Sotto la superficie terrestre si cela un tesoro nascosto: un’energia immensa e costante, pronta a essere sfruttata. Il calore proveniente da fonti geologiche presenti nel sottosuolo, da sempre utilizzato per scopi semplici come riscaldare le terme, oggi si rivela una risorsa strategica per affrontare le sfide energetiche del nostro tempo.
In alcune zone, grazie alla presenza di particolari condizioni geologico-strutturali, la temperatura interna del nostro Pianeta raggiunge temperature di 250-350°C a profondità comprese tra i 2000 e i 4000 metri. Oggi la tecnologia ci permette di sfruttare questo incredibile potenziale contenuto nelle rocce e nei fluidi del sottosuolo terrestre, per produrre energia geotermica cheoffre un’alternativa sostenibile e a basso impatto ambientale ai combustibili fossili.
Tra i sistemi più diffusi è possibile distinguere:
- impianti ad alta entalpia: sono sistemi complessi e richiedono condizioni geologiche specifiche poiché sfruttano acque a temperature molto elevate, spesso superiori ai 150°C, ma offrono un’elevata produzione di energia elettrica;
- impianti a bassa entalpia: utilizzano acque a temperature più basse, poiché sfruttano il calore dei primi strati terrestri che, attraverso l’utilizzo di pompe di calore, viene utilizzatoper riscaldare o raffreddare edifici. Sono sistemi più semplici e versatili, adatti a diverse applicazioni e a condizioni geologiche più comuni.
In questo articolo andremo ad approfondire gli impianti ad alta entalpia.
Come si fa a ricavare energia dal calore terrestre?
Le centrali geotermiche ad alta entalpia sono composte da diversi elementi che, insieme, permettono di estrarre il vapore ad alta pressione dalle profondità terrestri per produrre energia:
- i pozzi geotermici di estrazione;
- le turbine;
- l’alternatore;
- il trasformatore;
- il condensatore;
- la torre di raffreddamento.
Il calore interno della Terra riscalda le acque profonde creando vapore. Questo vapore risale verso la superficie attraverso fratture nelle rocce. In aree con un elevato gradiente geotermico, cioè dove la temperatura cambia rapidamente con la profondità, vengono perforati pozzi per intercettare questi flussi per estrarre il vapore ad alta pressione: il vapore aziona le turbine che trasformano il calore in energia meccanica, poi convertita in energia elettrica tramite un alternatore. Un trasformatore aumenta la tensione a 132-150-220 kV per l’immissione nella rete elettrica nazionale.
Dopo aver fatto girare la turbina, il vapore viene raffreddato e condensato in acqua. Quest’acqua, insieme ai gas non condensabili, viene trattata per eliminare le sostanze inquinanti. Una torre di raffreddamento abbassa ulteriormente la temperatura dell’acqua, che può essere riutilizzata o reiniettata nelle rocce profonde tramite i pozzi, avviando così un nuovo ciclo di produzione di energia rinnovabile.
Un focus sulle tipologie di impianti
Attualmente vengono impiegati tre tipi di impianti di energia geotermica: a vapore secco (o dry steam), ad acqua dominante (o flash) e binari.
- Vapore secco (Dry Steam): è il metodo più semplice e tradizionale. Il vapore caldo e ad alta pressione, presente naturalmente nel sottosuolo, viene estratto e utilizzato direttamente per far girare una turbina, come il vapore di una locomotiva. La turbina, a sua volta, aziona un generatore che produce elettricità.
- Ad acqua dominante (o flash): in questo caso, l’acqua calda proveniente dal sottosuolo viene portata in superficie. A causa della diminuzione della pressione, una parte dell’acqua si trasforma in vapore. Questo vapore viene utilizzato per azionare la turbina, mentre l’acqua rimanente può essere reiniettata nel sottosuolo o utilizzata per altri scopi. A seconda della temperatura dell’acqua, si possono effettuare uno o due “flash” successivi per ottenere più vapore.
- Ciclo binario: questa tecnologia è adatta per fluidi geotermici a temperature più basse. L’acqua calda viene utilizzata per riscaldare un altro liquido, con un punto di ebollizione molto più basso (come l’isobutano). Questo secondo liquido, evaporando, aziona la turbina. Il vantaggio del ciclo binario è che permette di sfruttare risorse geotermiche a temperature più basse, che sarebbero altrimenti difficili da utilizzare.
Energia geotermica: un po’ di dati
Secondo Rapporto statistico rilasciato dal Gestore Servizi Energetici – GSE[1], nel 2021 l’Italia contava 34 impianti geotermici – tutti concentrati nelle province toscane di Pisa, Siena e Grosseto – con classi di potenza variabili tra i 20 e i 40 MW e una produzione di 5.914 GWh (pari al 5% del totale dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili in Italia).
Secondo i dati forniti da IRENA – International Renewable Energy Agency, la capacità di generazione di energia geotermica globale alla fine del 2023 è stata di 15.026 MW, in crescita rispetto ai 14.653 MW registrati nel 2022, dove sono stati generati 96.878 GWh di energia elettrica.
All’inizio del 2024, il sito ThinkGeoenergy.com, una delle piattaforme online leader nell’informazione globale e produzione di contenuti sull’energia geotermica, ha generato una classifica dei paesi per capacità di generazione di energia geotermica installata.
Gli Stati Uniti sono il primo paese, con 3.900 MW di capacità installata: lo stato della California è il leader indiscusso nell’energia geotermica statunitense. La zona geotermica di The Geysers, situata nella contea di Sonoma, è il più grande campo geotermico al mondo. Seguono nella classifica: Indonesia (2.418 MW), Filippine (1.952 MW), Turchia (1.691 MW) e Nuova Zelanda (1.042 MW). L’Italia si classifica ottava.
Inoltre, sempre il sito ThinkGeoenergy.com, riporta che alla fine del 2023, in Europa c’erano oltre 3,5 GW(e) di capacità di generazione di elettricità geotermica distribuita tra 143 impianti operativi, in grado di generare circa 20 TWh di energia all’anno.
Vantaggi e svantaggi impianti geotermici
In un’epoca in cui la lotta contro il cambiamento climatico è una priorità globale, l’energia geotermica emerge come una risorsa fondamentale nel panorama delle energie rinnovabili. Il suo potenziale di fornire energia pulita, stabile e a basso impatto ambientale la rende una componente essenziale nelle strategie energetiche volte a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili e a mitigare le emissioni di gas serra.
L’energia geotermica, sfruttando il calore interno della Terra, si presenta come una fonte energetica rinnovabile, inesauribile e sostenibile, con numerosi vantaggi ma anche alcune limitazioni.
La produzione di energia geotermica non richiede l’utilizzo di combustibili fossili e materiali inquinanti, contribuendo significativamente alla lotta contro il cambiamento climatico.
Il calore interno della Terra è una risorsa praticamente inesauribile, in grado di garantire una produzione di energia costante e indipendente dalle condizioni meteorologiche.
Le centrali geotermiche richiedono una manutenzione relativamente bassa rispetto ad altre centrali elettriche, inoltre, oltre alla produzione di elettricità, l’energia geotermica può essere utilizzata per il riscaldamento domestico, l’agricoltura e altre applicazioni industriali.
Tra gli svantaggi dell’energia geotermica, è importante considerare i costi iniziali elevati per la costruzione di una centrale, particolarmente onerosi durante le prime fasi di esplorazione e sviluppo.
Un’altra limitazione significativa è la distribuzione non uniforme delle risorse geotermiche sulla Terra, che ne restringe l’adozione a determinate regioni.
Sebbene in misura limitata, l’estrazione di fluidi geotermici può causare emissioni di gas a effetto serra e modifiche al paesaggio circostante. Inoltre, il rilascio di sostanze come l’idrogeno solforato può provocare odori sgradevoli.
Non è da trascurare, infine, il rischio che alcuni siti geotermici possano raffreddarsi nel tempo, diventando in futuro non più sfruttabili.
Noi di Wonety riteniamo sia cruciale continuare a investire nella ricerca e nello sviluppo di nuove tecnologie per minimizzare l’impatto ambientale e garantire che l’energia geotermica possa essere sfruttata in modo sicuro e sostenibile.
Solo attraverso un impegno costante e una cooperazione globale sarà possibile superare queste sfide e integrare pienamente l’energia geotermica nel mix energetico del futuro, contribuendo in modo significativo alla lotta contro il cambiamento climatico e alla transizione verso un’energia più pulita e accessibile per tutti.
ELENCO DELLE FONTI
[1]https://www.gse.it/documenti_site/Documenti%20GSE/Rapporti%20statistici/Rapporto%20Statistico%20GSE%20-%20FER%202021.pdf – pag. 104-107
[2]https://www.irena.org/Energy-Transition/Technology/Geothermal-energy
