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Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"

Centro dCentro d’’Eccellenza per la Geotermia di LarderelloEccellenza per la Geotermia di Larderello

Convegno"Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"

Firenze 3 luglio 2009

Casi di eccellenza nel campo delle energie rinnovabili

Gli sviluppi della geotermia

Fausto Batini


Temi trattati nella relazione

• Cenni sui sistemi geotermici

• L’energia geotermica nel mondo

• Scenari di sviluppo dell’energia geotermia in Italia

• Opportunità e sfide per la sostenibilità della geotermia

• Conclusioni


…… era un luogo che poteva assomigliare era un luogo che poteva assomigliare alla porta dalla porta d’’accesso agli inferi ...accesso agli inferi ...

Fino a due secoli fa Larderello Fino a due secoli fa Larderello ……

La nascita dell’industria geotermica a Larderello

… nel 1817 un piccolo gruppo di imprenditori fondò la prima attivitàproduttiva geotermica iniziando ad

estrarre acido borico, per evaporazione, dalle acque dei numerosi lagoni geotermici

presenti nella zona di Larderello.


… e nel 1916 divenne operativo il primo impianto commerciale per la generazione di energia elettrica: Larderello 1 (3x3000kW a ciclo

indiretto).

Nel 1904 fu condotto il primo esperimento di generazione elettrica …

La nascita dell’industria geotermica a Larderello


Sorgente di calore

Rocce fuse o parzialmente fuse

Profondità 5-10 Km.

T > 600- 700 °C

Pozzi di produzione

Rocce impermebili cSpessore 500 – 2000 m

SerbatoioRocce porose e fratturateSpessore : 500 – 1500 mTemp. = 150 – 300 °C

Pozzo si reiniezione

Centrale

Vapordotto

Impianto di perforazione

Sorgenti termali

Falda acquifera

Acqua meteorica

Schema concettuale di un campo geotermico


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Tecnologie per l’utilizzo delle risorse geotermiche


Impianto a vapore secco


Impianto a doppio flash


Impianto binario


Usi diretti del calore


Pompe di calore geotermiche

Ciclo estivo:Il calore estratto dall’edificio viene ceduto al terreno

Ciclo invernale:Il calore assorbito dal terreno utilizzato per riscaldare l’edificio


Ci sono vari progetti di Ricerca e Sviluppo in corso:

• Il progetto europeo “EGS Pilot Plant” a Soultz-sous-Forêts (Francia), attivo dal 1985. Attualmente è presente un impianto di generazione elettrica (1.5 MWe) che utilizza la risorsa geotermica a 200°C.

• Altri progetti realizzati in Europa (Austria, Germania)

• Australia: una attività di larga scala èattualmente in corso:

• 19 compagnie attive in 140 concessioni (67000 km2 in 4 stati),• 650 milioni di USD

• USA _ DOE sta finanziando vari progetti

Gli Enhanced Geothermal Systems, nonostante siano ancora a livello sperimentale, rappresentano una grande opportunità di

sviluppo per la geotermia nel medio- lungo periodo

Nuove frontiere: Enhanced Geothermal Systems

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Nuove frontiere: Fluidi supercritici e sistemi magmatici

Un fluido supercritico è caratterizzato da temperature e pressioni molto alte tali da

permettergli un comportamento tipico sia di un liquido che di un gas.

La temperatura e la pressione necessarie per raggiungere lo stato supercritico

dipendono dalle caratteristiche del fluido. L’acqua raggiunge lo stato supercritico

quando la sua pressione e la sua temperatura superano rispettivamente

218.3 atm e 374.1°C..

Pozzi geotermici convenzionali

Pozzi supercritici

Temperatura 235 °C 430-550 °C

Pressione 30 bar 230-260 bar

Flusso volumetrico 0.67 m3/s 0.67 m3/s

Potenza elettrica Circa 5 MWe Circa 50 MWe

In Islanda è stato avviato un progetto pilota per verificare la

fattibilità di reperire ed utilizzare fluidi supercritici

(Iceland Deep Drilling Project).


Un progetto geotermico può produrre un ritorno economico attraverso la vendita dell’energia elettrica generata e dei sottoprodotti nel refluo di processo: calore, acqua e specie chimiche, nonché sottoforma di CDM

Generazione elettrica

Valore generato dai progetti geotermici

Utilizzo del calore residuo

CDM

SottoprodottiSottoprodotti(calore, acqua, (calore, acqua,

sostanze chimiche)sostanze chimiche)

Estrazione di sostanze chimiche


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500

1000

1500

2000

2500

3000

La potenza totale installata è pari a 9732 MW (8590 MW effettivi).

Fonte: IGA 2008

Potenza geotermoelettrica installata nel mondo (2007)

In Italia 810 MW (711 MW effettivi) installati 5570 GWh/anno. generati


Esplorazione geotermica in Italia

Mappa delle temperatura a 3000 m di profondità

Potenziali aree di interesse(In parte esplorate nel corso degli anni ’80)


Produzione di energia elettrica

La Toscana è l’unica regione italiana che utilizza le risorse geotermiche per produzione di energia elettrica con• 31 impianti geotermici tradizionali in servizio, alcuni dotati di tecnologia AMIS per abbattimento dei H2S e Hg

La geotermia in Italia

Per gli usi diretti Il censimento degli usi diretti risulta tuttora difficoltoso a causa della mancanza di regole condivise per la classificazione

:

Potenza elettrica netta 711 MW

Generazione netta 5036 GWh

Calore distribuito 235 Tcal

CO2 evitata 3,4 Mt

TEP evitati 1.13 TEP

Potenza termica totale installata 650MWt

Energia termica complessivamente usata

8000 TJ/anno

Fattore medio annuo di utilizzazione 39%

Risparmio annuo TEP 192000 TEP

.

Monte Amiata

LarderelloUsi diretti

Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"18

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Lo scenario geotermico mondiale


E’ possibile produrre più dell’8.3% della produzione elettrica totale, fornendo energia elettrica al 17% della popolazione mondiale

39 paesi (principalmente localizzati in Africa, America Centrale, Sud-America, Pacifico) potrebbero essere totalmente alimentati

dall’energia geotermica

Previsioni di crescita dell’energia geotermica a livello mondiale

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400

800

1200

1600

0

40

80

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1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

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GW TWh/yr

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4.000.000

5.000.000

6.000.000

2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

TJ/y

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Total

Geo. Heat Pumps

Direct Use


Temperatura a 6 km di profonditàTemperatura a 5 km di profondità

Sviluppi futuri: Risorse idrotermali “nascoste”

Lo sviluppo di metodologie in grado di localizzare queste risorse avrebbe un ritorno economico importante

Si tratta di sistemi geotermici che non presentano manifestazioni naturali superficiali

80000 - 100000 MW


Fonti rinnovabili: Confronto tra le performance

A fronte di costi di investimento più elevati rispetto alle altre forme di energia rinnovabili, la geotermia garantisce una produzione costante durante tutto

l’anno con un fattore di capacità prossimo ad 1

10 MW geotermici equivalgono a 40-50 MW eolici


Valutazione del potenzialee ubicazione pozzi

Sostenibilità ambientale

Valutazione del rischio

Sostenibilita’economica

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MODELLO GEOLOGICO

MODELLOTERMO-

FLUIDODINAMICO

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0.1

0.2

0.3

0.4

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Le attività del CEGL: Analisi di fattibilità di progetti geotermici


Il Climate Action & Renewable Energy Package ha fissato obiettivi ambiziosi per il 2020:

• diminuzione dei gas serra almeno del 20% rispetto ai livelli rilevati nel 1990 (30% se gli altri paesi industrializzati si dessero obiettivi simili)

• crescita nell’uso delle energie rinnovabili (geotermia, eolico, solare, biomasse,ecc...) finalizzata a raggiungere il 20% dell’energia totale prodotta

• diminuzione del 20% del consumo di energia, migliorando l’efficienza energetica

La Regione Toscana, come molte altre Amministrazioni Regionali, ha fissato obiettivi regionali volti a contribuire all’agenda nazionale.

Climate Action & Renewable Energy Package


Stima UGI: • Potenza elettrica

• 810 MW at 2008• 700 MW aggiuntivi entro il 2020

• Usi diretti:• 650 MW nel 2007, • 6.000 MW nel 2020

Tendenze ed evoluzione del mercato geotermico italiano


• Per quanto riguarda la produzione elettrica viene fatto riferimento al piano industriale di ENEL

• L’obiettivo negli usi diretti per le applicazioni domestiche è di ottenere un risparmio pari a 18 kTEP entro il 2020

• non ci sono obiettivi fissati relativamente agli usi diretti per applicazioni industriali, anche a causa dell’assenza di una specifica regolamentazione

La geotermia nel Piano Energetico della Regione Toscana

Potenza netta

installata al 2005

Obiettivi Aggiuntivi

al 2020

Potenza netta al

2020

Produzione annua al

2005

Produzione annua

aggiuntiva

Produzione annua al

2020

kTEP risparmiati

al 2020

710 MWe 200 MWe 910 MWe 5300 GWe 1600 GWe 6900 GWe 1523 kTEP


Opportunità

� Esistenza di abbondanti risorse ad alta, media e bassa temperatura risorse sul territorio regionale

� Elevata capacità di innovazione tecnologica grazie ai numerosi esperti geotermici ancora presenti nelle Università, Istituti di Ricerca ed industrie italiane.

� Ampie possibilità di impiego del calore geotermico in numerose attività industriali

� Mercato potenzialmente elevato per le pompe di calore geotermiche

Opportunità e ostacoli per lo sviluppo geotermico

Ostacoli

� Impatto ambientale da mitigare con drastica riduzione delle emissioni aeriformi

� Elevati capitali a rischio durante la fase di esplorazione e mancanza di strumenti economico –assicurativi per coprire eventuali insuccessi nella fase esplorativa

� Mancanza di un numero adeguato di imprese, con esperienza e risorse economiche idonee, a stimolare lo sviluppo di nuovi progetti geotermici

� Assenza di specifici percorsi universitari e post universitari per la formazione di esperti nel settore geotermico.


Reiniezione totale ed emissioni zero negli impianti esistenti

Microgenerazione , generazione ibrida e cogenerazione

Impiego di impianti innovativi di piccola taglia distribuiti sul territorio per produzione di energia elettrica e termica per valorizzare l’impiego combinato delle risorse geotermiche a medio-bassa entalpia e le biomasse

Esplorazione di aree ad elevato potenziale geotermico

Adeguamento impiantistico delle centrali geotermiche tradizionali in modo da consentire la reiniezione totale dei fluidi geotermici esausti ai fini della rinnovabilità della risorsa e della sostenibilità ambientale

Applicazione di avanzate tecnologie d’indagine geofisica e di perforazione per valutare la fattibilità di nuovi progetti di sviluppo in aree ad elevato potenziale (es: area compresa tra Larderello e Monte Amiata)

Innovazione tecnologica per lo sviluppo geotermico sostenibile

Applicazioni del calore geotermico in processi industriali ed agro-alimentari

Analisi e sviluppo di soluzioni impiantistiche innovative per l’impiego di calore geotermico in alternativa a combustibili fossili


L’energia geotermica, al pari delle altre energie rinnovabili, rappresenta per il nostro Paese, e per la Toscana in particolare, una grande opportunità per la crescita socio-economica dei territori e per il raggiungimento degli obiettivi posti dalla direttiva europea Climate Action & Renewable EnergyPackage .

Sono però necessarie attuare un piano d’azione coordinato che comprenda:

• lo sviluppo ed applicazione di nuove tecnologie che possano minimizzare l’impatto sull’ambiente ed utilizzare in maniera sostenibile le risorse

• l’adozione di idonei strumenti finanziari e normativi che favoriscano gli investimenti anche delle piccole-medie industrie e dare così un impulso allo sviluppo di nuovi progetti

Conclusioni


Consultare il sito web www.cegl.it per ulteriori informazioni sul programma e per modalità di iscrizione e sponsorizzazione

INTERNATIONAL WORKSHOP

GEOTHERMAL ENERGY DEVELOPMENT Opportunities and challenges

September 3rd and 4th , 2009Teatro dei Coraggiosi - Pomarance

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CEGL – Centro d’Eccellenza per la Geotermia di Larderello Via G. Carducci, 4

56044 Larderello (Pi)Tel. 058867856

www.cegl.it

Grazie per l'attenzione

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