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\chapter{Consumo Energetico}

La produzione canadese di beni energetici, come petrolio, carbone e prodotti
derivati dal petrolio sono aumentati. Di conseguenza anche il consumo canadese è
aumentato, nel 2010, del 2.2\% portando il consumo a 7622 petajoule. Sempre nel
2010 l'energia maggiormente utilizzata è stata i prodotti rifiniti a base di
petrolio 41\% seguito dal molto utilizzato gas naturale 31\% e poi da elettricità
24\% Un utilizzo elevato di prodotti rifiniti a base di petrolio è dovuto dal
consumo del settore dei trasporti, settore che ha consumato, sempre nel 2010, il
34\% dell'energia totale consumata in Canada seguito vicino dal settore agricolo
con il 20\%. Il seguente grafico mostra la domanda di energia canadese nel 2012.
Esso è separato in due gruppi: Uso primario e secondario di energia.
\marginpar{\footnotesize
    Se non contrariamente indicato tutti i dati in questo capitolo sono presi
    dal documento Energy Facts Book \cite{nrcan:energyfactsbook} da pagina 81 in
    avanti.
}

\begin{figure}[H]
    \centering
    \includegraphics[width=\linewidth]{res/images/energy_consumption_by_class_2015.png}
    \caption{Rappersentazione in un grafico a torta del consumo dell'energia,
    immagine da Energy Facts Book 2015 pag. 83 \cite{nrcan:energyfactsbook}}
\end{figure}

\paragraph{L'uso primario di energia} conta tutta la domanda di energia totale,
esso include l'energia secondaria dunque e include la perdita di energia dovuta
a conversioni e al trasporto di energia e il valore energetico di sostanze che
non vengono utilizzate come sorgenti, come per esempio il petrolio
nell'industria petrolchimica. Nel 2012 il totale ammontare di energia consumata
era di 12'394.3 PJ.

\paragraph{L'uso secondario di energia} conta l'energia utilizzata dai
consumatori effettivi nei vari settori dell'economia. Inoltre include l'energia
richiesta per far andare i veicoli e macchinari, nel settore del trasporto,
agricolo e industriale l'energia usata per scaldare o raffreddare edifici nel
settore residenziale, commerciale e istituzionale.  Nel 2012 il totale ammontare
di energia consumata era di 8'734.5 PJ.

\section{Consumo Residenziale}
Il consumo residenziale è legato al consumo energetico usato per scaldare o
raffreddare edifici e acqua di abitazione domestiche, escludendo fabbriche e
simili. Il settore residenziale, con una superficie totale di 133 milioni di
m\textsuperscript{2} di spazio vivibile, occupa il 17\% dell'energia utilizzata
in Canada cioè 1'194 PJ divisi tra elettricità e gas naturale. In media in una
casa canadese ci sono 2.6 persone, 21 apparecchi elettrodomestici, il 48\% dello
spazio occupato è raffreddato. Tutti questi dati sono riferiti
al 2012.
\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=.6\linewidth,
                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 = {},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]
            
            \addplot+[ybar,blue,fill=blue!25] plot coordinates {
                (1,32.3)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
}

\[ % consumo elettrico
    \frac{1485.46~PJ}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = \frac{412.66\cdot 10^9~kWh}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = 32.33 ~\frac{kWh}{gg\cdot persona}
\]

\section{Consumo commerciale e istituzionale}
Il consumo commerciale e istituzionale comprende tutto il consumo legato a
edifici non residenziali; come scuole, teatri, uffici, ecc. ma anche i servizi
come luci stradali o generatori ausiliari. Questo settore conta più di 13
milioni di dipendenti, con una superficie totale di 741 milioni di
m\textsuperscript{2}  e occupa il 12\% dell'energia utilizzata in Canada, cioè
1'069 PJ per la maggior parte divisi tra elettricità e gas naturale. 
\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=.6\linewidth,
                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 = {},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]

            \addplot+[ybar,blue,fill=blue!25] plot coordinates {
                (1,32.3)
            };
            \addplot+[ybar,NavyBlue,fill=NavyBlue!25] plot coordinates {
                (1,22.8)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
}
\[
    \frac{1048.56~PJ}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = \frac{219.29\cdot 10^9~kWh}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = 22.82 ~\frac{kWh}{gg\cdot persona}
\]

\section{Consumo industriale}
Il consumo industriale comprende il consumo effettuato dal settore industriale 
che è tutto ciò che produce beni includendo agricoltura, costruzioni, scienze 
forestali ecc. Il settore è migliorato dal 1990 al 2012 in efficienza del 10\%,
risparmiando 3.3 miliardi di dollari. Nel 2012 il settore industriale ha speso 
42.4 miliardi di dollari per energia di cui 714 PJ erano di elettricità.
Complessivamente il settore industriale consuma circa 3.3 TJ di elettricit\`a 
ogni anno.
\[
    \frac{3320.43~PJ}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = \frac{992.42\cdot 10^9~kWh}{365~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = 72.28 ~\frac{kWh}{gg\cdot persona}
\]
\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=.6\linewidth,
                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 = {},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]

            \addplot+[ybar,blue,fill=blue!25] plot coordinates {
                (1,32.3)
            };
            \addplot+[ybar,NavyBlue,fill=NavyBlue!25] plot coordinates {
                (1,22.8)
            };
            \addplot+[ybar,Cerulean,fill=Cerulean!25] plot coordinates {
                (1,72.3)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
}

\section{Consumo dai trasporti e dall'agricoltura}

Come intuibile una grande parte dell'energia viene utilizzata per lo
spostamento. In Canada il settore dei trasporti utilizza il 30\% dell'energia
secondaria consumata. Al contrario invece il consumo per l'agricoltura \`e
minimo poich\`e la posizione geografica del paese non \`e favorevole alla
coltivazione. La dipendenza dagli Stati Uniti e altri paesi per l'alimentazione
pu\`o essere una causa parziale dell'enorme consumo dei trasporti descritto
precedentemente. Nel 2012 i due settori di trasporto e agricolo hanno consumato
rispettivamente 2.621 TJ e 262.1 PJ.
\[
    \frac{2.621~TJ + 262.1~PJ}{356~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = \frac{717.65\cdot 10^9~kWh}{356~gg\cdot 35.85\cdot 10^6~persone}
    = 62.77~\frac{kWh}{gg\cdot persona}
\]
\marginpar{
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                width=.6\linewidth,
                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 = {},
                % Y values
                ymin = 0,
            ]

            \addplot+[ybar,blue,fill=blue!25] plot coordinates {
                (1,32.3)
            };
            \addplot+[ybar,NavyBlue,fill=NavyBlue!25] plot coordinates {
                (1,22.8)
            };
            \addplot+[ybar,Cerulean,fill=Cerulean!25] plot coordinates {
                (1,72.3)
            };
            \addplot+[ybar,SkyBlue,fill=SkyBlue!25] plot coordinates {
                (1,62.8)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
}

\section{Considerazione e comparazione dei dati}
In conclusione possiamo comparare i dati ottenuti, \`e importante notare per\`o
che i dati sono da due anni differenti\footnote{Non \`e stato possibile trovare
una combinazione di consumo e produzione dello stesso anno per il 2012 o per il
2015.} quindi si deve considerare un margine di errore. Come \`e evidentemente
notabile il consumo energetico Canadese \`e decisamente superiore alla
produzione fornita dalle fonti rinnovabili, di conseguenza tutta la differenza
deve originare da combustibili fossili come gas naturale o petrolio.

\subsection{Stima della produzione del 2012}
La comparazione di dati di anni differenti presenta un imprecisione difficile da
trascurare ma fortunatamente dal documento di riferimento per il consumo
\cite{nrcan:energyfactsbook} possiamo estrarre il consumo elettrico del 2012.
Considerando che la produzione energetica del 2012 era pari al consumo possiamo
possiamo avere una stima migliore. 
$$ E_{2012} - W_{2012} = J_{2012} $$
$$ 190.20 - 38.8 = 151.4~\frac{kWh}{gg\cdot p} $$
Utilizzando la formula sopra, in cui $E$ indica l'energia totale, $W$ l'energia
elettrica e $J$ l'energia immagazzinata in materiale combustibile, possiamo
ottenere una figura rappresentativa dello stato delle sorgenti rinnovabili
(tutte le energie sono per persona al giorno).

\begin{figure}[H]
    \label{energycomp}
    \centering
    \begin{tikzpicture}%
        \begin{axis}[
                % plot type
                ybar stacked,
                % size
                x = 2.2cm,
                height=12cm,
                bar width = 1.2cm,
                bar shift = 0pt,
                % 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
                },
                enlarge x limits = .3,
                enlarge y limits = .2,
                % axis
                scale only axis,
                axis x line* = bottom,
                axis y line = left,
                ylabel={Energia $\frac{kWh}{gg\cdot p} $},
                % y label style={at={(-.5,1.15)}},
                % X values
                xtick = {Consumo Totale 2012, Consumo Combustibile 2012, Consumo Elettrico 2012, Produzione Elettrica 2015},
                xticklabel style={text width = 2cm, align = center, font={\footnotesize}},
                symbolic x coords = {Consumo Totale 2012, Consumo Combustibile 2012, Consumo Elettrico 2012, Produzione Elettrica 2015},
                % Y values
                ymin = 0
            ]

            % consumption
            \addplot+[ybar,blue,fill=blue!25] plot coordinates {
                (Consumo Totale 2012,32.3)
            };
            \addplot+[ybar,NavyBlue,fill=NavyBlue!25] plot coordinates {
                (Consumo Totale 2012,22.8)
            };
            \addplot+[ybar,Cerulean,fill=Cerulean!25] plot coordinates {
                (Consumo Totale 2012,72.3)
            };
            \addplot+[ybar,SkyBlue,fill=SkyBlue!25] plot coordinates {
                (Consumo Totale 2012,62.8)
            };

            % forget stacked count
            \makeatletter
            \pgfplots@stacked@isfirstplottrue
            \makeatother
            \addplot [forget plot,draw=none] coordinates {
                (Consumo Totale 2012,0) (Consumo Elettrico 2012,0) (Produzione Elettrica 2015,0) 
            };

            \addplot+[ybar,LimeGreen,fill=LimeGreen!25] plot coordinates {
                (Consumo Combustibile 2012,151.4)
            };

            % forget stacked count
            \makeatletter
            \pgfplots@stacked@isfirstplottrue
            \makeatother
            \addplot [forget plot,draw=none] coordinates {
                (Consumo Totale 2012,0) (Consumo Elettrico 2012,0) (Produzione Elettrica 2015,0) 
            };

            \addplot+[ybar,Green,fill=Green!25] plot coordinates {
                (Consumo Elettrico 2012,38.8)
            };

            % forget stacked count
            \makeatletter
            \pgfplots@stacked@isfirstplottrue
            \makeatother
            \addplot [forget plot,draw=none] coordinates {
                (Consumo Totale 2012,0) (Consumo Elettrico 2012,0) (Produzione Elettrica 2015,0) 
            };
        
            % production
            \addplot+[ybar,Fuchsia,fill=Fuchsia!25] plot coordinates {
                (Produzione Elettrica 2015,0.00098)
            };
            \addplot+[ybar,Plum,fill=Plum!25] plot coordinates {
                (Produzione Elettrica 2015,0.026)
            };
            \addplot+[ybar,RedViolet,fill=RedViolet!25] plot coordinates {
                (Produzione Elettrica 2015,0.013)
            };
            \addplot+[ybar,BrickRed,fill=BrickRed!25] plot coordinates {
                (Produzione Elettrica 2015,1.3)
            };
            \addplot+[ybar,RedOrange,fill=RedOrange!25] plot coordinates {
                (Produzione Elettrica 2015,28.5)
            };
            \addplot+[ybar,YellowOrange,fill=YellowOrange!25] plot coordinates {
                (Produzione Elettrica 2015,10.7)
            };
            \addplot+[ybar,Dandelion,fill=Dandelion!25] plot coordinates {
                (Produzione Elettrica 2015,7.3)
            };
        \end{axis}%
    \end{tikzpicture}%
    \caption{Comparazione dei dati di consumo e produzione.}
\end{figure}

% \subsection{Crescita e futuro della produzione energetica rinnovabile}
% Con gli stessi dati possiamo anche calcolare la differenza di consumo elettrico
% tra i due anni e il tasso di incremento\footnote{Sempre considerando che nel
% 2012 la produzione di energia \`e stata pari al consumo.} in produzione che
% indicheremo con la lettera $\lambda$.
% $$ \lambda = \frac{W_{2015}}{W_{2012}} = $$
% $$ \Delta W = W_{2015} - W_{2012} $$