Per «energia geotermica» si intende l'energia immagazzinata sotto forma di calore nel sottosuolo.

Per «energia geotermica» si intende l'energia immagazzinata sotto forma di calore nel sottosuolo. Il vapore proveniente dalle sorgenti geotermiche presenti nel sottosuolo viene sfruttato da alcune turbine che producono energia elettrica.

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Per «energia geotermica» si intende l'energia immagazzinata sotto forma di calore nel sottosuolo. Già a 15 metri di profondità la temperatura del suolo è costante durante tutto l'anno. Generalmente in Svizzera la temperatura del suolo aumenta di circa 30°C per chilometro di profondità. A 5000 metri di profondità la temperatura sfiora 160°C. A temperature superiori ai 40°C (cioè a profondità superiori a 1 km) sono presenti notevoli quantità di calore.

Per rendere l’investimento sostenibile, quindi, bisogna installare gli impianti in zone in cui l’energia della terra è facilmente raggiungibile. In caso contrario l’investimento sarebbe decisamente antieconomico.

Come funziona l’energia geotermica?

L'energia geotermica è la forma d'energia dovuta al calore contenuto all'interno della sfera terrestre. Tale calore si manifesta con l'aumento progressivo della temperatura delle rocce con la profondità, secondo un gradiente geotermico, in media, di 3°C ogni 100m di profondità.

Il vapore proveniente dalle sorgenti geotermiche presenti nel sottosuolo viene quindi sfruttato da alcune turbine che producono energia elettrica.

Schema di un impianto geotermico. Il vapore raccolto dal sottosuolo viene convogliato attraverso delle turbine poste all’interno delle centrali geotermiche. Il vapore fa muovere le turbine che generano così energia meccanica che viene trasformata in energia elettrica tramite un alternatore.

I sistemi possono essere di due tipi, a vapore dominante o ad acqua dominante. Nel primo caso il vapore è determinato dall’alta temperatura, mentre nel secondo l’acqua rimane allo stato liquido qualora il vapore non raggiunga una temperatura sufficiente. In questo caso il calore viene usato per impianti di teleriscaldamento.

Sorgenti geotermiche: quali sono?

Le sorgenti di energia geotermica sono di tre tipi e si differenziano per la profondità e per la presenza di acqua.

Sorgente Idrotermica: la sorgente si trova ad una profondità di circa 1000/2000 metri e, a seconda della pressione, può essere classificata come sorgente geotermica a vapore o ad acqua dominante. Le sorgenti idrotermiche sono caratterizzate dalla presenza di acqua o vapore riscaldati da rocce ignee a elevata temperatura.

Sorgente Geopressurizzata: la sorgente si trova ad una profondità maggiore, circa 3000/10000 metri. L’acqua contenuta in essa ha pressioni elevate e una temperatura di 160 °C.

Sorgente Petrotermica: la sorgente è più profonda delle precedenti ed è composta da rocce calde e non prevede l’utilizzo di acqua. La maggior parte delle risorse geotermiche sono di questo tipo, ma sono anche di difficile sfruttamento a causa dell’assenza di acqua

 

L’uso dell’energia geotermica

L'uso diretto dell'energia geotermica per applicazioni termiche (calore) è altamente concentrato geograficamente, con solo quattro paesi – Cina, Turchia, Islanda e Giappone – che rappresentano i tre quarti dell'energia consumata. L'uso diretto è cresciuto a un tasso medio di quasi l'8% negli ultimi anni, con il riscaldamento degli ambienti come motore principale.

L'industria geotermica è stata caratterizzata da ritardi progettuali e da una crescita del mercato scarsa. L'attenzione principale ha continuato a essere sull'innovazione tecnologica, come nuove tecniche di recupero delle risorse e mitigazione del rischio sismico, con l'obiettivo di migliorare l'economia, ridurre il rischio di sviluppo e rafforzare le prospettive di sviluppo ampliato delle risorse.

Tuttavia, come negli anni passati, le speranze di espandere lo sviluppo geotermico oltre i relativamente pochi e concentrati centri di attività esistenti sono rimaste in gran parte disattese. I costi elevati e i rischi di progetto hanno continuato a scoraggiare gli investimenti nella maggior parte dei paesi, soprattutto in assenza di sostegno governativo.

I rischi

Il rischio sismico è una delle principali riserve sull’energia geotermica. Per ottenere acqua calda dalle profondità, spesso devono essere create fessure nella roccia sotterranea iniettando grandi quantità di acqua ad alta pressione. Questa stimolazione idraulica, però, è accompagnata da vibrazioni sotterranee, note come sismicità indotta. 

L’energia geotermica è stata a lungo studiata come una potenziale sostituzione a lungo termine della produzione di elettricità e calore tramite l’impiego di combustibili fossili. Al fine di sviluppare serbatoi geotermici profondi, specialmente là dove non ci sono abbastanza percorsi di fluidi naturali, la formazione deve essere stimolata idraulicamente. Questa stimolazione conduce alla creazione dei cosiddetti sistemi geotermici avanzati (EGS), aprendo percorsi di flusso attraverso l’iniezione di grandi quantità di acqua a pressioni elevate.

Alcuni terremoti indotti da questa operazione hanno però portato alla sospensione di numerosi progetti EGS in Europa. Nel 2017, il verificarsi di un terremoto di magnitudo 5.5 della scala Richter vicino a Pohang, in Corea del Sud, è stato collegato proprio ad un impianto di energia geotermica. Ciò ha portato ad una notevole preoccupazione dell’opinione pubblica relativa ai progetti EGS, soprattutto in aree densamente popolate.

Un grosso ostacolo per l’energia geotermica è il processo di perforazione che è molto costoso. 

Il costo dei pozzi geotermici e dello sviluppo del campo è circa il 40% del costo totale dell'investimento per i nuovi impianti geotermici ad alta temperatura. Questo costo "anticipo" rende gli impianti geotermici più costosi da costruire rispetto agli impianti convenzionali e, a causa di questo e del rischio percepito, molta attenzione è stata concentrata sui modi per ridurre questo costo. 

Circa la metà del costo del pozzo è correlata alle spese di tempo dell'impianto di perforazione e delle apparecchiature associate e quindi i modi per ridurre il tempo necessario per perforare il pozzo sono un modo per ridurre il costo complessivo. 

 Ultimamente una startup ha recentemente portato alla luce una soluzione che potrebbe risolvere questo problema. Semplificando parliamo di un raggio di calore per sciogliere le rocce .

Lo spin-off del MIT Quaise afferma che utilizzerà la tecnologia di fusione dirottata per perforare i buchi più profondi della storia, sbloccando energia geotermica pulita, praticamente illimitata e supercritica che può rialimentare le centrali elettriche a combustibili fossili in tutto il mondo.

Laddove le condizioni diventano troppo difficili per il funzionamento delle punte da trapano fisiche, i ricercatori hanno testato le capacità dei fasci di energia diretti di riscaldare, fondere, fratturare e persino vaporizzare la roccia del basamento in un processo chiamato spallazione, prima ancora che la testa del trapano lo tocchi. 

Curiosità.

La prima centrale del mondo nacque a Larderello, in Toscana, nel 1904. L’impianto, sviluppatosi grazie alle idee del Principe Piero Ginori-Conti consentì all’epoca di accendere cinque lampadine.

La centrale si trova al centro della cosiddetta "Valle del diavolo", così chiamata a causa del suo paesaggio caratterizzato dalla presenza di soffioni boraciferi con le caratteristiche colonne di vapori bianchi (già noti all'epoca di Dante Alighieri e a lui ispiratrici dei paesaggi de "l'Inferno").

L’impianto entrò nel Guinness dei Primati nel 1988 grazie al pozzo geotermico scavato dal reparto perforazioni dell’Enel a Sasso Pisano, in provincia di Pisa, il «Sasso 22» profondo 4093 metri.

Il Guinness dei primati 1988 riportava:

«il reparto Perforazioni dell'Enel di Larderello, ha compiuto a Sasso Pisano in provincia di Pisa, la trivellazione di un pozzo geotermico che ha raggiunto, il 3 dicembre 1979, la profondità massima di 4093 metri. Il pozzo denominato 'Sasso 22' è stato realizzato tra l'8 marzo 1978 e il 24 gennaio 1980 da un punto posto a 415 metri sul livello del mare»

 

COSVIG, I vantaggi dell'energia geotermica

Rinnovabili.it, Energia geotermica: come gestire il rischio sismico degli EGS?

REN21, Renewables Global Status Report 

Thorhallsson, Sverrir, Sveinbjornsson, Bjorn, Geothermal drilling cost and drilling effectiveness., Conference: Geothermal Development and Geothermal Wells”, organized by UNU-GTP and LaGeo, in Santa Tecla, El Salvador, March 11–17, 2012, Santa Tecla, El Salvador

New Atlas, Fusion tech is set to unlock near-limitless ultra-deep geothermal energy