emph{NRCan} la produzione
energetica solare ha un attuale tasso di crescita del 13.8\%, un numero che non
tende ad aumentare.

\subsection{Energia Solare Termica}
I pannelli solari termici non vengono utilizzati per produrre elettricità ma 
per riscaldare e raffreddare principalmente strutture come case. Come tutte le 
tecnologie ci sono varie maniere per costruire questi collettori di calore 
solare, ma il metodo più comune è quello del pannello che raccoglie il calore e 
lo redistribuisce riscaldando l'aria, abbattendo così il costo e l'utilizzo di 
moltissima elettricità che verrebbe sprecata per tali utilizzi. I materiali 
utilizzati per questi pannelli sono facilmente riciclabili e non tossici. Per 
soddisfare il fabbisogno di una casa basta uno o due di questi pannelli, ma a 
dipendenza di dove ci si trova, per esempio al nord, servono pannelli più grandi
Oltre a scaldare acqua o aria, la tecnologia solare termica può anche essere 
utilizzata per raffreddare strutture trasformando aria o acqua calda in fredda 
per poi climatizzare a dovere. Dal 2007 sono stati stimati per 544'000 
m\textsuperscript{2} di 
\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=2cm,
                height=6cm,
                bar width = 1.2cm,
                % labels
                nodes near coords,
                every node near coord/.style={
					check for zero/.code={
						\pgfkeys{/pgf/fpu=true}
						\pgfmathparse{\pgfplotspointmeta-8}
						\pgfmathfloatifflags{\pgfmathresult}{-}{
							\pgfkeys{/tikz/coordinate}
						}{}
						\pgfkeys{/pgf/fpu=false}
      				},
					check for zero
				},
                enlargelimits=0.15,
                % axis
                scale only axis,
                axis lines=middle,
                ylabel={$\frac{Wh}{gg\cdot p} $},
                y label style={at={(-.5,1.15)}},
                % X values
                xtick = {1},
                xticklabels = {Energia},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]
            
            \addplot+[ybar,gray,fill=gray!25] plot coordinates {
                (1,0.98)
            };
            \addplot+[ybar,orange,fill=orange!25] plot coordinates {
                (1,26)
            };
            \addplot+[ybar,cyan,fill=cyan!25] plot coordinates {
                (1,13)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
}
collettori solari i Canada portando 627'000 GJ di energia annui 
\cite{nrcan:renewables}. Questo quantitativo è sufficiente a soddisfare il 
fabbisogno annuale di energia usata per il riscaldamento dell'Europa che è di 
258 mtoe \cite{eea:energy} \cite{eea:households} cioè 1.08e4 GJ
\[
\frac{627~MJ}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~ persone}
    = \frac{174.17\cdot 10^6~kWh}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~ persone}
    = 13\cdot 10^{-3} ~ \frac{kWh}{gg\cdot persona}
\]

\subsection{Energia Geotermica}
\marginpar{\footnotesize L'energia geotermica rappresenta una parte troppo 
piccola della produzione energetica totale, dunque non \`e rappresentabile nel
grafico}
La tecnologia per la produzione di energia geotermica \`e nata all'inizio del
ventesimo secolo in Italia grazie a Piero Ginori Conti di
Firenze\cite{pieroconti}. Questa tecnologia, come la maggior parte dei sistemi
di produzione di energia rinnovabili, sfrutta il vapore per alimentare una
dinamo che a sua volta produce corrente elettrica. I primi impianti infatti
sfruttavano geysers naturali per la produzione di vapore. Dal momento della sua
scoperta l'energia geotermica rimase poco popolare durante la prima met\`a del
novecento, fino all'arrivo della crisi del petrolio e dell'energia tra gli anni
'70 e '80. Con la rapida salita dei dei prezzi del pertrolio causata
dall'embargo agli USA e all'Olanda, molti paesi compreso il Canada avviarno
delle ricerche per sfruttare la nuova risorsa. Purtroppo per\`o le ricerche per
lo sviluppo  furono abbandonate presto perch\`e il prezzo del petrolio si
ristabilizz\`o\cite{energycrisis}.  In Canada l'energia geotermica \`e gestita
dalla \emph{CanGEA}, una associazione governativa che unisce tutte le imprese
nel settore geotermico. Secondo CanGEA il potenziale energetico geotermico in
Canada \`e di oltre 5'000 MW utilizzando la tecnologia odierna. 

\subsection{Energia Eolica}
Il settore eolico \`e quel ramo della produzione di energia rinnovabile che, 
con gigantesche turbine, produce elettricità direttamente dal vento. 
Il vento è una forma di energia causata dal sole, siccome l'aria calda, che ha 
una densità minore, tende a salire. L'aria fredda la rimpiazza e si forma un 
ciclo dove le due correnti d'aria calda e fredda, l'irregolarità e
la rotazione della terra formano il vento. Tutti questi fattori rendono dei 
luoghi migliori di altri quando si vuole collocare delle turbine. 
Uno dei luoghi dove è più ideale piazzare queste turbine è lontano dalla costa, 
nel mare. Poich\`e il vento è molto forte e costante, lo spazio è abbondante 
permettendo la costruzione di multiple turbine che permettono la generazione di
vaste quantità di elettricità. 
Per questo la morfologia del Canada si presta molto bene. Infatti il Canada
dispone di circa 200'000 km di coste e la maggior parte di esse si trova fuori
da centri urbanizzati, evitando quindi che la costruzione di impianti su vasta
scala disturbi la popolazione locale. Ma se paragonato al resto del mondo la
capacit\`a di produzione energetica Canadese \`e minore di molti paesi come
Spagna o Germania. Secondo l'entit\`a di statistica \emph{CANSIM} nel 2015 la
produzione elettrica fornita da questi impianti \`e stata di a 17.11 milioni di 
MWh \cite{cansim:electricity}. Quindi possiamao calcolare la produzione per 
giorno pro capite nella maniera seguente:

\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=2cm,
                height=6cm,
                bar width = 1.2cm,
                % labels
                nodes near coords,
                every node near coord/.style={
					check for zero/.code={
						\pgfkeys{/pgf/fpu=true}
						\pgfmathparse{\pgfplotspointmeta-.5}
						\pgfmathfloatifflags{\pgfmathresult}{-}{
							\pgfkeys{/tikz/coordinate}
						}{}
						\pgfkeys{/pgf/fpu=false}
      				},
					check for zero
				},
                enlargelimits=0.15,
                % axis
                scale only axis,
                axis lines=middle,
                ylabel={$\frac{kWh}{gg\cdot p} $},
                y label style={at={(-.5,1.15)}},
                % X values
                xtick = {1},
                xticklabels = {Energia},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]
            
            \addplot+[ybar,gray,fill=gray!25] plot coordinates {
                (1,0.00098)
            };
            \addplot+[ybar,orange,fill=orange!25] plot coordinates {
                (1,0.026)
            };
            \addplot+[ybar,cyan,fill=cyan!25] plot coordinates {
                (1,0.013)
            };
            \addplot+[ybar,red,fill=red!25] plot coordinates {
                (1,1.3)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
	\footnotesize \`E importante notare che \`e cambiata la scala da Wh a kWh.
}

\[
\frac{17.11\cdot10^6~MWh}{365~gg\cdot35.85\cdot10^6~persone} 
    = 1.308 ~ \frac{kW}{gg\cdot persona}
\]

In un contesto di produzione esclusivamente rinnovabile la produzione energetica
di impianti eolici si piazza terzo dietro a idroelettrico e biomasse.


\subsection{Energia Idroelettrica}
Gli impianti idroelettrici sfruttano l'energia potenziale gravitazionale 
accumulando dell'acqua creando laghi artificiali, che vengono periodicamente
svuotati facendo scorrere massive quantit\`a di acqua attraverso delle turbine.
Questo mezzo di produzione di energia elettrica sfrutta il ciclo dell'acqua,
perci\`o non \`e destinato ad esaurirsi in alcun futuro prossimo. Come per 
l'energia eolica, la morfologia e la posizione geografica del Canada si 
presentano eccellenti per questi impianti. La grande quantit\`a di fiumi portano
il Canada al secondo posto in un contesto internazionale con una capacit\`a di
produzione massima pari a 75,7 MW di elettricit\`a. In un contesto annuo, nel
2015 la produzione di elettriciti\`a da sorgenti idroelettriche \`e stata di
373.84 miliardi di kWh \cite{cansim:electricity}. Dunque la produzione per 
giorno pro capite:

\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=2cm,
                height=6cm,
                bar width = 1.2cm,
                % labels
                nodes near coords,
                every node near coord/.style={
					check for zero/.code={
						\pgfkeys{/pgf/fpu=true}
						\pgfmathparse{\pgfplotspointmeta-1.5}
						\pgfmathfloatifflags{\pgfmathresult}{-}{
							\pgfkeys{/tikz/coordinate}
						}{}
						\pgfkeys{/pgf/fpu=false}
      				},
					check for zero
				},
                enlargelimits=0.15,
                % axis
                scale only axis,
                axis lines=middle,
                ylabel={$\frac{kWh}{gg\cdot p} $},
                y label style={at={(-.5,1.15)}},
                % X values
                xtick = {1},
                xticklabels = {Energia},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]
            
            \addplot+[ybar,gray,fill=gray!25] plot coordinates {
                (1,0.00098)
            };
            \addplot+[ybar,orange,fill=orange!25] plot coordinates {
                (1,0.026)
            };
            \addplot+[ybar,cyan,fill=cyan!25] plot coordinates {
                (1,0.013)
            };
            \addplot+[ybar,red,fill=red!25] plot coordinates {
                (1,1.3)
            };
            \addplot+[ybar,blue,fill=blue!25] plot coordinates {
                (1,28.5)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
}

\[
\frac{373.84\cdot 10^9~kWh}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = 28.517 ~ \frac{kW}{gg\cdot persona}
\]

Questo gigantesco apporto di elettricit\`a  \`e dovuto dalle 25 strutture per 
la produzione di energia idroelettrica maggiori >1000MW. Inoltre, per capire 
quanto in effetti sia questo numero, ho controllato il consumo annuale di 
elettricit\`a di casa, e usiamo 5942 kw/anno. Praticamente in un giorno si 
soddisfa un anno di consumi energetici.

\section{Energia Non Rinnovabile}
La produzione elettrica da sorgenti rinnovabili non \`e 

\subsection{Petrolio}
Il Canada è il 5 produttore di petrolio al mondo e il terzo esportatore. Il 
Canada produce 3.8 MMb/d di cui 3 MMb/d vengono esportati all'estero e 1.2 MMb/d
vengono utilizzati per l'utilizzo nazionale, infatti vengono importati 0.7 MMB/d. 
MMB/d significa "Milioni di barili al giorno". 
Un barile di petrolio pesa 124 kg quindi facendo:
\[
    3.8\cdot 10^6\cdot 124~kg = 471'200'000~kg~di~petrolio
\]
di cui 372'000'000 kg di petrolio vengono esportati all'estero, la maggior parte,
97\%, al USA. Il 70\% dell'utilizzo del petrolio in casa è riservato per caburante 
per macchine.

\subsection{Gas Naturale}
In Canada c'è una grande quantità di gas naturale, sufficiente per 300 anni.
Gas naturale risorsa non rinnovabile poco inquinante, abbondante, sicura e efficiente
applicabile a cucina e mezzi di trasporto per il pubblico, per le industrie 
rappresenta una risorsa di energia affordabile rappresenta il 28\% dell'energia 
utilizzata in Canada sopra la benzina e l'elettricità.
La produzione di gas naturale in canada è di 0.4 Bcm/d cioè 0.4 miliardi di metri
cubici al giorno di cui il 52\% è esportato in USA. 

\subsection{Carbone}
Il carbone in Canada è la risorsa energetica meno utilizzata.
meno del 4\% di richiesta canadese annuale (2012) usato in maniera uguale 50-50
per la produzione di metalli e per la produzione elettrica. ca la metà della 
produzione totale è esportata all'estero.

\subsection{Nucleare}
Il nucleare non è utilizzato in Canada come in altri paesi, anche se c'è una
massiccia produzione di uranio, perché l'80\% è esportato all'estero e il 20\% è
utilizzato in casa, ci sono 19 centrali nucleari attive in Canada e esse
producono fino a 100 milioni di MWh di elettricità annua. Il nucleare rappresenta il
13.3\% dell'elettricità prodotta ed è anche la seconda risorsa produttrice
dietro al idroelettrico (e i combustibili fossili). Il prodotto elettrico dalle
turbine alimentate da impianti nucleari nel 2015 \`e stato di 95.68 miliardi di
kWh.
\[
    \frac{95.68\cdot 10^9~kWh}{}
\]