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Consorzio COMETAUNIONE EUROPEA

Dott. Salvatore Giammanco

Dott. Ing. Danilo Reitano

Geotermia e sistemi Grid: soluzioni proposte

Energia geotermica

• Il dato di fatto fisico su cui si basa la geotermia è che la temperatura della Terra aumenta con la profondità (gradiente geotermico) mediamente di circa 3°C ogni 100 metri, ma la distribuzione di energia termica e il flusso di calore, a parità di profondità, sono molto variabili e dipendono dalle condizioni geodinamiche e geologico-strutturali

• in zone tettonicamente attive (quali le zone vulcaniche) il gradiente geotermico può essere oltre 20 volte maggiore di quello medio

• in zone tettonicamente poco o per niente attive, il gradiente geotermico è invece normale

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Energia geotermica

• Poiché il vettore che permette lo scambio termico con la massima efficacia è l’acqua, l’energia termica estraibile dipende non solo dalla presenza di anomalie termiche a profondità modeste, ma anche dalla permeabilità e dalla porosità delle rocce, nonché dal loro grado di saturazione in fluido.

• Riferimenti normativi e classificazione geotermica (Decreto n.22 del

11/02/2010, Art.1 com.2):• sistemi ad alta entalpia (temperature > 150°C)• sistemi a media entalpia (temperature 90°C < T < 150°C)• sistemi a bassa entalpia (temperature T < 90°C).

• La produzione di energia elettrica è attualmente la forma di utilizzazione più importante delle risorse geotermiche ad alta entalpia.

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Definizioni

• Le definizioni che più di adattano a caratterizzare la risorsa sono quella di Greg Reid che la definisce, the “Sleeping Giant” o quella di ”base load production” ossia “ produzione in ogni minuto, in ogni ora, in ogni giorno, per ogni anno”.

• È per questi assunti che tra le energie rinnovabili, l’Unione Europea ha riconosciuto all’utilizzo dell’energia geotermica un valore strategico prioritario per attenuare la dipendenza energetica dai combustibili fossili e le conseguenti immissioni in atmosfera (Parere del Comitato economico e sociale europeo sul tema “Lo sfruttamento dell’energia geotermica – il calore endogeno della Terra – GUUE 2005/C 221/05).

• Anche i sistemi di tipo conduttivo come Rocce Calde Secche (Hot Dry Rock), i sistemi geopressurizzati e i sistemi magmatici, sono stati classificati come zone caratterizzate da “anomalie geotermiche rilevanti”, secondo la definizione della sezione Energia del Comitato Economico e Sociale Europeo

(“Lo sfruttamento dell’energia geotermica – il calore endogeno della terra”, poi adottato in sessione plenaria il 9/2/2005 e pubblicato sulla GUCE C 221 8/9/2005.)

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Energia geotermica:prospettive siciliane

La pressante richiesta energetica degli ultimi anni ha portato alla necessità di ricercare fonti di approvvigionamento diversificate ed in linea con i vincoli imposti dal protocollo di Kyoto. Ciò ha spinto ad una più approfondita valutazione della disponibilità e quantificazione delle risorse energetiche naturali presenti nel nostro Paese. Tra le Regioni d’Italia, la Sicilia è una delle più ricche di risorse naturali rinnovabili e a basso impatto sull’ambiente.

Lo sviluppo recente di impianti di sfruttamento dell’energia solare o di quella eolica testimonia lo sforzo attuato per utilizzare sempre più le energie rinnovabili per lo sviluppo industriale e per attenuare la dipendenza energetica dalle fonti non rinnovabili, ad alto impatto sull’eco-sistema e per lo più di provenienza extra-regionale o addirittura extra-nazionale.

Le aree interessate da presenza di serbatoi geotermici sotterranei sono, in generale, densamente popolate e nel caso della Sicilia, ricadono in distretti turistici di grande attrazione, in molti casi sono anche prossime ad agglomerati di industrie essenzialmente legate alla produzione e commercializzazione di prodotti agro-alimentari.

Catania, Industry day, 30 giugno 2011

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Proiezione della suddivisione della

produzione energetica per tipo di fonte (Fonte IEA)

Proiezione della Domanda di

energia primaria per tipo di fonte

(Fonte IEA)

• In Italia, i primi esperimenti di produzione di energia elettrica, se pur modesta, furono effettuati a Larderello nel 1904, mentre la prima centrale geotermica al mondo entrò in esercizio sempre a Larderello, nel 1913, con produzione di energia elettrica a livello commerciale, con una potenza installata di 250 KWe).

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Schema semplificato di utilizzo combinato di calore ed energia elettrica da fonte geotermica

Applicazioni

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• Le risorse a media e bassa entalpia si prestano ad essere sfruttate per molteplici usi, tra cui le pompe di calore, il termalismo, il riscaldamento ed il condizionamento di ambienti, l’acquacoltura e numerosi impieghi nei settori agricolo ed industriale (lavorazione foraggio, allevamento animali, essiccazione di prodotti agricoli in genere, processi alimentari, riscaldamento serre, lavorazione aggregati cementizi, processi di deidratazione di alimenti, etc.) .

• Tuttavia, lo sviluppo di cicli termodinamici binari utilizzando fluidi a bassa temperatura di vaporizzazione, avvenuto negli anni 70, consente di sfruttare per la produzione di energia elettrica anche fluidi a temperature relativamente basse (85-150°C).

Numerosi sono gli esempi di utilizzo dell’energia geotermica a media entalpia, per il riscaldamento degli edifici, in diverse zone e città d’Italia e d’Europa (Pisa - Ospedale Geotermico, Ferrara, Parigi, Lund, Southampton, Reykiavik).

Conviene?

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Comparazione tra la produzione elettrica da energia geotermica e quella da energia eolica in Italia e in Svezia, da cui si evince che la produzione di energia geotermica in Italia è tre volte più economica rispetto a quella eolica grazie alla differenza in utilizzo ed al prezzo dell’energia

(fonte: Vindkraft till havs: SvD 20100222; Vindkraft i Sverige: www.svenskvindenergi.org/Lthund_januari_2010.pdf)

Impatto

• Lo sfruttamento dell’energia geotermica potrà creare nuove opportunità di sviluppo scientifico/tecnologico, creare nuove opportunità di sviluppo industriale in un campo in rapida espansione e favorire l’apertura di nuovi mercati nel settore dei servizi.

• Non da ultimo, si prospetta la possibilità di creare dei poli di attrazione per capitali pubblico/privati sia in ambito nazionale che internazionale.

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moduli ORC installati nella centrale geotermica di Chena

Hot Springs (USA)

Il Consorzio COMETA

• Per quanto concerne il settore privato, in Sicilia le aziende che hanno rapporti con le Università e con centri di ricerca pubblici e privati sono pochissime. Le realtà industriali di maggiore rilievo sono spesso unità produttive di multinazionali che, anche quando hanno sviluppato collegamenti con il mondo della ricerca, non hanno comunque originato significativi trasferimenti di tecnologia e di Know-how al tessuto delle imprese locali. Di contro, il sistema scientifico della Sicilia è costituito da un buon numero di strutture di ricerca (pari al 31% del totale della rete meridionale), spesso di piccola dimensione (ad eccezione degli atenei universitari), ma di elevato livello, concentrate prevalentemente nei poli di Palermo, Messina e Catania. La maggior parte di tale sistema è costituita da istituti e dipartimenti universitari, con una concentrazione di strutture accademiche che è la più elevata di tutto il Mezzogiorno.

• Il 92,3% delle imprese ha introdotto innovazioni tecnologiche negli ultimi cinque anni (fonte dell’Osservatorio dell’Economia Siciliana del BdS.) Non sempre tali innovazioni hanno comportato il riposizionamento delle imprese nei confronti della concorrenza.

• Il Consorzio COMETA diventa quindi punto di contatto tra Università, Enti di Ricerca e PMI nello sviluppo di un e-infrastruttura di elevato livello tecnologico volta a colmare la sempre crescente richiesta di scambio di tecnologia e know how, di sistema di gestione di cloud. Grid e HPC computing.

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Il ruolo del Consorzio COMETA

• L’obbiettivo è quello di creare un insediamento orientato alla scienza ed alla tecnologia nel campo della ricerca e sfruttamento dell'energia geotermica, che sia in grado di recuperare il ritardo in termini di dotazione delle risorse investite in R&S, di capitale umano di eccellenza e di propensione delle imprese ad intraprendere strategie di innovazione.

• Ancora una volta l’esempio del Consorzio COMETA è quello di mettere insieme le migliori realtà sia nel campo degli enti di ricerca specializzati in varie discipline scientifiche e delle Università, sia tra aziende private in grado di sostenere e sviluppare la parte tecnologico-applicativa di tale ricerca.

• Questa parte comprende l'effettuazione di perforazioni profonde per sondaggi e successivo sfruttamento dei fluidi geotermici, la costruzione di infrastrutture ed impianti di estrazione e trasporto del calore geotermico e sua eventuale trasformazione in energia elettrica, e non ultima la valutazione dell'impatto ambientale delle attività che verranno di volta in volta effettuate ed eventuale bonifica dei siti dove tali attività saranno svolte.

• In particolare le attività del Consorzio sono orientate alla:

o gestione dell’enorme mole di dati prodotta dalle attività di ricerca e di esplorazione condotte nei siti prescelti

o alla modellazione dei sistemi di sfruttamento dell’energia così ottenutao alla gestione dei sistemi di controllo e monitoraggio delle struttureo alla mitigazione dell’impatto ambientale delle centrali geotermiche che saranno realizzate

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• Grandi potenzialità offerte dalla geotermia per la produzione di energia elettrica e/o calore.

• Sistemi di calcolo avanzato per l’ottimizzazione dei flussi, del calore prodotto, del controllo dei processi industriali connessi

Conclusioni