LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata,...

54
LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni Do9. Geol. Luca Guglielme>, PhD

Transcript of LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata,...

Page 1: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

LAGEOTERMIAPrincipiedApplicazioni

Do9.Geol.LucaGuglielme>,PhD

Page 2: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

INDICE •  LaStru9uraInternadellaTerra

•  BreveStoriadellaGeotermia

•  Cos’èl’energiageotermicaecos’èlaGeotermia

•  NaturadelleRisorseGeotermiche

•  ISistemiGeotermici

•  ULlizzazionedellaRisorsaGeotermica

•  GeotermiaaBassaEntalpia

•  GeotermiaaMediaEntalpia

•  GeotermiaadAltaEntalpia

•  HotDryRocksHDR

•  Metodologiediesplorazionegeotermicaprofonda

•  Impa9oAmbientale

•  Prospe>vediSviluppodellageotermia

•  ConsiderazioniFinali

Page 3: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

LASTRUTTURAINTERNADELLATERRA

Page 4: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Il nostro pianeta ha una stru9ura cara9erizata da diversiinvolucriconcentrici:

•  Crosta:Lacrostasiestendeda5a70kminprofonditàed è lo strato più esterno. Le parL più so>li sonoformatedallacrostaoceanicacompostadadenserocce(mafiche) cosLtuite da ferro e silicato di magnesio,giacenL so9o i bacini oceanici come il basalto. La piùspessaè lacrostaconLnentale, laqualeèmenodensaed è composta da rocce (felsiche) contenenL sodio,potassio,silicaLealluminio,comeilgranito.

•  Mantello:siestendefinoadunaprofonditàdi2890kmcirca.Sebbenesolido, lealtetemperaturedelmantellofanno sì che i materiali silicaLci che lo cosLtuisconosiano sufficientemente du>li inmodo che esso possascorrereinarchiditempomoltolunghidandoorigineaimoLconve>vichedaorigineinsuperficieaimovimenLdelleplacchete9oniche

•  Nucleo: cosLtuito prevalentemente da ferro (80%) enichelesuddiviso inNucleoEsternodicirca~3400kmdiraggio,liquido,eNucleoInterno,solidoconunraggiodi~1220km.

Page 5: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  Ilgradiente geotermicoforniscelamisuradell’aumentoditemperaturaconlaprofondità.Inmediaèdi25‐30˚C/Km.Sipuòprevedereche la temperatura sia 90°‐110°C a 3000m. Queste condizioni sono registrate ad esempio nel se9ore della Pianura Padana, o inambientemontagnoso. Vi sono vaste regioni nelle quali il valore del gradiente geotermico può essere anche inferiore a 10˚C/kmoppureincerte“areegeotermiche”ilgradientepuòraggiungerevalorisuperioriadiecivoltequellonormale.AdesempioinItalia,aLarderellonelsuddellaToscana, latemperaturamisuratainpozzigeotermiciprodu>viraggiungepiùdi200˚CapochecenLnaiadimetri di profondità con gradienL che superano i 300˚/km. La differenza di temperatura tra le zone profonde, più calde, e quellesuperficiali, più fredde, dà origine ad unflusso  di  calore dall’interno verso l’esterno della Terra, tendente a stabilire condizioni diuniformità,condizionichenonsarannomairaggiuntegenerandocosìunflussodicalore.

  L’involucroesternodelglobo,cheprendeilnomedilitosfera,èformatodallacrostaedallapartepiùesternadelmantello.Lalitosfera,chehaunospessorechevadamenodi80kmnelleareeoceanicheapiùdi200kminquelleconLnentali,sicomportacomeuncorporigido.So9o la litosferasi trova l’astenosfera, formatadallapartealtadelmantelloche, rispe9oallaprima,hauncomportamento“menorigido”o“piùplasLco”.

  LedifferenzeditemperaturatralediverseparLdell’astenosferahannoprodo9omo5 conve7vi neimaterialichelacosLtuiscono.IllorolenLssimomovimento(pochicenLmetril’anno)èsostenutodalcaloreprodo9oinconLnuazionedaldecadimento degli isotopi radioa7vi(caloreradiogenico)edaquellocheprovienedalleparLprofondedelpianeta.Enormivolumidirocceprofonde,allostatofusoosemifuso,piùcalde,menodenseepiùleggeredeimaterialisovrastanL,risalgonoversolasuperficie,mentreleroccepiùvicinealla superficie,più fredde,piùdenseepiùpesanL, tendonoascendereper riscaldarsie risaliredinuovo,conunmeccanismocheassomigliaaquellochesiinstaurainunapentolaquandosiriscaldadell’acqua.

  Nellezonedoveèpiùso>le,esopra9u9onelleareeoceaniche,lalitosferaèspintaversol’altoefra9uratadalmaterialemoltocaldoeparzialmentefuso,cherisaledall’astenosferaincorrispondenzadeiramiascendenLdellecelleconve>ve.E’questo meccanismochehaformato,etu9oraforma,ledorsali,chesiestendonoperoltre60.000kmso9oglioceani,emergendoinalcunezone(Azzorre,Islanda) e talvolta insinuandosi tra i conLnenL come nelMar Rosso. Una frazione relaLvamente piccola di rocce fuse, che risaledall’astenosfera, emerge dalla cresta delle dorsali e, a conta9o con l’acqua marina, solidifica e forma nuova crosta oceanica. Lamaggior parte delmateriale che risale dall’astenosfera, tu9avia, si divide in due rami, che scorrono in direzioni opposte so9o lalitosfera.LaconLnuaformazionedinuovacrostael’effe9oditrascinamentodovutoaidueflussi,chescorronoindirezioniopposte,fannoinmodocheifondalioceanici,posLsuiduelaLdelledorsali,siallontaninol’unodall’altroadunavelocitàdipochicenLmetril’anno.Diconseguenza,lasuperficiedeifondalioceanicitenderebbeadaumentare.

Page 6: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Le dorsali sono tagliate perpendicolarmente da enormi fra9ure, talvolta lunghe qualche cenLnaio di chilometri, chiamate faglietrasformi.QuesLfenomeniportanoadunasempliceosservazione:poichénonc’èevidenzadiunaumentodellasuperficiedellaTerranel tempo, la formazione di nuova litosfera lungo le dorsali e l’espansione dei fondi oceanici devono necessariamente esserecompensatedaunariduzione(oassorbimento)dellalitosfera,diparienLtà,inaltreparLdelpianeta.Ineffe>,questoèquellocheavvienenellezone di subduzione,lemaggioridellequalisitrovanoincorrispondenzadellegrandifosseoceaniche,comequellechesiestendono lungo il margine occidentale dell’Oceano Pacifico e lungo la costa occidentale dell’AmericaMeridionale. Nelle zone disubduzionelalitosferasiinfle9eversoilbasso,siimmergeso9olalitosferaadiacenteescendenellezoneprofondemoltocalde,doveè“digerita”dalmantello,eilcicloricomincianuovamente.Duranteladiscesa,partedelmaterialelitosfericoritornaallostatofusoepuòrisalireallasuperficiea9raversofra9uredellacrosta.Comerisultato,parallelamenteallefosse,dallatooppostoaquelloincuisiallungano le dorsali, si sono formaLarchi magma5ci  conmolL vulcani. Laddove le fosse si trovano nell’oceano aperto, come nelPacifico occidentale, gli archi magmaLci sono formaL da catene di isole vulcaniche; dove le fosse si trovano lungo i margini deiconLnenL,gliarchiconsistonodicatenemontuoseconnumerosivulcani,comeleAnde. Ledorsali,lefaglietrasformielezonedisubduzioneformanounenormereLcolato,chedividelaTerrainplacche litosferiche ozolle,seidigrandidimensionienumerosealtrepiùpiccole.Acausadellegranditensioniprodo9edaifenomenidescri>precedentemente,le zolle si muovono, scivolano lentamente l’una contro l’altra, collidono e cambiano conLnuamente la loro reciproca posizione. Imarginidellezollecorrispondonoazonedi fragilitàedi forte fra9urazionedellacrosta,cara9erizzatedaun’elevatasismicità,dallapresenzadimolLvulcanie,acausadellarisalitadimaterialifusimoltocaldiversolasuperficie,daunflussodicaloreterrestreelevato.

Lefrecceindicanoladirezionedelmovimentodellezolle.(1)Campigeotermicicheproduconoele9ricità;(2)dorsaliinterro9edallefaglietrasformi(fra9uretrasversali);(3)zonedisubduzione,nellequalilalitosferavolgeinbassoversol’astenosfera,dovefonde.

1

3

2

Page 7: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

BREVESTORIADELLAGEOTERMIA

Page 8: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Ivulcani,lesorgenLtermali,lefumaroleedaltrifenomenisuperficialidiquestogenerehannocertamentefa9ointuireainostriprogenitorichealcuneparLdell’internodellaTerrasono

calde.

OldFaithfulGeyser,YellowstoneNaLonalPark,WyomingUSA

GrandPrismaLcPool,YellowstoneNaLonalPark,WyomingUSA

Etna,Italia

Page 9: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

IlrapportodelleanLchepopolazioniitalicheconlemanifestazionidelcaloreterrestrerisalealNeo‐liLcomedio‐

superiore(4°‐3°millennioa.C.),pe‐riodoperilqualesihannoprovesullafrequenta‐zionenonoccasionaledellelocalitàtermaliesugliusideiso#oprodo'1dell’energiageotermica.Unastoria,quindi,delrapportouomo‐

geotermia,lungainItaliaalmeno5000anni.

LeformeincuisisviluppòtalerapportodallaPreistoriaaltempodiRomafuronoditreLpi:

• unrapportodiLpofunzionale,connessoallapraLcadellabalneologiatermaleedall’usodimolLso9oprodo>del

caloreterrestre • unrapportodiLporeligioso(insensolato),derivantedal

bisognospiritualedell’uomodicrederenell’esistenzadiforzesoprannaturalidimoranLnelso9osuolo,capacidimanifestarsiinsuperficieconfenomenitranquillio

parossisLciasecondadeiluoghi. • iunrapportodiLporazionale,originatodall’accumulonei

secolidiosservazioniedesperienzesulmodoincuisimanifestavanoinsuperficieifenomenigeotermici

Il più an)co bagno termale conosciuto in Italia, Lipari (1600 A.C.). 

Page 10: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Dopolacadutadell’ImperoRomano,iltermalismoel’usodeiso9oprodo>dell’energiageotermica

subironoinItaliaunfortedeclinopertu9alaparteinizialedelMedioEvo(500‐1000d.C.),maebberounacertaripresaneiprimisecolidopol’annomille,

siainToscanacheinalcunedellealtreareegeotermicheitaliane.

AparLrepoidal1400circalapraLcadellabal‐neoterapiainalcunedelleprincipalistazioniterma‐lid’Italiael’usoincerLluoghidimineraliidroter‐maliedaltriso9oprodo>delcaloreterrestreco‐minciaronoadavereunanuovafioriturachesiverificòinparLcolareinToscananellazonaoggi

notacomeRegioneBoracifera. AparLredal1820finoallafinedelXIX˚secolo,losfru9amentodeiprodo>idrotermalisubìun

ulterioreincrementograzieall’impetoimpreditorialediFrancescoLarderelchesviluppoalivelloindustrialelaproduzionedicomposLabase

diBoroperscopifarmaceuLci

Page 11: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

IprimiuLlizzideifluidigeotermiciperlaproduzionedienergiaele9ricarisalgonoal 1904 quando il principe Piero Ginoriaccese cinque lampadinemedianteunadinamo trascinata da un motore cheuLlizzavailvaporeendogenocioèquellop r o v e n i e n t e d i r e9 amen t e d a lso9osuolo. Tra il 1910 ed il 1940, si avviòl’uLlizzazione del vapore a per ilriscaldamentodiedificieserre.

Dopo la II Guerra Mondiale, molL Paesi furono a>raL dall’energia geotermica,considerandola compeLLva rispe9o ad altre forme di energia (costo è inferiore, è“indigena”espessol’unicalocalmentedisponibile).

Per quanto riguarda gli usi non ele9rici (o usi dire> del calore geotermico), se neconoscono in più di 50 paesi (pompe di calore 34%, balneologia 26%, riscaldamento diambienL21%,serre8%,acquacoltura4%).

Page 12: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

EccocomesarebbeilmondoseledimensionideglistaLfosseroinfunzionedellaproduzionedienergiaele9ricadafontegeotermica

(Update2010)

Page 13: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

COS’E’L’ENERGIAGEOTERMICAE

COS’E’LAGEOTERMIA

Page 14: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Il calore è una forma di energia e, in sensostre9o, l’energia geotermica è il calorecontenutonell’internodellaTerra.Essoèall’originedimolLfenomenigeologicidiscala planetaria. Tu9avia, l’espressione“energia geotermica” è generalmenteimpiegata,nell’usocomune,perindicarequellapartedelcaloreterrestre,chepuò,opotrebbeessere, estra9a dal so9osuolo e sfru9atadall’uomo.

E’opportunodisLngueretraRisorseeRiserve

Comprendonotu9al’energiatermicaaccessibileeteoricamentesfru9abileinfuturoaparLredallasuperficieterrestefinoaduna

determinataprofondità

ComprendonoquellaporzionedelleRisorsechesonoeffe>vamentesfru9abilisiadaunpuntodivista

tecnico‐tecnologicosiaeconomicoelegale

Page 15: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

RisorsaGeotermica

Fluido 

Permeabilità* 

Calore 

Larice9aèmoltosemplice bastano3ingredienL

LaGeotermiaèlosfru9amentodellaRisorsaGeotermica

*LaPermeabilitàdiunarocciaèlaproprietàdiesserea9raversatadaunfluido

Page 16: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

NATURADELLERISORSEGEOTERMICHE

Page 17: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Le principali aree ad alto potenzialegeotermico sono collocate incorrispondenzadeimarginidiplacca

ProcessilegaLalla te9onicadelleplacche

Page 18: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Aldiso9odeiprimimetridallasuperficielatemperaturatendeadaumentareinmodocostanteconungradientegeotermicoparia3°C/100m. Ilcaloreterrestresipropagacostantementedall’internoversol’esternodelpianetaa9raverso:

Mo5 condu7vi: nonassociaLatrasportodimateria LEGGEDIFOURIERq=‐λ∙ΔTq:flussodicalore,λ:conducibilitàtermica,ΔT:differenzaditemperatura

neiterrenienellerocceilcaloresitrasme9ea9raversolamateria,senzamovimentomacroscopicodiquest’ulLma

Es.sescaldiamouncubodirocciailcaloresipropagadallazonadellafontedicalorefinoall’estremitàoppostadelcubo,diparLcellainparLcella,manullasispostaalsuointerno.

Moti convettivi: ilcalorevienetrasmessoa9raversounfluidove9oreinmovimentocosLtuitodaacqua(liquidae/ovapore)egas. Es.Quandoscaldiamol’acquadellapastasicreanodeimoLcircolaricheportanol’acquacaldadallazonapiùbassaallazonapiùaltadellapentolaediconseguenzal'acquapiùcaldarisaleequellapiùfreddavienespintainbasso,perpoiriscaldarsierisalireeviacosì...InGeologiaquesLmoLconve>visonoquellicheportano,adesempio,allaformazionedellesorgenLtermali,indizioprincipedellapresenzadiunarisorsegeotermicanelso9osuolo

Page 19: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Flussodicalore:originatodalladifferenzaditemperaturatralezonepiùprofonde,calde,equellesuperficiali,piùfredde.NellezoneconLnentaliilflussomedioèdi65mW/m2mentrenellezoneoceanicheèdi101mW/m2conunvaloremediodi87mW/m2

Per moLvi geodinamici l’Italia è un paesecara9erizzato da forL anomalie posiLve dicalore(i.e.elevaLflussidicalore). Queste zone sono collocate principalmente sulmargine Tirreno ed interessano le regioni diToscana,Lazio,CampaniaeSicilia. LocalmentecisonoflussidicaloremoltoelevaL(es. Larderello, fino a 1000 mW/m2, M.teAmiata,finoa600mW/m2). La Pianura Padana è interessata da valorimedio‐bassidiflussidicalore(50‐70mW/m2)

Page 20: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  Ladistribuzionedelletemperatureinprofonditàèstatadeterminata a9raverso la misura della temperatura dioltre 2000 pozzi petroliferi e geotermici fino ad oltre3000mdiprofondità.

  Nel se9ore Tirrenico gli alL flussi di calore (100‐450mW/m2)sonodovuLa:

  risalitadelmantello

  asso>gliamentodellacrosta

  Neise9oriorientaliemeridionalidell’Italia(Appennini,areaAdriaLcaeIonica)sonocara9erizzaLdavaloridi20‐80mW/m2acausadi:

  approfondimentoversoEstdellabasedellacrosta

  infiltrazionedelleacquepiovanea9raversograndicorpirocciosi cosLtuiL da rocce calcaree e quindi moltofra9uraLepermeabili

  Gli alL valori di flusso di calore in Sardegna e aPantelleria sono dovuL all’apertura di stru9ure di ri�cioèzonedovesiverificaunaprogressivaaperturadellacrosta che facilita la risalita di fluidi caldi verso lasuperficie

Page 21: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

ISISTEMIGEOTERMICI

Page 22: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  Unsistemageotermicovienedefinitocome:   “Unsistemaacqueoconve'voche,inunospazioconfinatodellapartesuperioredellacrosta

terrestre, trasporta il calore da una sorgente termica al luogo, generalmente la superficie,doveilcalorestessoèassorbito(dispersoouBlizzato)”.(Hochstein,1990)

Ècara9erizzatodatreelemenLfondamentali:

•  Sorgente d i ca lore che perme9e i lriscaldamento delle rocce e dei fluidi (aria,acqua o fasi miste) che circolano al lorointerno

•  Serbatoio che perme9e l’accumulo dei fluidi,lalorocircolazioneericambio

•  Fluido che entrando freddo nel sistema, siriscalda ed assumequindi la vera funzione dive9ore di calore trasportandolo verso i livellipiùsuperficiali

Page 23: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  Frequentementevienefa9aunasuddivisionetrasistemigeotermiciadacquadominanteesistemigeotermiciavaporedominante:

  ACQUA DOMINANTE: l’acqua liquida è la fase conLnua, che controlla la pressione; vapore può esserepresente,informadibolle.QuesLsistemigeotermici,lacuitemperaturapuòandareda125°a225°C,sonoipiùdiffusinelmondoepossonoprodurreacquacalda,unamisceladi acquae vapore, vaporeumidoo, inalcunicasi,vaporesecco.

  VAPORE DOMINANTE:(a vapore secco): coesistono nel serbatoio acqua liquida e vapore, che è la faseconLnuaecontrollalapressione.Sonosistemiadaltatemperatura,anchesuperioriai350°Cenormalmenteproduconovaporeseccoosurriscaldato(LarderelloinItaliaeTheGeysersinCalifornia).

  Viene anche fa9a una suddivisione in funzione della modalità di ricarica del serbatoiogeotermico

  SISTEMIDINAMICI:l’acquaricaricainconLnuazioneilserbatoio,siriscaldaedèpoiscaricataallasuperficieonel so9osuolo stesso nelle formazioni rocciose permeabili all’intorno. Il calore è acquisito dal sistema perconvezioneepereffe9odellacircolazionedeifluidi.

  SISTEMI STATICI: la ricarica del serbatoio è molto rido9a e lo scambio termico avviene soltanto perconduzione. Comprende sistemi a bassa T e i sistemi geopressurizzaL. QuesL possono formarsi nei grandibacini sedimentariaprofonditàdi3–7km.Sono formaLda rocce sedimentariepermeabili, inglobateentrostraL impermeabiliabassacondu>vità,contenenLacquacaldapressurizzata,cheè rimasta intrappolataalmomentodelladeposizione.

Page 24: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Isistemigeotermicivengono ancheclassificaLinbasealloropotenzialetermico(ENTALPIA*)

La fugura riporta il diagramma di Lindal chemostra gli uLlizzi della risorsa geotermica infunzionedellatemperatura

AltaEntalpia (T>150°C)

MediaEntalpia (90°C<T<150°C)

BassaEntalpia (T<90°C)

*L'entalpia, solitamente indicata conH, è una funzione di statocheesprimelaquanLtàdienergiacheunsistematermodinamicopuòscambiareconl'ambiente.L'entalpiaèdefinitadallasommadell'energia internaedelprodo9otravolumeepressionediunsistema.

Page 25: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

InItalia... In parLcolare nel centro Italiae s i s tono a ree d i i n te re s segeotermico(viola)

Anche però nei se9ori a scarsopotenziale (verdi) non mancanoaree ancora interessanL (es.Valdieri, Vinadio eAcqui Terme inPiemonte).

Inoltre, acque a relaLvamentebasse temperature sono diffusepraLcamente sull’intero territorionazionale e le tecnologie a pompedi calore perme9ono l’uLlizzo delso9osuolo come scambiatore dicaloreinqualsiasicondizione.

Page 26: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

UTILIZZAZIONIDELLARISORSAGEOTERMICA

Page 27: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

GeotermiaaBassaEntalpiaT<90°C

  Aldiso9odeiprimi4‐5metridallasuperficie,latemperaturadelsuolorimanecostatea9ornoai12°‐15°C.GliimpianLabassaentalpia sfru9ano il caloredel so9osuoloaprofondità rido9e (200malmassimo)a9raverso l’installazione, inapposiLpozzi,disondegeotermicheaccoppiateapompedicaloregeotermiche.

  Le pompe di calore sono deimacchinari che hanno un funzionamento reversibile e perme9ono lo scambio di calore tra duemezzi,inquestocasoilso9osuoloel’ambientedaclimaLzzare.

  Lapompadicaloregeotermica(cheesteLcamenteassomigliaadunanormalecaldaia)uLlizzailterrenool'acquachesitrovanelterreno come fonte o come dispersore di calore. Il trasporto dell'energia termica è effe9uato mediante la stessa acqua omedianteun liquidoanLgelo. Il sistemadi tubazioni chepercorre il terrenopuòessereapertoo chiuso.Nelsistemaaperto siestrae l'acquadauna falda so9erranea, la siportafinoallo scambiatoredi caloreequindi la si scarica inuncorsod'acqua,dinuovonellamedesimafaldaoinunbacinoappositamentecostruito(echeperme9alarifiltrazioneversoilterreno).Nelsistemachiusoilcaloreèinterce9atodalterrenopermezzodiunatubazioneconLnuaso9errata,conalsuointernounfluidorefrigeranteoliquidoanLgelomantenutoabassatemperaturaepressurizzato.

  Lo scopo principale è quello di controllare la climaLzzazione degli ambienL (abitazioni privaL, edifici pubblici, agricoli edindustriali)prelevandocaloredalterrenoininvernoedimme9endonelterrenoilcaloreprelevatodagliambienLinestate.Inoltrepresentaaltriimpieghitracuilabalneologia,gliusiagricoli,l’acquacolturaedalcuniimpieghiindustriali.

  IprincipalivantaggiderivanLdallosfru9amentodell'energiageotermicaabassatemperaturasonolegaLsiaadaspe>ecologico‐ambientali, azzerando le emissioni di CO2 in atmosfera, sia economici in quanto, uLlizzando queste tecnologie, a fronte di uninvesLmentoinizialesuperioredel20%circarispe9oaitradizionaliimpianLagasometano,sio>eneunrisparmiocomplessivodieserciziodicircail60%‐70%.

Page 28: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

AlcuniEsempi...   InSvezia,IKEAharealizzatoimpianLapompedicalorechesoddisfanol’85%delfabbisognodi

riscaldamento e al 75%per il raffrescamentodei suoi negozi. A Parmae a Torino, IKEAhacostruitoisuoinuovinegoziproge9andocampigeotermiciabassaentalpiapiùdi200sondeverLcali che arrivano a 150metri di profondità nel suolo. In Europa sono tra i più grandeimpianLapompedicaloregeotermichemairealizzato.

  InSvizzera,paeseincuisonoa9ualmenteinstallaL40.000impianLgeotermiciabassaentalpiaperlaclimaLzzazionesiadiedificipubblici,abitazioniprovateestru9ureindustriali,durantelaricostruzionedelDolderGrandHoteldiZurigosonostatecollocate70sondegeotermichedi150mdiprofonditàciascuna.Talisondealimentanopiùpompedicalorechecontribuisconoalriscaldamentoinvernale,alraffrescamentoesLvoealfabbisognodiacquasanitaria.

DolderGrandHoteldiZurigo

Page 29: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

TipologiediImpiantogeotermicoabassaentalpia

  Circuito Aperto: si sfru9a l’acqua di faldasia come sorgente di energia termica siacome fluido che scorre nel circuito chescambiaenergiaconlapompadicalore.

  In questa Lpologia di impianL vengonorealizzaL dei pozzi, alimentaL dalla falda,da cui l’acqua viene prelevata ed inviataallo scambiatore che si conne9e con lapompa di calore, per poi essere pompatanuovamente in falda (uLlizzandounpozzodiversodaquellodimandatao,nelcasoincui siauLlizzato lo stessopozzo, l’acquadiritorno viene pompata sulla superficie delpozzomentrequelladialimentazionevieneprelevatadalfondo).

Page 30: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  CircuitoChiuso:vieneinstallatouncircuitodi tubazioni in PVC ad “U”, posteverLcalmente in apposite pozzi o9enutemedianteperforazioni(sistemaverLcale)oorizzontalmentemediante escavazione nelte r reno d i una t r incea ( s i s temaorizzontale).

  In entrambi i casi si tra9a di un circuitochiuso, impermeabilizzato, in cui il fluidotermove9ore (acqua mista a glicole ‐liquidoanLgelo)presenteall’internosvolgesolamentelafunzioneditrasferireilcaloredalsuoloalcircuitodellapompadicaloreeviceversa.

Page 31: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Geotermiaadmediaentalpia90°C<T<150°C

  LaGeotermiaamediaentalpiaricopreunventagliodi impieghipiùvasto(teleriscaldamentodiambienLcivilieindustriali,essiccazione di fru9a e verdura, produzione della carta) rispe9o a quella ad alta temperatura , ma lo sfru9amento piùinteressanterimanesemprequellofinalizzatoallaproduzionedienergiaele9rica.

  LaGeotermiaamediaentalpiaperme9edisfru9arequellacomponentedellarisorsageotermicachegliimpianLFlasheDrySteamnonriesconoasfru9areperchénecessitanoditemperatureepressionimoltoelevatemachenonsonocosìdiffusesulnostropianeta.

  Esistonoinfa>zonedoveinsuperficiearrivanodeifluidicaldi,comeadesempiolazonadiValdierieVinadiooAcquiTermein Piemonte (dove ci sono sorgenL al massimo a9orno ai 70°), ma le temperature non sono sufficienL per produrredire9amenteenergiaele9rica.Allorasipuòsceglieredinonprodurreenergiaele9ricamasfru9arecomunquequelleacquead esempio per creare una rete di teleriscaldamento, oppure optare per la creazione di una rete di pozzi noneccessivamente profondi (almassimo 1000m) per sfru9are il gradiente geotermico e quindi prelevare le acque a quelletemperaturepiùfavorevoli.

  Unavoltaconvogliateleacqueinsuperficieedimmesseinunimpiantobinariolaproduzionedienergiaele9ricaseguelemetodologieclassichediunimpiantobinario(cfr.ApprofondimenL).

  Èovvio che leproduzioninonpossonoessereparagonateaquelledegli impianLadalta temperaturama inun contestogeneralizzatodiproduzionedienergiaele9ricaacara9erelocale,persoddisfareilfabbisognodiqualchemigliaiodifamiglie(quinditanL“piccoli” impianLdisseminaLsulterritorio), lageotermiaamediaentalpiapresentaleprospe>vedisviluppopiùinteressanLsiadalpuntodivistaenergeLco,siadiimpa>ambientali,siaeconomico.

Page 32: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

GEOTERMIAADALTAENTALPIAT>150°C

Produzionedienergiaele9rica

  Esistono 3 Lpologie di impianto che perme9ono di sfru9are il calore proveniente dalso9osuoloperlaproduzionedienergiaele9rica:

FlashSteamPlant

DrySteamPlant

HotDryRocks(HDR)oEnhancedGeothermalSystems

  IlloroimpiegodipendedalletemperatureedallepressionedelserbatorioedallaLpologiadifluidochetrasme9eilcalore(acquaovapore)

Page 33: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  I m p i a n t o g e o t e r m i c o acondensazione (o dry steam) di TheGeysers, California. L'impiantohaunpotenzialedi1400MW,sufficienteasoddisfare le richieste energeLchedell'area metropolitana di SanFrancisco

Page 34: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  InItalia,afine2007laproduzionedienergiaele9ricadafontegeotermicaèdi:

  Potenzageotermoele9ricainstallata810,5MW

  Produzionene9acomplessiva   5340GWh/anno

  parialfabbisognoenergeLcodicirca2milionidifamiglieitalianeepariall’1,5%delfabbisognoenergeLcoitaliano

ImpiantogeotermicoacondensazionediLardarello,doveesistono14centraliconunapotenzainstallatadicirca300MWeche forniscono il 30% del fabbisognoenergeLcodellaToscana

Page 35: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

ImpianLFlash   A9ualmentegliimpianLFlash(oUNITA’ACONTROPRESSIONE)sonoipiùdiffusiesfru9anoil

prelievotramiteunpozzodiestrazionediunfluidocosLtuitodaunmixdiacquaevapore.

  Il vaporevieneseparatodall’acqua inunaappositasezionedell’impiantoesuccessivamenteinviatoallaturbinacheproduceenergiameccanica,trasformatainenergiaele9ricatramiteunalternatore.L’acquaprovenientedalprocessodiseparazionevienere‐immessainprofondità,a9raverso un pozzo secondario, insieme all’acqua di condensazione derivante dalraffreddamento del vapore. Il vapore acqueo in eccesso viene poi espulso immetendolodire9amenteinatmosfera.

  QuesLimpianLsonogeneralmentedipiccoledimensioni(2,5–5MW)

Page 36: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

ImpianLDrySteam   Gli ImpianL Dry Steam ( o UNITA’ A CONDENSAZIONE) richiedono un’impianLsLca più

complessa,sfru9anovaporeatemperatureepressionielevateerispe9oagliimpianLflashfornisconoproduzionisensibilmentemaggiori.

  Ilvaporevieneinviatodire9amenteallaturbinaalimentandocosìilgeneratoreproducendoenergia.Ilvaporeineccessovienefa9osuccessivamentecondensareeraffreddareprimadiesserere‐immessoinpartenelso9osuoloedinparteinatmosfera.

  A9ualmentesonomoltodiffusiimpianLacondensazionedellapotenzadi55–60MWe,marecentementesonostatecostruiteedinstallateancheunitàda110MWe.

Page 37: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Impianto binario: uLlizza un fluido secondario di lavoro,solitamenteorganico,chehaunbassopuntodiebollizioneeduna maggiore pressione del vapore a temperature inferioririspe9oal vaporeacqueo. Il fluidogeotermico cede calorealfluido secondario a9raverso uno scambiatore di calore, nelquale questo fluido si riscalda e poi vaporizza; il vaporeprodo9oazionaunanormaleturbinaaflussoassialecollegataad un generatore, è poi raffreddato, passando allo statoliquido, ed il ciclo comincia di nuovo. Scegliendoopportunamente il fluido secondario, è possibile costruireimpianL binari, che sfru9ano fluidi geotermici contemperaturecompresetra85°e170°C.

Page 38: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Confrontando...

ImpianLadAltaEntalpia Necessitanoditemperatureepressionielevate

Tali condizioni sono rare, estremamente puntuali elocalizzate

Necessitano di impianL e perforazioni moltoprofonde(3‐5km)equindiMOLTOCOSTOSE

Perme9onoproduzioninotevoli

Prevedono il prelievo di acqua dal so9osuolo econseguenLproblemi legaLalla sua reimmissione inprofondità in termini di qualità e quanLtà(contaminazioneeproblemidisubsidenza)

Le emissioni di CO2 in atmosfera sono rido9e. Leuniche emissioni possibili sono legate a gas sulfureispessonocivi

ImpianLaMediaEntalpia Necessitano di temperature e pressioni dei fluidigeotermicinonparLcolarmenteelevate

Talicondizionisonomaggiormentediffuse

Necessitano di impianL e perforazioni meno profonde(400‐1000m)concosLpiùrido>emaggiorefa>bilitàdalpuntodivistatecnico

Produzioni rido9e ma compensate da una maggiorepossibilitàdirealizzareimpianL

NON prevedono il prelievo di acqua dal so9osuolo.L’acquavienesolouLlizzatacomescambiatoredicaloreesubitoreimmessainprofondità.

Ilfluidochevieneimpiegatoèorganicoebiodegradabileal99%(N.B.c’èsempreun1%però!!!)

ZeroemissionidiCO2

Page 39: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

HDR–HotDryRocks   Èunametodologianataadmetàdeglianni’70,chemachenonhamaiavutograndesviluppo,sopra9u9operlimiLtecnologici

legaLalletecnologiediperforazioneedisfru9amentodelcalore,manegliulLmi10annihasubitouncrescenteinteresseeda9ualmentepresentagrandiprospe>vedisviluppo,tantocheinFrancia,GermaniaeSvizzerasonoentraLinfunzioneiprimiimpianL.

  Èunatecnologiachesiponeacavallotralamediael’altaentalpiamamolLautorilaincludonoinquest’ulLmaconsiderandolesimilicondizionigeologichedelso9osuolo(temperatureepressioniparagonabiliaquelledeisistemigeotermiciadaltaentalpia)chesivengonoacrearearLficialmenteperrealizzareefarfunzionarel’impianto.

A9raversoilpozzodi iniezionevienepompataacquainprofondità(3‐5Km)adelevatepressioni,talidacreareunsistemadifra9ureindo9eall’internodelcorpointrusivo. Creatoilsistemadifra9urel’acquainiziaacircolarecomeinunmezzoporosocaldo,siscaldaerisale,so9oformadivaporeadalLssimapressioneetemperatura(100°‐145°C),a9raversounoaduepozzidiprelievo,all’impianto,diLpobinario(daquilasimilitudineconlageotermiaamediaentalpia),diproduzionedienergiaele9rica.

Ilprincipiosibasasullosfru9amentodelcaloredellecosidde9eRocceCaldeSecche,cioègrossemassesolide,caldeeprivediacqua(es.plutonigraniLci)inprofonditàchepossonoraggiungeretemperatureanchedi300°. IndividuatalasorgentedicalorevengonorealizzaLduepozzi  iniezione  prelievo

Page 40: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

METODOLOGIED’ESPLORAZIONEGEOTERMICAPROFONDA

Page 41: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  Glistudigeologiciedidrogeologicisonoilpuntodipartenzadiogniprogrammadiesplorazione.Illoroscopoprincipaleèquellodidefinirelaposizioneel’estensionedelleareedainvesLgareconmaggiorede9aglio e di suggerire i metodi di esplorazione più ada> per queste aree. Gli studi geologici edidrogeologicihannounagrande importanzapertu9e le fasisuccessivedellaricercageotermica,sinoalla localizzazionedeipozziesploraLviediproduzione.Essi inoltrefornisconole informazionidibaseper interpretare i daL forniL dagli altri metodi di esplorazione e, infine, per costruire un modellorealisLcodelsistemageotermicoevalutareilpotenzialedellarisorsa.

  Laprospezioneidrogeochimica(analisichimicadelleacque,degliisotopidell’ossigeno,dell’idrogenoedel carbonio) rappresenta un o>mo mezzo per stabilire la Lpologia di un sistema geotermico: adacqua o a vapore dominante; per prevedere la temperatura minima del serbatoio, per sLmarel’omogeneitàdell’apportodiacqua,perdeterminare lecara9erisLchechimichedelfluidoprofondoeperindividuarel’originedell’acquadiricarica.

  La prospezione geofisica ha lo scopo di o9enere indire9amente, dalla superficie o da intervalli diprofondità vicini alla superficie, i parametri fisici delle formazioni geologiche profonde. QuesLparametrifisicicomprendonolatemperatura(prospezionetermica), laconducibilitàele9rica(metodiele9riciedele9romagneLci),lavelocitàdipropagazionedelleondeelasLche(prospezionesismica),ladensità (prospezione gravimetrica) e la susce>bilità magneLca (prospezione magneLca). Alcuni diquesLmetodi, come quelli sismici, gravimetrici e magneLci, che sono di uso normale nella ricercapetrolifera, possono dare molte informazioni sulla forma, dimensioni, profondità e altre importanLcara9erisLchedellestru9uregeologicheprofonde,chepotrebberocosLtuireunserbatoiogeotermico,ma danno poche, o nessuna, indicazioni sulla presenza all’interno di queste stru9ure dei fluidi, checosLtuisconol’obie>vodellaricercageotermica.

Page 42: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

IMPATTOAMBIENTALE

Page 43: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

La geotermia è spesso considerata come una fonte di energia alternaLva rinnovabile, pulita e sostenibile rispe9o a quelleconvenzionali.Ilsuosfru9amento(inparLcolarel’altaentalpia)puòprodurresiabeneficicheeffe>negaLvisull’ambienteesullapopolazionelocale.Ognistadiodellosviluppogeotermico(esplorazione,perforazioneeproduzione)haunimpa9osull’ambiente,specialmenteperquantoriguardal’inquinamentodiariaeacqua, impa>diLpopaesaggisLcoeusodelsuolo.NelleregioniadaltopotenzialegeotermicodovrannoessereconsideraLanchegliaspe>socialiedeconomici.Vedremoperòchelageotermiahagliimpa>ambientalipiùbassinonsolorispe9oallefornLtradizionalimaancherispe9oallealtrefonLrinnovabili SipossonoindividuareiseguenLLpidiconseguenzeambientali:

  emissionidigasinatmosfera

  uLlizzoecontaminazionedelleacque

  emissionisolidesiainsuperficiecheinatmosfera

  inquinamentoacusLco

  usodelsuoloedimpa>visivi

  subsidenze

  sismicitàindo9a

  frane

  alterazionedeglihabitatdifloraefauna

  evenLcatastrofici

Page 44: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Emissionidigasinatmosfera IfluidigeotermicicontengonogasdisciolLcosLtuiLprincipalmentedaanidridecarbonica (CO2)eacidosolfidrico (H2S)oltreapiccole quanLtà di metano, ammoniaca, idrogeno, azoto e radon. Sono presenL, inoltre, alcune specie volaLli come boro,arsenicoemercurio. IngeneralegliimpianLbinarinonproducononessunaemissionediCO2mentregliimpianLavaporeoflashproduconoquanLtàdiCO2sensibilmenteinferioriagliimpianLtradizionalidiproduzionedienergiaele9rica.

Tipodi impianto

CO2 (kg/MWh)

So2 (kg/MWh)

NOx (kg/MWh)

ParLcolato (kg/MWh)

Carbone 994 471 1,955 1,012

Petrolio 758 544 1,814 ‐

Turbineagas 550 0,0998 1,343 0,0635

GeotermicoFlash 27,2 0,1588 0 0

Geotermicoavapore

dominante 40,3 0,000098 0,000458 Trascurabile

GeotermicoBinario 0 0 0 Trascurabile EmissioniaMWhprodo9odadiversiLpidi

impianto(DiPippo,2009)

Page 45: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

ULlizzo e contaminazione delle acque: Uno dei maggiori effe> dell'uLlizzazione dell'energia geotermica èl'inquinamento chimico delle falde acquifere superficiali per contaminazione con i fluidi geotermici profondi. I fluidigeotermici “esausL” contengono inquinanL ad alto rischio ambientale come l'arsenico (As), il boro (B), ilmercurio (Hg),l'anLmonio(Sb)edaltrimetallipesanLcomeilpiombo(Pb),ilcadmio(Cd),ilferro(Fe),lozinco(Zn)eilmanganese(Mn).LiLo (Li), ammoniaca (NH3) e alluminio (Al) possono essere, inoltre, presenL in concentrazioni dannose ed aumentanoall’aumentaredella temperaturadei fluidi geotermici. Le acque che fuoriesconodagli impianL vengonoopportunamentedepurateefiltrateinapposiLimpianLditra9amentoedepurazioneperridurrealminimolepossibilitàdicontaminazione

Emissioni solide sia in superficie che in atmosfera: I solidi che generalmente possono risultare da unimpiantogeotermoele9ricosololegaLasostanzeinizialmentedissolteneifluidigeotermicichechedurantelacircolazionenell’impiantoprecipitano.Anche inquestocasoesistonodeimetodidi tra9amentodiLpochimicocheperme9onosiadicontrollarelaprecipitazionediquestesostanzesiadireimme9erleinsoluzioneneifluidichepoivengonoinie9aLdinuovonelreservoir.nelcasoincuiiprecipitaLpossanoandareadinficiareilrendimentodelreservoiradesempioriducendonelapermeabilitàvengonostoccaLinappositeserbatoi.

InquinamentoacusLco:Ilrumorepercepibilenell’areadiuncampogeotermicoèprincipalmenteassociatoallefasidiperforazione(impa9otemporaneoeraramentealdisopradi90dB)einquelloderivantedaprovediproduzione(raramentealdisopradei120dB).Mentre,nellafasediproduzioneundisposiLvosilenziatorepuòridurreilrumoreambientalealdiso9odellimitedi65dB‐unJetadunadistanzadi30metriraggiungei130dB,unaspirapolverei70dB,unufficioi50dB,un’arearesidenzialedisera i40dB‐.Glieffe>prodo>possonoessere,tu9avia,miLgaLscegliendoopportunamentesiLisolaLedancheimplementandoprovvedimenLdibuonapraLcalavoraLva,comeadesempiodiminuendoilnumerodiorelavoraLvedeidipendenLesposLaquestecondizioni.

Page 46: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Subsidenze: La subsidenza è il lento sprofondamento del suolo naturale o indo9o antropogenicamente a9raversol’estrazionedifluididalso9osuolo.Lasubsidenzapuòcausaredanniallecostruzioni,agliimpianLeallestradeoaddiri9uraprovocarel’allagamentodelleterreprospicienLaicorpiidrici.Lasubsidenzainareegeotermiche,dovutaadunadiminuzionedellapressionedelserbatoio,puòesserestabilizzatagraziealla tecnicadella re‐iniezionedeifluidigeotermici“esausL”nelserbatoioprofondotramitepozziapposiL.

Usodelsuoloedimpa>visivi:Unimpiantogeotermico,comprensivoanchedellezonediperforazioneeperLnenzedipende dalla potenza dell’impianto, dal Lpo di impianto, dalle proprietà del fluido geotermale e dal sistema di tubatureimpiegateperraccogliereilfluidosiainfasediprelievodalreservoircheinuscitadall’impianto.L’impiantodeveessererealizzatoin prossimità delle perforazioni per evitare perdite termodinamiche legate alla presenza di lunghe tubazioni. Un campo diperforazioni (comprendendozonadiperforazionee tubature)perun impiantoda50MWpuòcoprireareeconsiderevolichevariano dai 2 ai 10 km2 ma sono aree che possono essere impiegate anche per altri uLlizzi di Lpo agricolo, acquacolture,allevamento.FacendounbreveconfrontoconaltreLpologiediimpiantorisultacheunimpiantogeotermico(alMW)ricopreil5%dell’areanecessariaperunimpiantosolare,il2%rispe9oaduncampofotovoltaico,unimpiantoacarbonenecessitadicirca30‐35voltelasuperficiediunimpiantogeotermicoedilnuclearenenecessitadicirca7volte

Sismicità indo9a:GlievenLsismici sonovibrazionidella superficie terrestreprovocatedauna improvvisa liberazionedienergiainunpuntopiùomenoprofondodelso9osuolodalqualesipropaganointu9eledirezioniondesismiche.Lasismicitàindo9aèunfenomenoincuiuncambiamentodipressionedeifluidiall’internodiunformazionerocciosaso9opostaastressporta in profondità al movimento delle rocce fra9urate con conseguente liberazione di energia che si propaga fino allasuperficie. Questo fenomeno può capitare quando un bacino idroele9rico viene riempito per la prima volta, quando icombusLbilifossilivengonoestra>dalso9osuoloeanchequandoifluidigeotermicivengonoinie9aLinprofonditàadelevatepressioni.Lea>vitàdisfru9amentodeicampigeotermici,comeleoperazionidiproduzioneere‐iniezionedeifluidi,possonoprovocaremicro‐terremoL,ingenerenondannosienonpercepiLdall’uomo

Page 47: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Alterazionedeglihabitatdifloraefauna:Losviluppodiuncampogeotermicogeneraunlimitatoimpa9osullafloraesullafauna.Tu9avia,precedentementeallosfru9amentodiun'area,èrichiestounostudioambientalealfinedievitaredicostruireimpianLinareeadelevatasensibilitàperspecieanimalievegetali.InoltreunostudioambientaleèuLleper individuaree sosLtuire la vegetazioneeventualmentedistru9aoper idenLficaregli effe>potenziali a lungotermine sulle specieautoctone.Durante la fasediperforazionedipozzi i rumoridovuLallaperforazione stessaealleprovediproduzionepossonocausarel’allontanamentotemporaneodeglianimalidallezoneprospicienLilsito.Mentre,durante la fase di sfru9amento i danni ad animali sono pressoché improbabili, a differenza di quanto avviene per lavegetazionechepuòessereparzialmentedanneggiata.

EvenL catastrofici: Oltre alle problemaLche legate a frane, sismicità e subsidenze sono molteplici gli evenLcatastroficichepossonoavvenireinuncampogeotermicoenell’impiantoadessocollegato:esplosionifreaLche,ro9urealletubazioni,problemialleturbineedaipozzi,incendi.MolLdiquesLincidenLsonocomuniatu>iLpidiimpianLperlaproduzionedienergiaele9rica.GliunicichecoinvolgonosologliimpianLgeotermoele9ricisonoquellilegaLallefasiperforazioneetestdeipozzi.All’iniziodellosfru9amentodeicampigeotermicileeruzionideipozzieranouneventononraro ma oggigiorno tu> i sistemi di controllo meccanico e tecnico‐scienLfico (conoscenza geologica, controllo dellepressionidelreservoir,)hannopraLcamenteeliminatoognirischioallavitadeglioperatori

Frane: Le frane che si manifestano naturalmente in alcune zone geotermiche sono prodo9e dalla combinazione didiversievenLecircostanze;a9ualmente,nonèdeltu9ochiaritoilruolocherivestelapresenzadiuncampogeotermicoinquestocontesto

Page 48: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

PROSPETTIVEDISVILUPPODELLAGEOTERMIAINITALIA

Page 49: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

IlManifestodellaGeotermia(pubblicazioneUGI,2007)

LageotermianelquadrodiriferimentoenergeLconazionale

Il problemaenergeLco in Italia èdivenutonegli ulLmi anni prioritario so9ogli aspe>economico, ambientale edi sicurezzadegliapprovvigionamenL,alpuntodacondizionarefortemente ladinamicadisviluppodelPaese. Ilconsumolordototaledienergianel2006èstatopariacirca200milioniditonnellateequivalenLdipetrolio(tep),dicuil’87%cosLtuitodacombusLbilifossili(sopra9u9opetrolio e gas naturale, ed in minor misura carbone), il 6% da energia ele9rica importata, e il 7% da fonL non convenzionali orinnovabilidienergia.TralefonLnonconvenzionali,lafrazionegeotermicaèstatalo0,6%delconsumolordototaledienergia,edècosLtuita per oltre qua9ro quinL dalla produzione di ele9ricità e per il resto dagli usi dire> del calore naturale (balneologia,riscaldamentodiambienL,agricoltura,ealtri).

Previsionidisviluppofinoal2020

LageotermiarappresentaunadellepochefonLdienergiaprimariadicuidisponel’Italia.Sitra9adirisorsesempresostenibili,spessorinnovabili,ovunquecompaLbiliconl’ambiente,edoraancheconvenienLsulpianoeconomicoatu>ilivelliditemperatura.Tenendoquindi presente il probabile ulteriore aumento dei prezzi delle fonL tradizionali di energia nei prossimi anni, per le due formediuLlizzazionedellerisorsegeotermichesipossonoprevederegliobie>viseguenL:per l’energiaele9rica,a frontedegli810,5MWeinstallaLedei5,5miliardidikWhprodo>nel2006(corrispondenLad1,1milioniditep),lapotenzainstallatanel2020puògiungerea1.500MWe,conunagenerazionedi10miliardidikWh/anno,parialfabbisognoele9ricodi9milionidiabitanL.Ciòrappresentailraddoppiodellaproduzionedel2006,ecorrispondeadunrisparmiodioltre2milioniditep;pergliusidire>,afrontedei650MWtinstallaL e di una produzione corrispondente ad oltre 190.000 tep nel 2006, la potenza installata (senza nulla so9rarre allagenerazionedienergiageotermoele9rica)puògiungerea6.000MWtnel2020,conunaproduzioneequivalentead1.800.000tep,idoneaperriscaldare800.000appartamenL.Sitra9adivaloricirca10voltesuperioriaquellidel2006.

Page 50: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Approfondendo meglio quesL punL è fondamentale disLnguere tra sviluppo per quanto riguarda la produzione di energiaele9rica(tu9oralimitatanellazonadellaToscanaMeridionale)esviluppoperquantoriguardaleapplicazionidire9e.

Per lagenerazionegeotermoele9ricaentroil2013dovrebberoentrareinfunzione4nuovi impianLinmododaarrivareadunincrementodipotenza installatadi150MWeconseguenteaumentodigenerazionedienergiadi1000GWhall’anno,cosìdaarrivareai6000GWh(o6TWh)

Entroil2020sipossonoconfigurare2scenari:

  Incrementare l’esplorazione geotermica al di fuori delle aree a9ualmente esplorate in modo da reperire ulteriori fluidigeotermici inmododaarrivareadunapotenza installatacomplessivadi1200MWeconseguenteproduzionedi7,5TWhannuianchea9raversol’ammodernamentodegliimpianLa9ualmenteinfunzione

  ImplementarelosviluppodegliimpianLtermodinamicibinariconfluidiabassatemperaturedivaporizzazione,nelcasoincuiilfluidogeotermicoabbiatemperaturetrai90°edi150°esvilupparel’impiegodelcaloredelleRocceCaldeSecche.InItaliaci sono situazioni geologiche idoneeper entrambe le configurazioni e si potrebbe incrementare la produzionedi energiaele9rica del 20‐30% rispe9o ai valori del primo scenario arrivando così ad una potenza installata di 1500 MW ed unaproduzionedi10TWh

Produzione geotermoele9rica in Italia dal 1913 al 2006 e previsioni di crescita secondo duediversiscenarientroil2020(UnioneGeotermicaItaliana(2007),LaGeotermiaIeri,OggiDomani)

Page 51: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

Previsionidisviluppodegliusidire>delcaloregeotermicoinItaliafinoal2020(UnioneGeotermicaItaliana(2007),LaGeotermiaIeri,OggiDomani)

Perquantoriguardagliusidire>,considerandol’ampiospe9rodipossibilitàdi impieghielafacilereperibilitàdellarisorsa,lageotermiapresentapossibilitàdisvilupponotevoli.A9ualmenteoltreil95%delriscaldamentodegliambienLavvienea9raversofonLnonrinnovabiliesoloil4,73%tramitefonLrinnovabili,valoreassolutamenteinsoddisfacente.Considerandol’andamentodeiprezzidipetrolioegassicapiscecomesiafondamentalerivolgerel’a9enzioneversoilconsumotramitefonLrinnovabili. AncheinquestocasoglisviluppiseguonoduescenaridisLnL.Ilprimobasatosullea9ualicondizionidimercatoetecnologiche,ilsecondotrainatodaunaforteconnotazionedisalvaguardiaambientale. lapotenza installatapotràquindipassaredai650MWtdel2006ai4000o6000MWtcrescendodi4circa6adoltre9volteportandoadunrisparmioannuodi1,2‐1,8milionidiTonnellateEquivalenLdiPetrolio(TEP)‐1Tepsono7,4Barilidipetrolio,pensateaquanLmilionidibarilidipetroliosipotrebberorisparmiareognianno)

Page 52: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

  Gliusideicaloredelgeotermicoentroil2020potrebbereotriplicare   Leapplicazionidire9ehannomaggioripotenzialitàdi sciluppo rispe9oallagenerazione

eletrica   Lemancate emissioni di CO2 in atmosfera si sLma in 8‐10milioni di tonnellate annue

rappresentandounimportaLssimocontributoallariduzionedeigasserraprodo>inItalia   Gliobie>videlloScenarrioIpotrannofacilmenteessereraggiunL,quellidelloScenarioII

potrannoessere ragionevolmenteadempiLperpoi rappresentareunabasedipartenzaperglisviluppifuturioltreil2020

Sommariodelleprevisionidicrescitadegliusidelcalorenaturaleal2020

secondoloScenrioII(UnioneGeotermicaItaliana(2007),LaGeotermiaIeri,OggiDomani)

Page 53: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

CONCIDERAZIONIFINALI

Page 54: LA GEOTERMIA Principi ed Applicazioni...“energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe

•  LaGEOTERMIAètralediversefonLd’energiarinnovabiliquellacheassicuraun’approvvigionamentodirisorsapiùconLnuoneltempo,lamaggioreo>mizzazionedellosfru9amentodellarisorsaelamaggiore

varietàdipossibiliuLlizzi. •  Tu9aviagliinvesLmenLrichiesLpersviluppareproge>geotermici,sopra9u9operlaproduzionedienergiaele9ricasonoancoratroppo

alLrispe9oallealtrerinnovabili. •  Inoltrecosìcometu9elerinnovabilinonèesentedaimpa>

sull’ambientechepossonocomunqueesseremiLgaL. •  NonostantequesLproecontrosial’ambienteaccademico,siaquelloindustrialestannomostrandouncrescenteinteresseversolageotermia

nonsoloinItaliamaintu9oilmondo. •  Untaleapprocciopotràsicuramenteportarenelleprossimedecinedi

anniadunosvilupponotevoleancheinquellenazionichesonoa9ualmenteinviadisviluppoechenecessiterannodiunacrescente

produzionedicaloreediele9ricità