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L’ENERGIA L’ENERGIA GEOTERMICA GEOTERMICA

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ENERGIA GEOTERMICA

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L’ENERGIAL’ENERGIA GEOTERMICAGEOTERMICA

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COS’E’ L’ENERGIA GEOTERMICA?COS’E’ L’ENERGIA GEOTERMICA?

Forma di energia dovuta al calore interno della TerraForma di energia dovuta al calore interno della Terra

GRADIENTE GEOTERMICO GRADIENTE GEOTERMICO → 3°C ogni 100 metri→ 3°C ogni 100 metri

GRADIENTI GEOTERMICI ANOMALI → 9-12°C ogni 100 GRADIENTI GEOTERMICI ANOMALI → 9-12°C ogni 100 metrimetri

Gradienti anomali si misurano lungo le zone assiali delle dorsali Gradienti anomali si misurano lungo le zone assiali delle dorsali e nelle aree in cui masse magmatiche calde risalgono da zone e nelle aree in cui masse magmatiche calde risalgono da zone profonde e si arrestano in prossimità della superficie profonde e si arrestano in prossimità della superficie

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ORIGINE DEL CALORE INTERNO DELLA TERRA:ORIGINE DEL CALORE INTERNO DELLA TERRA:

Calore liberato dal decadimento degli isotopi radioattivi a Calore liberato dal decadimento degli isotopi radioattivi a lunga vita dell’uranio, del torio e del potassiolunga vita dell’uranio, del torio e del potassio

Calore originario del pianetaCalore originario del pianeta Energia gravitazionaleEnergia gravitazionale Dispersione dell’energia cinetica delle mareeDispersione dell’energia cinetica delle maree

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Fig.1Fig.1 Placche crostali,dorsali,zone di subduzione e campi geotermici Placche crostali,dorsali,zone di subduzione e campi geotermici

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CARATTERISTICHE DEI SISTEMI CARATTERISTICHE DEI SISTEMI GEOTERMICIGEOTERMICI

Fig.2 Fig.2 Schema semplificato di un sistema geotermicoSchema semplificato di un sistema geotermico

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Un sistema geotermico è composto essenzialmente da tre elementi:Un sistema geotermico è composto essenzialmente da tre elementi:

La sorgente di caloreLa sorgente di calore → massa magmatica posizionata a → massa magmatica posizionata a profondità relativamente basse ( 5-10 Km)profondità relativamente basse ( 5-10 Km)

Il serbatoio Il serbatoio → deve essere formato da rocce ad alta → deve essere formato da rocce ad alta permeabilità, nelle quali possano circolare i fluidi. Il serbatoio permeabilità, nelle quali possano circolare i fluidi. Il serbatoio deve essere coperto da rocce impermeabili; questo carattere può deve essere coperto da rocce impermeabili; questo carattere può essere primario ( es.Larderello) oppure secondario (es. Geysers)essere primario ( es.Larderello) oppure secondario (es. Geysers)

Il fluido geotermico Il fluido geotermico → formato da acqua meteorica in fase → formato da acqua meteorica in fase liquida o vaporeliquida o vapore

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Possiamo distinguere diverse tipologie di sistemi geotermici:Possiamo distinguere diverse tipologie di sistemi geotermici:

Sistemi idrotermaliSistemi idrotermali, che a loro volta si dividono in:, che a loro volta si dividono in:

1.1. sistemi ad acqua dominantesistemi ad acqua dominante →l’acqua liquida è la fase →l’acqua liquida è la fase continua che controlla la P del serbatoio; tali sistemi hanno continua che controlla la P del serbatoio; tali sistemi hanno T comprese tra 125 e 225°CT comprese tra 125 e 225°C

2.2. sistemi a vapore dominante sistemi a vapore dominante → il vapore è la fase → il vapore è la fase dominante che controlla la P del serbatoio; sono sistemi ad dominante che controlla la P del serbatoio; sono sistemi ad alta Talta T

Sistemi geopressurizzati Sistemi geopressurizzati → sono sistemi chiusi, privi di → sono sistemi chiusi, privi di alimentazione e ad alta T ( 200°C)alimentazione e ad alta T ( 200°C)

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Sistemi HDR Sistemi HDR (Hot Dry Rock) (Hot Dry Rock) → caratterizzati dall’assenza di → caratterizzati dall’assenza di circolazione di fluidi geotermici, per la mancanza o circolazione di fluidi geotermici, per la mancanza o inefficienza del serbatoioinefficienza del serbatoio

Fig. 3 Fig. 3 Schema di un possibile Schema di un possibile

progetto HDR: il pozzo a destraprogetto HDR: il pozzo a destra

inietta acqua ad alta inietta acqua ad alta pressione,che pressione,che

frattura le rocce calde e crea il frattura le rocce calde e crea il

serbatoio artificiale; il pozzo a serbatoio artificiale; il pozzo a

sinistra estrae il fluido che si èsinistra estrae il fluido che si è

riscaldato circolando attraverso riscaldato circolando attraverso le le

fratturefratture

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Sistemi EGS Sistemi EGS (Enhanced Geotermal Sistems) (Enhanced Geotermal Sistems) → sistemi → sistemi geotermici in cui si aumenta la permeabilità di rocce già geotermici in cui si aumenta la permeabilità di rocce già parzialmente fratturateparzialmente fratturate

In base alla loro potenziale utilizzazione, distinguiamo inoltre:In base alla loro potenziale utilizzazione, distinguiamo inoltre: Risorse a bassa entalpia: Risorse a bassa entalpia: con T con T < 125°C< 125°C Risorse a media entalpia: Risorse a media entalpia: con T comprese tra 125 e 225 °Ccon T comprese tra 125 e 225 °C Risorse ad alta entalpia: Risorse ad alta entalpia: con T > 225°C con T > 225°C

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MANIFESTAZIONI SUPERFICIALIMANIFESTAZIONI SUPERFICIALI

Fig.4 Fig.4 Soffioni, fumarole, sorgenti calde geysersSoffioni, fumarole, sorgenti calde geysers

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Le leggi che regolano la convezione dei fluidi sono alla base del Le leggi che regolano la convezione dei fluidi sono alla base del meccanismo dei sistemi geotermicimeccanismo dei sistemi geotermici

Fig. 5Fig. 5 Modello di funzionamento di un sistema geotermico Modello di funzionamento di un sistema geotermico

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VULCANOLOGIA E GEOTERMIAVULCANOLOGIA E GEOTERMIA

Elementi vulcanologici importanti nelle aree geotermiche sono:Elementi vulcanologici importanti nelle aree geotermiche sono: DuomiDuomi Strutture vulcaniche formatesi per interazioni acqua-Strutture vulcaniche formatesi per interazioni acqua-

magmamagma Crateri di esplosione freaticaCrateri di esplosione freatica

I metodi di indagine geologici sono importantissimi! I metodi di indagine geologici sono importantissimi!

Essi comprendono studi di: geochimica, tettonica, mineralogia, Essi comprendono studi di: geochimica, tettonica, mineralogia, petrografia, idrogeologia e stratigrafiapetrografia, idrogeologia e stratigrafia

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SFRUTTAMENTO DELLE RISORSE SFRUTTAMENTO DELLE RISORSE GEOTERMICHEGEOTERMICHE

Lo sfruttamento del calore terrestre è noto sin dai tempi più Lo sfruttamento del calore terrestre è noto sin dai tempi più antichi per scopi molto semplici: cottura di cibo, scopi antichi per scopi molto semplici: cottura di cibo, scopi curativi, balneologia, riscaldamento di edifici termali e curativi, balneologia, riscaldamento di edifici termali e abitazioneabitazione

Fig.6 Fig.6 Dipinto con antichi romani in una sorgente termaleDipinto con antichi romani in una sorgente termale

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Nel XIX sec inizia lo sfruttamento dell’energia geotermica a Nel XIX sec inizia lo sfruttamento dell’energia geotermica a scala industriale nell’area di Larderello (Toscana).scala industriale nell’area di Larderello (Toscana).

Proprio a Larderello il 4 Luglio 1904 viene fatto il primo Proprio a Larderello il 4 Luglio 1904 viene fatto il primo tentativo di produrre elettricità dall’energia geotermicatentativo di produrre elettricità dall’energia geotermica

Fig.7 Fig.7 Produzione, per la prima volta, di energia geotermicaProduzione, per la prima volta, di energia geotermica

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Fig. 8Fig. 8 Schema di un impianto geotermico a ciclo binario Schema di un impianto geotermico a ciclo binario

 

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Attualmente le risorse geotermiche sono sfruttate per produrre Attualmente le risorse geotermiche sono sfruttate per produrre elettricità e per usi diretti del calore, quali:elettricità e per usi diretti del calore, quali:

riscaldamento di quartieri cittadini e di singole abitazioniriscaldamento di quartieri cittadini e di singole abitazioni riscaldamento di serreriscaldamento di serre acquacolturaacquacoltura agricolturaagricoltura processi termici industrialiprocessi termici industriali funzionamento di pompe di calorefunzionamento di pompe di calore balneologia balneologia

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Tab.1 Tab.1 Potenza elettrica di fonte geotermica installata nel mondo negli anniPotenza elettrica di fonte geotermica installata nel mondo negli anni

1995-2005 1995-2005

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In Italia sono attualmenteIn Italia sono attualmente operative 32 centrali geotermiche che operative 32 centrali geotermiche che producono elettricità sfruttando il vapore naturale: tutti gli producono elettricità sfruttando il vapore naturale: tutti gli impianti si trovano in Toscanaimpianti si trovano in Toscana

Fig. 9 Fig. 9 La Toscana e LarderelloLa Toscana e Larderello

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Lo sfruttamento delle risorse geotermiche in Italia è ancora Lo sfruttamento delle risorse geotermiche in Italia è ancora piuttosto scarso se si considera l’elevata potenzialità geotermica piuttosto scarso se si considera l’elevata potenzialità geotermica del nostro paese, che è uno dei più ricchi di risorse geotermiche del nostro paese, che è uno dei più ricchi di risorse geotermiche

Si calcola, infatti, che solo con i sistemi a vapore dominante Si calcola, infatti, che solo con i sistemi a vapore dominante presenti in Toscana e Lazio si potrebbero produrre oltre 5 mila presenti in Toscana e Lazio si potrebbero produrre oltre 5 mila miliardi di KWhmiliardi di KWh

Anche a livello mondiale la geotermia può dare un contributo Anche a livello mondiale la geotermia può dare un contributo importante alla produzione di energia: le riserve note sono importante alla produzione di energia: le riserve note sono stimate in 50 mila miliardi di KWhstimate in 50 mila miliardi di KWh

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Con le adeguate tecnologie, la produzione di energia elettrica da Con le adeguate tecnologie, la produzione di energia elettrica da energia geotermica è quasi in assoluto la più ecologicamente energia geotermica è quasi in assoluto la più ecologicamente compatibile compatibile → permette di risparmiare annualmente 265 milioni → permette di risparmiare annualmente 265 milioni di barili di petrolio e di evitare di immettere nell’atmosfera 115 di barili di petrolio e di evitare di immettere nell’atmosfera 115 milioni di tonnellate di CO2milioni di tonnellate di CO2

Inoltre, le risorse geotermiche rappresentano una sorgente Inoltre, le risorse geotermiche rappresentano una sorgente energetica continua nel tempoenergetica continua nel tempo!!

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L’ESEMPIO DELL’ISLANDAL’ESEMPIO DELL’ISLANDA

Le risorse geotermiche sono usate per generare elettricità e per Le risorse geotermiche sono usate per generare elettricità e per usi diretti del calore, tra questi:usi diretti del calore, tra questi:

riscaldamento di ambientiriscaldamento di ambienti

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scioglimento di ghiaccio e neve sui marciapiediscioglimento di ghiaccio e neve sui marciapiedi

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riscaldamento di serre……ecc.riscaldamento di serre……ecc.

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