Perché l’energia geotermica è tra le fonti rinnovabili più pulite e potenti a disposizione

Oggi scopriremo alcuni aspetti poco noti dell’energia geotermica. Si tratta di una fonte di energia rinnovabile generata dal calore presente all’interno del pianeta Terra utilizzata per generare energia elettrica o per riscaldare case ed edifici.

Parliamo di un tipo di energie rinnovabili, alternativa e rinnovabile, generata per mezzo di fonti di calore geologiche. Si tratta del calore naturale della Terra dovuto all’energia termica rilasciata durante il processo naturale di decadimento nucleare di elementi radioattivi come uranio, torio e potassio, contenuti all’interno del nucleo, del mantello e della crosta.

Queste ultime sono le stratificazioni principali di cui si compone il nostro Pianeta.

Come funziona l’energia geotermica

Il principio su cui si basa la geotermia è che la temperatura del suolo aumenta man mano che si scende in profondità. In media ogni 100 metri la temperatura delle rocce cresce di +3°.

L’energia geotermica si forma quindi dalle acque sotterranee. A contatto con rocce ad alte temperature, si riscaldano trasformandosi in vapore. L’energia prodotta tramite questo processo è destinata al riscaldamento urbano, le coltivazioni in serra e il termalismo.

In alcune particolari zone questa caratteristica naturale del pianeta si accentua con temperature nel sottosuolo leggermente più alte della media. Ad esempio, ciò accade a causa di fenomeni vulcanici o tettonici. Qui l’energia può essere facilmente recuperata anche a basse profondità, tramite appunto la geotermia. Come?

Convogliando i vapori provenienti dalle sorgenti d’acqua del sottosuolo verso apposite turbine adibite alla produzione di energia elettrica e riutilizzando il vapore acqueo per il riscaldamento urbano, le coltivazioni in serra e il termalismo.

Ma quando non c’è acqua? Per alimentare la produzione del vapore acqueo si ricorre spesso all’immissione di acqua fredda in profondità, una tecnica utile per mantenere costante il flusso del vapore.

In questo modo si riesce a far lavorare a pieno regime le turbine e produrre calore con continuità. Se si vuole ottenere il riscaldamento di edifici o serre viene messa in atto l’azione di un fluido a bassa temperatura, se invece si vuole ricavare energia elettrica si fa uso di un fluido ad alte temperature.

Che cosa sfrutta l’energia geotermica

Di fatto, sfrutta il calore che si trova nella crosta terrestre e nel sottosuolo del Pianeta per produrre energia elettrica. A mano a mano che si scende in profondità, la temperatura del suolo aumenta: si registra un incremento di 3 gradi centigradi ogni 100 metri. Le acque sotterranee, a contatto con rocce ad alte temperature, si trasformano in vapore.

Energia geotermica: schema

Proviamo a spiegare in maniera schematica il come funziona il meccanismo dell’energia geotermica.

Il vapore del sottosuolo, attraverso dei pozzi, risale in superficie da un serbatoio profondo collocato a migliaia di metri di profondità. Arriva quindi alle turbine generando energia meccanica che, grazie a degli alternatori, viene poi trasformata in energia elettrica.

L’acqua prodotta dalla condensazione viene poi a questo punto re-immessa nel sottosuolo secondo protocolli specifici. Tali serbatoi profondi hanno temperature che superano i 225°C e sono ricchissimi di vapore. I cosiddetti sistemi geotermici a vapore dominante.

Energia geotermica: significato

L’energia geotermica è l’energia prodotta dalla Terra grazie ad una serie di reazioni nucleari che avvengono nel nucleo del Pianeta e che determinano un aumento di temperatura. A sua volta questo si trasmette sulla crosta terrestre fino a giungere in superficie.

La definizione che troviamo nel dizionario Treccani è la seguente: “È l’energia associata allo stato termico all’interno della crosta terrestre. Potrebbe risultare determinante per l’affermazione di un sistema energetico planetario sostenibile basato sullo sviluppo delle energie rinnovabili, sia per le favorevoli prospettive presentate da alcuni innovativi sistemi di sfruttamento del calore interno della Terra sia per le potenzialità di sviluppo offerte in funzione della disponibilità delle risorse non utilizzate. Secondo una stima presentata al World geothermal congress, tenutosi in Giappone nel giugno del 2000, circa il 99% delle risorse geotermiche risulta inutilizzato, presentandosi inoltre principalmente localizzato in paesi in rapida crescita economica e demografica”.

Che cos’è una centrale geotermica

La centrale geotermica, o geotermoelettrica, è una centrale elettrica che sfrutta il calore delle profondità terrestri per produrre energia elettrica rinnovabile.

Vediamo come funziona.

Delle tubature di acciaio, i cosiddetti pozzi di estrazione, scendono nelle profondità della terra vicino ai serbatoi naturali di acqua sedimentata. E qui vengono a contatto con sorgenti naturale di calore, che possono essere, ad esempio, risalite magmatiche a basse profondità e assottigliamenti della crosta terreste. I pozzi di estrazione sono collegati ai vapordotti che consentono il trasporto di questi vapori caldi fino alla centrale vera e propria.

Nella centrale si trova la turbina a vapore. Si tratta di una grande macchina in acciaio a forma cilindrica dove sono fissate delle “palette” che indirizzano il vapore da una fila all’altra.

Il vapore proveniente dai vapordotti ad alte velocità aziona il rotore di un alternatore. Così facendo la pressione del vapore consente all’energia meccanica di venir trasformata in energia elettrica alternata, che viene a sua volta trasmessa al trasformatore.

Collegato allo scarico della turbina c’è un condensatore dove vengono spruzzate delle gocce di acqua in modo tale da mettere in contatto acqua e vapore.

L’acqua condensata viene poi convogliata in una sorta di “pozzo caldo”, e da qui viene inviata – tramite una pompa di calore elettrica – verso la torre di raffreddamento. Quest’ultima è una costruzione circolare di cemento, molto larga e che spesso raggiunge i 100 metri di altezza. All’interno di questa torre l’acqua calda evapora nell’atmosfera. Nel frattempo, nelle sue pareti interne si forma la condensa di acqua fredda che gocciola e viene raccolta in una vasca piena di acqua condensata fredda.

In una centrale geotermica c’è anche un pozzo di reiniezione dove viene raccolta l’acqua dallo scarico della centrale che viene poi reimmessa nel serbatoio geotermico di origine.

Ed è così che ricomincia un nuovo ciclo produttivo di energia rinnovabile.

Tipologie di centrale geotermica

Esistono 3 tipologie di impianti geotermici:

• Dry Steam: la tecnologia più diffusa che prevede l’utilizzo di vapore ad alta temperatura (oltre i 235 °C) e pressione per muovere una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica
• Ciclo binario: nei serbatoi che producono acqua a temperature moderate (120-180 °C), il fluido geotermico viene usato per vaporizzare, attraverso uno scambiatore di calore, un secondo liquido avente temperatura di ebollizione più bassa rispetto all’acqua. Questo fluido secondario si espande in turbina e viene condensato e riavviato allo scambiatore in un circuito chiuso senza alcun tipo di scambio con l’esterno
• Flash: i serbatoi ad acqua dominante (con temperatura superiore a 150-170 °C) sono usati per alimentare centrali a singolo o doppio flash. L’acqua arriva in superficie tramite i pozzi e, a causa del rapido passaggio di pressione, si separa. Una parte di vapore viene mandata in centrale mentre una parte di liquido viene reiniettata nel serbatoio (singolo flash). Se il fluido geotermico quando arriva in superficie ha temperature troppo elevate, può essere sottoposto a questo processo due volte (doppio flash)

Quali sono i vantaggi e svantaggi dell’energia geotermica

Cominciamo con i molti vantaggi. La geotermia è una fonte importante perché, a parità di potenza elettrica istallata, la produzione di elettricità dall’energia geotermica è ben superiore a quella ottenuta da altri fonti rinnovabili, ed in particolare dall’energia solare o dall’energia eolica.

I vantaggi dell’energia geotermica

• è sempre disponibile e del tutto indipendente dall’alternanza del giorno e della notte, e dalla situazione meteorologica del sito.
• Le centrali geotermiche non sono dannose per l’ambiente, anzi, sono considerate non inquinanti: è del tutto sostenibile in quanto, non essendoci alcuna combustione nel processo, essa non produce neppure CO² o altre forme di polveri sottili.
• Un ulteriore vantaggio è garantito dal possibile riciclaggio degli scarti di produzione, che favoriscono il risparmio.

Gli svantaggi dell’energia geotermica

Ed ora quelli che possono essere considerati come svantaggi:

• I numeri dicono che oggi, dal geotermico, deriva all’incirca solo l’ 1% della produzione mondiale di energia. I giacimenti sono però dispersi e a profondità così elevate da impedirne lo sfruttamento. Dapprima è necessario infatti individuare le zone con anomalia termica positiva dove cioè il calore terrestre è concentrato: questo sarà il serbatoio o giacimento geotermico.
• Fra le altre note dolenti sono: l’odore sgradevole e l’impatto estetico degli impianti. Dalle zone termali insieme al vapore fuoriesce anche un odore sulfureo,  un problema poco tollerato dalle persone che risiedono nelle vicinanze dei siti  ma ampiamente risolvibile attraverso opportuni impianti di abbattimento.
• Inoltre, un impianto geotermico è sempre un “enorme groviglio di tubature” che può deturpare il paesaggio: ma anche in questo caso, sono stati compiuti grandi passi in avanti attraverso soluzioni rispettose del contesto.
  Di recente si sta inoltre sviluppando anche un settore della bio-architettura specializzato nella mini-geotermia. In quest’ultimo caso la produzione viene affidata a piccoli impianti condominiali, in grado di sfruttare il calore nel sottosuolo per garantire l’approvvigionamento termico degli appartamenti. Il costo di realizzazione di questi impianti è però ancora troppo elevato per diventare una opzione accettabile.

Qual è il Paese che sfrutta maggiormente l’energia geotermica

La diffusione nel mondo è ancora minima, la preziosità di questa risorsa  è stata intesa da molti Paesi e la Pike Research, società di ricerca nel settore, sostiene in un rapporto che questo discorso stia riguadagnando un nuovo peso. Si stimano 458 progetti tutt’oggi all’attivo in tutto il mondo ed una crescita potenziale futura di alcuni nuovi Paesi come Turchia, Indonesia, Cile e Africa posti in una zona favorevole.

Ad oggi, a livello mondiale, la metà della capacità generativa geotermica finora prodotta (già scarsa rispetto al totale calcolato) è generata da Stati Uniti e Filippine. Messico, Indonesia, Italia e Giappone li seguono. Alcuni ricercatori del MIT (Massachussets Institute of Technology) sostengono in un resoconto del 2006 che questo metodo fornirebbe agli USA energia geotermica pari ad oltre 2.000 volte il fabbisogno nazionale già solamente usando le tecnologie a loro disposizione. Chiaramente, il dato salirebbe se utilizzassero nuove tecnologie.

Così gli Stati Uniti continuano la loro ricerca e di recente l’amministrazione Obama ha stanziato un premio di 336 milioni di dollari per nuovi progetti in campo geotermico.

Nel rapporto il MIT sostiene che siano all’attivo 200 progetti nell’America del Nord  ma anche altrove le cose sembrano cambiare: l’America del Nord è seguita da Asia e Pacifico, dove l’Indonesia possiede l’80% delle nuove strutture.

Energia geotermica in Italia

In Italia tutta l’attività geotermica per la produzione di energia elettrica è affidata a Enel Green Power e la maggior parte delle centrali si trova in Toscana, nel triangolo Larderello-Travale-Radicondoli e in minor quantità sul monte Amiata.

Esistono impianti di energia geotermica in Italia?

In Toscana quindi già da un secolo si sfrutta l’energia geotermica. La prima dimostrazione pratica di questo potenziale si è avuta sulle Colline Metallifere, il 4 luglio 1904. Merito del principe Piero Ginori Conti, che a Larderello sperimentò il primo generatore geotermico.

Questa zona ha comunque raggiunto una certa saturazione. Invece, è in fase di sviluppo un progetto che intende sfruttare la zona dei Campi Flegrei alle pendici del Vesuvio.

Energia geotermica casa per il riscaldamento domestico

Con il geotermico  si  consuma molta meno energia rispetto ad un comune impianto casalingo, su questo tema vi consigliamo di leggere questo approfondimento dedicato: riscaldamento geotermico.

Infine, un riassunto:

L’energia geotermica, tra tutte le fonti rinnovabili è la risorsa più pulita e potente per la produzione di energia che può facilmente trovare applicazione agli usi domestici, ma solo dopo l’abbattimento dei costi che la rendano un’alternativa accessibile a tutti.

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Ultimo aggiornamento il 5 Marzo 2024 da Rossella Vignoli