Energia geotermica

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ENERGIA GEOTERMICA

LA TERRA È COSTITUITA DA UN NUCLEO CALDO (6.000°C) DI ELEVATISSIMA DENSITÀ (11

g/cm3) SUDDIVISO IN NUCLEO INTERNO ED ESTERNO, CIRCONDATO DA UN MANTELLO DI

CIRCA 3.000 km DI SPESSORE. IL TRATTO PIÙ ESTERNO, CHIAMATO CROSTA

TERRESTRE, HA UNO SPESSORE DI CIRCA 35 km IN CORRISPONDENZA DEI CONTINENTI E DI 5 km OVE INSISTONO GLI OCEANI.

IL CALORE DISPERSO IN QUESTO STRATO È GENERATO

DAL DECADIMENTO RADIOATTIVO DI ALCUNI ELEMENTI

(238U, 235U, 232TH, 40K, CON TEMPI DI DIMEZZAMENTO

NELL’ORDINE DEL MILIARDO DI ANNI) E DALLA RISALITA DI CALORE DAGLI STRATI PIÙ INTERNI CHE DIVIENE

PREDOMINANTE NEI PRESSI DEGLI ASSOTTIGLIAMENTI

DELLA CROSTA STESSA.

LA CROSTA TERRESTE È SUDDIVISA IN ZOLLE (O

PLACCHE) GALLEGGIANTI SUL MANTELLO A CAUSA

DELLA LORO MINORE DENSITÀ (2,7-3,0 g/cm3 CONTRO I 3,3 g/cm3) IN MOVIMENTO RECIPROCO (TETTONICA A ZOLLE).

Corso di TEFE – A.A. 2010-2011 Ing. Nicola Graniglia PhD – [email protected]

MOSAICO DI PLACCHE E PRINCIPALI SISTEMI GEOTERMICI (BOWEN, 1989)


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FENOMENI GEOTERMICI

NELLE ZONE DI SUBDUZIONE E NEI PRESSI DELLE FESSURAZIONI SI HANNO RISALITE DI MAGMA DIRETTAMENTE DAL MANTELLO E CONSEGUENTE FORMAZIONE DI ATTIVITÀ

VULCANICA. I VULCANI, UNA VOLTA TERMINATO IL CICLO ATTIVO, LASCIANO IL CAMPO

AD UNA SERIE DI FENOMENI SECONDARI OVE NON SI HA PIÙ FUORIUSCITA DI LAVA MA

SUSSISTONO DELLE ZONE DI ANOMALIA TERMICA CHE SI MANIFESTANO SOTTOFORMA

DI FLUIDI BOLLENTI (GEYSER, SORGENTI CALDE, SOFFIONI).



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I SISTEMI GEOTERMICI

IL NORMALE GRADIENTE DI TEMPERATURA CHE SI OSSERVA PROCEDENDO VERSO

L’INTERNO DELLA CROSTA TERRESTRE È DI 3°C/100 m; QUANDO TALE GRADIENTE

È PIÙ MARCATO SIAMO IN PRESENZA DELLE AREE DI ANOMALIA TERMICA OVE SI

HA ACCUMULO DI ENERGIA, OVVERO DI SISTEMI GEOTERMICI.

LE AREE TERMICAMENTE ANOMALE SONO MOLTO PIÙ ESTESE DI QUELLE

ATTUALMENTE COLTIVATE AD USI ENERGETICI (CAMPI GEOTERMICI).

LA CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI GEOTERMICI È LA SEGUENTE:

• SISTEMI IDROTERMALI

• SISTEMI GEOPRESSURIZZATI

• ROCCE CALDE SECCHE

• SISTEMI MAGMATICI


I SISTEMI IDROTERMALI

COSTITUISCONO IL CASO PIÙ FREQUENTE. SI POSSONO MANIFESTARE IN DIVERSE

FORME A SECONDA DELLA TEMPERATURA DEL FLUIDO E DELLE SUE

CARATTERISTICHE CHIMICHE (CONCENTRAZIONE DI SALI, ACIDITÀ, PRESENZA DI

GAS). LA SORGENTE DI CALORE È UN’INTRUSIONE MAGMATICA).

I SISTEMI IDROTERMALI SONO I PIÙ UTILIZZATI SIA NELLA PRODUZIONE DI ENERGIA

ELETTRICA CHE NEGLI IMPIEGHI DIRETTI.

SI DISTINGUONO IN DUE GRUPPI:

• SERBATOI AD ACQUA DOMINANTE

• SERBATOI A VAPORE DOMINANTE


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I SISTEMI IDROTERMALISERBATOI AD ACQUA DOMINANTE

I SERBATOI AD ACQUA DOMINANTE PRODUCONO FLUIDI COSTITUITI DA ACQUA IN

FASE LIQUIDA OPPURE MISCELE DI ACQUA E VAPORE. NEL SERBATOIO È

PRESENTE ACQUA A TEMPERATURA E PRESSIONE ELEVATE.

POSSONO ESSERE SUDDIVISI IN DUE TIPI: SISTEMI AD ACQUA CALDA E SISTEMI A VAPORE UMIDO.

I PRIMI SONO QUELLI A TEMPERATURA PIÙ BASSA, L’ACQUA CHE RAGGIUNGE LA

SUPERFICIE HA TEMPERATURE TRA I 30 ED I 100°C. IN PROFONDITÀ SI HANNO

TEMPERATURE SUPERIORI COMUNQUE SEMPRE INFERIORI A QUELLA DI

EBOLLIZIONE ALLA PRESSIONE ALLA QUALE L’ACQUA VIENE A TROVARSI.

NEI SECONDI, IL SERBATOIO PRESENTA UNA COPERTURA CON ROCCE IMPERMEABILI CHE OSTACOLANO IL FLUSSO VERSO LA SUPERFICIE E METTONO IL

SISTEMA IN PRESSIONE. L’ACQUA SALE VERSO LA SUPERFICIE INCONTRANDO

PRESSIONI SEMPRE PIÙ BASSE, ALLA RAPIDA CADUTA DI PRESSIONE NON NE

CORRISPONDE UNA DI TEMPERATURA, SINO A QUANDO LA TENSIONE DI VAPORE

DEL LIQUIDO RAGGIUNGE IL VALORE DELLA PRESSIONE SOVRASTANTE

PRODUCENDO L’EBOLLIZIONE (FLASH): IN SUPERFICIE ARRIVA UNA MISCELA DI

ACQUA E VAPORE. SORGENTI BOLLENTI E GEYSER NE SONO MANIFESTAZIONI TIPICHE.


I SISTEMI IDROTERMALISERBATOI A VAPORE DOMINANTE

I SERBATOI A VAPORE DOMINANTE (ANCHE CHIAMATI A VAPORE SECCO O

SURRISCALDATO) SONO SIMILI AI PRECEDENTI E HANNO UNA COPERTURA DEL

SERBATOIO CON ROCCE IMPERMEABILI. ACQUA E VAPORE COESISTONO MA IL

VAPORE È LA FASE CONTINUA E PREVALENTE (ARRIVANDO A SUPERARE IL 98% DELLA MASSA TOTALE DEL FLUIDO) E GENERA LA PRESSIONE A LIVELLO DEL

SERBATOIO CHE, PERTANTO, SI MANTIENE COSTANTE CON LA PROFONDITÀ.

IL VAPORE SATURO UMIDO, MESCOLATO AD ANIDRIDE CARBONICA E IDROGENO

SOLFORATO A TEMPERATURE DI CIRCA 200-400°C NEL SERBATOIO, SALENDO IN

SUPERFICIE ATTRAVERSO LE ROCCE DIVIENE VAPORE SURRISCALDATO ED ESCE

CON ELEVATE PRESSIONI (ANCHE 5-10 BAR) E GRANDI TEMPERATURE (OLTRE 250°C). ESSENDO IL VAPORE LA FASE CON VALORE ENERGETICO PIÙ ELEVATO E

NON RICHIEDENDO L’ELIMINAZIONE DEL LIQUIDO, QUESTI SISTEMI

RAPPRESENTANO LA RISORSA PIÙ RICERCATA PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA

ELETTRICA.


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I SISTEMI GEOPRESSURIZZATI

SI TROVANO IN BACINI SEDIMENTARI DOVE LA SEDIMENTAZIONE È STATA

RELATIVAMENTE RAPIDA E SENZA ESPULSIONE DEI FLUIDI INTERSTIZIALI (CHE SI

POSSONO TROVARE SINO A PROFONDITÀ DI 4-6 km).

LA PRESSIONE DEL SISTEMA PUÒ ARRIVARE A VALORI SUPERIORI A 100 MPa(1.000 atm).

LE AREE INTERESSATE DA QUESTO TIPO DI FENOMENO POSSONO ESSERE

ANCHE MOLTO ESTESE. LA NECESSITÀ DI SPINGERSI SEMPRE PIÙ IN

PROFONDITÀ PER LA RICERCA DI NUOVI GIACIMENTI DI IDROCARBURI HA

PORTATO ALLA SCOPERTA DI SERBATOI GEOPRESSURIZZATI IN TUTTO IL

MONDO.

L’ELEMENTO CHE NE LIMITA LO SFRUTTAMENTO PER LA PRODUZIONE DI

ENERGIA ELETTRICA VA RICERCATO NELLA SCARSA CAPACITÀ DI MANTENERE

COSTANTI LE PORTATE DI FLUIDO SE NON REGOLANDOLE SU VALORI TROPPO

BASSI PER ESSERE ECONOMICAMENTE CONVENIENTI.


I SISTEMI SISTEMI GEOTERMICI A SECCO (HOT DRY ROCKS)

LE ROCCE CALDE SECCHE (200-400°C) POSSONO TROVARSI IN SISTEMI A BASSA PERMEABILITÀ, NEI QUALI SI È INTRUSO UN CORPO MAGMATICO O NEL CORPO MAGMATICO STESSO, IN FASE DI RAFFREDDAMENTO AVANZATO.

LE ROCCE POSSONO ESSERE “COLTIVATE” IMMETTENDO ACQUA DOPO AVER CREATO IDONEI SERBATOI ARTIFICIALI NEL SOTTOSUOLO O DOPO AVERLI “STIMOLATI” FESSURANDO LE ROCCE POMPANDO ACQUA A PRESSIONE MOLTO ELEVATA.

SCHEMA DI IMPIANTO E DI CIRCOLAZIONE DI FLUIDI (GRISBY ET AL., 1989)


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IMPIEGO DELLA RISORSA GEOTERMICA

SISTEMI GEOTERMICI AD ALTA ENTALPIA: PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA

ELETTRICA (USI INDIRETTI), È IL PRINCIPALE IMPIEGO DELLA FONTE GEOTERMICA

MA NON L’UNICO.

SISTEMI GEOTERMICI A MEDIA ENTALPIA: PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA TERMICA E/O ELETTRICA (USI CIVILI O PER L’IMPIEGO IN PROCESSI INDUSTRIALI).

SISTEMI GEOTERMICI A BASSA ENTALPIA: PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA

TERMICA (USI DIRETTI) PER IL RISCALDAMENTO/RAFFRESAMENTO CIVILE

MEDIANTE L’USO DI SONDE GEOTERMICHE E SPECIFICI IMPIANTI.



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IMPIANTI GEOTERMOELETTRICI

AI FINI DELLA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA LA MATERIA PRIMA È IL

VAPORE: PER QUESTA RAGIONE I CAMPI A VAPORE DOMINANTE SONO I PIÙ

PREGIATI. IN ESSI IL VAPORE PUÒ ESSERE INVIATO DIRETTAMENTE ALLA TURBINA,

DOPO AVER RISOLTO EVENTUALI PROBLEMI CAUSATI DALLA PRESENZA DI SOSTANZE AGGRESSIVE, CON CENTRALI COSTITUITE SEMPLICEMENTE DAL

GRUPPO TURBINA-GENERATORE, CON SCARICO LIBERO IN ATMOSFERA.

I CICLI IMPIEGANTI FLUIDI GEOTERMICI A VAPORE DOMINANTE SONO TRE:

• FLASH SINGOLO SENZA CONDENSAZIONE (SINGLE FLASH NON CONDENSING)

• FLASH SINGOLO CON CONDENSAZIONE (SINGLE FLASH CONDENSING)

• DOPPIO FLASH CON CONDENSAZIONE (DUAL FLASH CONDENSING)


IMPIANTI A FLASH SINGOLO SENZA CONDENSAZIONE

NEL SEPARATORE AVVIENE L’EBOLLIZIONE (FLASH), IL FLUIDO GEOTERMICO SI

DIVIDE IN VAPORE, INVIATO IN TURBINA, E COMPONENTE LIQUIDA, CHE VIENE

REINIETTATA.

ALL’USCITA DELLA TURBINA IL VAPORE ED I GAS DI SCARICO SONO LIBERATI

DIRETTAMENTE IN ATMOSFERA (BACKPRESSURE) ATTRAVERSO UN CAMINO

DOTATO DI SILENZIATORE.

L’ESTRAZIONE DI CALORE NON È OTTIMIZZATA, TUTTAVIA SI HA IL VANTAGGIO DI

UNA RAPIDA INSTALLAZIONE A COSTI RELATIVAMENTE CONTENUTI. IN PRESENZA

DI UN’ELEVATA PERCENTUALE (10-15% IN PESO) NEL FLUIDO GEOTERMICO DI GAS

INCONDENSABILI, POSSONO RAPPRESENTARE LA SOLUZIONE OTTIMALE.


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IMPIANTI A FLASH SINGOLO CON CONDENSAZIONE

I GAS DI SCARICO SONO INVIATI TRAMITE IMPIANTO A TENUTA AD UN

CONDENSATORE CHE, PROVOCANDONE LA LIQUEFAZIONE PER MEZZO DI PIOGGIA

DI ACQUA FREDDA, CREA UNA DEPRESSIONE IN TURBINA.

L’AGGIUNTA DI UN CONDENSATORE RADDOPPIA LA POTENZA DELL’IMPIANTO A PARITÀ DI CONSUMO DI VAPORE E, CONTEMPORANEAMENTE, AUMENTA

COMPLESSITÀ E COSTI.

L’AUMENTO DI EFFICIENZA È DOVUTO AL FATTO CHE IL VAPORE VIENE FATTO

ESPANDERE NELLA TURBINA DALLA DEPRESSIONE DEL CONDENSATORE,

MANTENUTO POCO AL DI SOTTO DI 0,1 BAR.

L’ACQUA VIENE QUINDI INVIATA ALLA TORRE DI RAFFREDDAMENTO. SPESSO VI ÈUN SISTEMA DI ESTRAZIONE A DOPPIO STADIO PER LA RIMOZIONE DEI GAS

INCONDENSABILI DAL CONDENSATORE, COSTITUITO DA TUBI DI VENTURI CHE

IMPIEGANO LA PRESSIONE DEL VAPORE PER PRODURRE VUOTO IN GRADO DI

ESTRARRE GAS. IL GETTO IN USCITA DAGLI EIETTORI VIENE A SUA VOLTA

CONDENSATO.


LA COMPONENTE GASSOSA PUÒ ESSERE SOTTOPOSTA ALL’ABBATTIMENTO

DELL’H2S CON UNO DEI SISTEMI DISPONIBILI PER POI ESSERE INVIATA ALLA

TORRE DI RAFFREDDAMENTO PER LA DISPERSIONE IN ARIA.

IN ALTERNATIVA AGLI EIETTORI, POSSONO ESSERE INSTALLATI UNO O PIÙ

COMPRESSORI CENTRIFUGHI. I COSTI DI ISTALLAZIONE E DI ESERCIZIO DEI

SISTEMI DI ESTRAZIONE DEI GAS VENGONO RECUPERATI ATTRAVERSO UNA

RIDUZIONE DEI CONSUMI DI VAPORE A PARITÀ DI ENERGIA PRODOTTA.


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IMPIANTI A DOPPIO FLASH

GLI IMPIANTI A DOPPIO FLASH PERMETTONO UNA MIGLIORE UTILIZZAZIONE

DELL’ENERGIA DA UN PUNTO DI VISTA TERMODINAMICO, PRESENTANO DUE

SEPARATORI IN SERIE CHE LAVORANO RISPETTIVAMENTE A PRESSIONE PIÙ

ALTA (5–7 BAR) E PIÙ BASSA (2 BAR); NEL SECONDO VIENE PRODOTTO NUOVO VAPORE CHE VIENE INVIATO AD UN’ALTRA TURBINA CON INCREMENTO DI

ENERGIA PRODOTTA SUPERIORE AL 50%.

SPESSO QUESTI IMPIANTI PRESENTANO UN SISTEMA DI ELIMINAZIONE DEI GAS

INCONDENSABILI DAL CONDENSATORE CHE VENGONO EMESSI IN ATMOSFERA

PREVIO ABBATTIMENTO DEGLI INQUINANTI.


SCHEMA DI IMPIANTO TIPO

TURBINA – CONSENTE LA TRASFORMAZIONE DELL'ENERGIA DEL VAPORE (PRESSIONE) IN ENERGIA MECCANICA

ALTERNATORE - L'ENERGIA MECCANICA VIENETRASFORMATA IN ENERGIA ELETTRICA

TRASFORMATORE - INNALZA IL VALORE DELLA TENSIONE E LA IMMETTE NELLA RETE DI DISTRIBUZIONE

POZZI DI ESTRAZIONE – CONSENTONO DI ESTRARRE I FLUIDI GEOTERMICI

CONDENSATORE - IL VAPORE VIENE CONDENSATO DALL'ACQUA FREDDA PROVENIENTE DALLA TORRE DI REFRIGERAZIONE E DISTRIBUITA DA UGELLI SPRUZZATORI. L'ACQUA DI CONDENSA VIENE RACCOLTA IN UNA ZONA DETTA "POZZO CALDO"

POMPA - ESTRAE L’ACQUA DI CONDENSA DAL POZZO CALDO E LA INVIA ALLA TORRE DI RAFFREDDAMENTO

TORRE DI RAFFREDDAMENTO – AL SUO INTERNO L’ACQUA DI CONDENSA CEDE CALORE ALL'ATMOSFERA E LA SUA TEMPERATURA SI ABBASSA PER RICOMINCIARE IL CICLO NEL CONDENSATORE

POZZI DI REINIEZIONE – L'ACQUA DI SCARICO VIENEREINIETTATA IN PROFONDITÀ NEL SERBATOIO, MANTENENDO COSÌ LA PRESSIONE DEL SERBATOIO ED EVITANDO L'INQUINAMENTO DI FALDE O CORSI D'ACQUA IN SUPERFICIE


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CAPACITÀ DEGLI IMPIANTI

TEMPERATURA E FLUSSO DI FLUIDO NECESSARI PER SVILUPPARE LA POTENZA DI 1 MWe(SHULMAN, 1995; LAZZERI ET AL., 1995)

TEMPERATURA DEL FLUIDO[°C]

FLUSSO IN ARRIVO[t/ora]

POTENZA SVILUPPATA[MWe]

190 7,5 1170 98 1150 138 1130 233 1

IN PASSATO SI CONSIDERAVANO SFRUTTABILI FLUIDI CON TEMPERATURE DI ALMENO 177°C (TEMPERATURA MINIMA PER LA PRODUZIONE DEL VAPORE), LA

MODERNA TECNOLOGIA SI È SVILUPPATA IN MODO DA CONSENTIRE LO

SFRUTTAMENTO DI FLUIDI A PIÙ BASSA TEMPERATURA.

CON QUESTI IMPIANTI SI PRODUCE ENERGIA ELETTRICA DA FLUIDI A BASSA

ENTALPIA. UNA POSSIBILITÀ SAREBBE UTILIZZARE ACQUA A TEMPERATURE

MINORI DI 100°C, CIÒ COMPORTEREBBE GRANDI CONSUMI: ANCHE 400 kg/kWh.

A PARITÀ DI CONDIZIONI DI IMPIANTO, UN FLUIDO PIÙ FREDDO, E QUINDI CON

MINOR CONTENUTO CALORICO, DOVRÀ ESSERE FATTO AFFLUIRE CON MAGGIORE

PORTATA PER SVILUPPARE LA STESSA POTENZA.


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CONSUMO DI FLUIDO PER PRODURRE 1 kWh (SOMMARUGA E VERDINI, 1995)

IN GENERALE PER PRODURRE UN kWh DI ENERGIA ELETTRICA OCCORRONO IN UN

MODERNO IMPIANTO CIRCA 2.200 kCal (PARI A 0,314 kg DI CARBONE) CON UN

CONSUMO DI FLUIDO DIVERSO A SECONDA DEL TIPO DI IMPIANTO.

TIPO DI FLUIDO TIPO DI IMPIANTO CONSUMO[kg/kWh]

VAPORE SECCO CONDENSAZIONE 6-9

VAPORE SECCO SCARICO LIBERO 12-15

MISCELA ACQUA/VAPORE SINGOLO FLASH 40-80

MISCELA ACQUA/VAPORE DOPPIO FLASH 30-60

MISCELA ACQUA/VAPORE CICLO BINARIO (BASSA ENTALPIA) 80-300


PROBLEMI TECNOLOGICI

NELL’AMBITO DELLE VALUTAZIONI INERENTI AD UN PIÙ RAZIONALE

SFRUTTAMENTO DELLE RISORSE GEOTERMICHE ED ALL’EFFETTIVA FATTIBILITÀ

DEI PROGETTI, OCCORRE ANCHE AVERE PARTICOLARE RIGUARDO AI DANNI CHE

POSSONO ESSERE PRODOTTI ALLE COMPONENTI IMPIANTISTICHE, NEL CORSO DEL LORO ESERCIZIO, DOVUTI ALLA NATURA CHIMICO-FISICA DEI FLUIDI

GEOTERMICI.

I DUE PRINCIPALI PROBLEMI CHIMICI E METALLURGICI RIGUARDANO I FENOMENI

DI CORROSIONE DEI MATERIALI E DI EUTROFIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI DOVUTI AL

TRASPORTO IN SUPERFICIE DA PARTE DEL FLUIDO GEOTERMICO DI UNA SERIE DI

COMPOSTI MINERALI CHE PERMETTONO LO SVILUPPO DI GRUPPI MICROBICI A VOLTE COMPLETAMENTE DIVERSI FRA LORO.


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PROBLEMI TECNOLOGICILA CORROSIONE

LA CORROSIONE MICROBICA PUÒ MANIFESTARSI IN DUE FORME FONDAMENTALI:

DIRETTA ED INDIRETTA.

NELLA CORROSIONE DI TIPO DIRETTO IL SUBSTRATO È PARTE INTEGRANTE DEL

METABOLISMO MICROBICO. AD ESEMPIO, IL FERRO, IN PARTICOLARI CONDIZIONI, VIENE UTILIZZATO ALLO STATO RIDOTTO ED OSSIDATO BATTERIOLOGICAMENTE.

TALE REAZIONE VITALE PER QUESTI MICRORGANISMI, IN QUANTO FONTE DI

ENERGIA LIBERA, PORTA ALLA FORMAZIONE DI OSSIDI (RUGGINE).

NELLA CORROSIONE DI TIPO INDIRETTO INVECE, IL MATERIALE VIENE ATTACCATO

DAI METABOLITI MICROBICI ED IL SUBSTRATO NON PARTECIPA CHE

CASUALMENTE ED INDIRETTAMENTE AL METABOLISMO MICROBICO. È IL CASO DEI SOLFOBATTERI CHE PRODUCONO ACIDO SOLFORICO DALLO ZOLFO MOLECOLARE

CHE ATTACCA INDISTINTAMENTE TUTTI I MATERIALI CON I QUALI VIENE A

CONTATTO CHE REAGISCONO CON TALE ACIDO.


PROBLEMI TECNOLOGICIIL FOULING MICROBICO

CONSISTE IN UNO SVILUPPO DI MICRORGANISMI, SENZA CHE I MATERIALI

VENGANO SOSTANZIALMENTE CORROSI, MA CON GENERAZIONE DI UNA MASSA

ORGANICA CHE VIENE A COSTITUIRE UN SERIO INCONVENIENTE PER IL

REGOLARE FUNZIONAMENTO DI MACCHINE ED IMPIANTI.


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BARRIERE ALLO SVILUPPO DELLA GEOTERMIA

LE GRANDI POTENZIALITÀ DI SVILUPPO DELL’ENERGIA GEOTERMICA POSSONO

TROVARE UN LIMITE NELLA SENSIBILITÀ MATURATA DALLE COMUNITÀ LOCALI

SULLE QUESTIONI DI IMPATTO AMBIENTALE.

L’IMPATTO AMBIENTALE NELL’UTILIZZO DI ENERGIA GEOTERMICA DEVE RIFERIRSI SIA AGLI EFFETTI TOSSICI SULLE FORME BIOTICHE DA PARTE DI ELEMENTI E

COMPOSTI CONTENUTI NEI FLUIDI PORTATI IN SUPERFICIE, CHE AGLI EFFETTI DI

TIPO GEOFISICO E GEOLOGICO.

QUELLA GEOTERMICA È UNA RISORSA (PARZIALMENTE) RINNOVABILE AD IMPATTO

AMBIENTALE NON NULLO. A PARTE L’IMPATTO SUL PAESAGGIO, GLI EFFETTI

SULL’AMBIENTE SONO DOVUTI AI COSTITUENTI DEI FLUIDI GEOTERMICI ED A

POSSIBILI FENOMENI DI SUBSIDENZA E SISMICITÀ INDOTTI DALLO SFRUTTAMENTO DEI CAMPI.

CIÒ IMPONE DI SCIOGLIERE IL NODO DELLA COMPATIBILITÀ TRA SVILUPPO DELLA

GEOTERMIA E TUTELA AMBIENTALE, È QUINDI INDISPENSABILE UNA VALUTAZIONE

COSTI/BENEFICI ALLARGATA AGLI ASPETTI SOCIO-ECONOMICI ED AMBIENTALI

OLTRE CHE A QUELLI PURAMENTE TECNICI E FINANZIARI.


BARRIERE ALLO SVILUPPO DELLA GEOTERMIAEFFETTI SULL’AMBIENTE

I FLUIDI GEOCHIMICI SONO ESSENZIALMENTE COMPOSTI DA ACQUA CALDA,VAPORE E DA UNA MINIMA PERCENTUALE DI GAS NON CONDENSABILI, CHE VARIA AMPIAMENTE DA ZONA A ZONA.

TALE PORZIONE È COSTITUITA PREVALENTEMENTE DA CO2 E H2S, MA POSSONO ESSERE PRESENTI ANCHE PICCOLE QUANTITÀ DI CH4, N2, H2, NH3, H3BO3 E TRACCE DI ELEMENTI RADIOATTIVI.

IN BASE A TALE COMPOSIZIONE CHIMICO-FISICA, GLI EFFETTI AMBIENTALI CHE SI SONO MANIFESTATI POSSONO ESSERE INDIVIDUATI E RAGGRUPPATI NELLE SEGUENTI CATEGORIE PRINCIPALI:

• EFFETTI DOVUTI AI COSTITUENTI MAGGIORI DEI FLUIDI GEOTERMICI;

• EFFETTI DOVUTI AI COSTITUENTI MINORI ED IN TRACCIA (SIA STABILI CHE RADIOATTIVI) DEI FLUIDI GEOTERMICI;

• EFFETTI ASCRIVIBILI ALLA SUBSIDENZA E SISMICITÀ;

• EFFETTI DOVUTI A DISTURBI SUPERFICIALI (RUMORE, TRASFORMAZIONE DEL TERRITORIO, DANNI AL PAESAGGIO).


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EFFETTI DOVUTI AI COSTITUENTI MAGGIORI DEI FLUIDI GEOTERMICIIDROGENO SOLFORATO

È IL PIÙ PERICOLOSO TRA I GAS INCONDENSABILI PRESENTI NEI FLUIDI GEOTERMICI

PER LA SUA TOSSICITÀ (OLTRE ALLA SUA CARATTERISTICA DI PRODURRE “CATTIVO

ODORE”). QUANDO È PRESENTE AD ELEVATE CONCENTRAZIONI PRODUCE LA PARALISI

DEI NERVI OLFATTIVI IN CASO DI ESPOSIZIONE PROLUNGATA.

A CONCENTRAZIONI PIÙ ALTE RISPETTO AI VALORI LIMITE (10-15 ppm) SI HANNO EFFETTI SULLA SALUTE UMANA SEMPRE PIÙ GRAVI: COSÌ A 50 ppm SI HA IRRITAZIONE

DEGLI OCCHI; A 150-250 ppm SI VERIFICA LA PARALISI OLFATTIVA; A 300 ppm SI HA LA

MORTE DOPO UNA ESPOSIZIONE DI CIRCA 10 MINUTI, MENTRE A 500 ppm LA MORTE

SOPRAVVIENE IN POCHI MINUTI PER BLOCCO DEL SISTEMA RESPIRATORIO.

PER QUESTO TALE EFFLUENTE VIENE TRASFORMATO DURANTE IL CICLO DI UTILIZZO.

I PRINCIPALI METODI APPLICATI SONO: L’OSSIDAZIONE A SOLFATO, OPPURE LA

CONVERSIONE IN ZOLFO ELEMENTARE (2H2S + SO2 = 3S + 2H2O), IN CUI L’ANIDRIDE SOLFOROSA È OTTENUTA BRUCIANDO PARTE DEL GAS DI SCARICO (2H2S + 3O2 = 2SO2

+ 2H2O).


EFFETTI DOVUTI AI COSTITUENTI MAGGIORI DEI FLUIDI GEOTERMICIBIOSSIDO DI CARBONIO

È IL MAGGIOR COSTITUENTE DEI GAS GEOTERMICI E, INSIEME AL METANO,RAPPRESENTA UN RILEVANTE PROBLEMA AMBIENTALE PER IL SUO RUOLO IN

RAPPORTO ALL’EFFETTO SERRA.

LA PRINCIPALE SOLUZIONE A TALE CONTAMINAZIONE AMBIENTALE È

RAPPRESENTATA DALLA PRATICA DELLA REINIEZIONE DEI FLUIDI NEL

SOTTOSUOLO DOPO L’USO, AL FINE DI EVITARE DI SCARICARE IN SUPERFICIE

SOLUZIONI ACQUOSE REFLUE CON UN TENORE ESTREMAMENTE DANNOSO ED

ETEROGENEO DI COMPOSTI DISCIOLTI.

TUTTAVIA LE EMISSIONI DOVUTE AGLI IMPIANTI GEOTERMICI SONO ESTREMAMENTE

CONTENUTE SE COMPARATE A QUELLE DEGLI IMPIANTI DI COMBUSTIBILI FOSSILI,

CHE RAPPRESENTANO LA FONTE ENERGETICA PIÙ DANNOSA DAL PUNTO DI VISTA

AMBIENTALE.


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EFFETTI DOVUTI AI COSTITUENTI MINORI DEI FLUIDI GEOTERMICI

ALCUNI ELEMENTI DI RILEVANTE INTERESSE TOSSICOLOGICO SONO

ESSENZIALMENTE As E Hg, MA POSSONO ESSERE PRESENTI ANCHE TRACCE DI

ELEMENTI RADIOATTIVI (222RN, 210PO, 226RA).

I TENORI DI ARSENICO E MERCURIO RISCONTRATI NEI FLUIDI GEOTERMICI NON

SONO IN LINEA DI MASSIMA TALI DA DESTARE PREOCCUPAZIONI AMBIENTALI E SANITARIE, IN QUANTO PARAGONABILI AI LIVELLI RISCONTRABILI NELLE

MANIFESTAZIONI TERMALI NATURALI.

PER QUANTO RIGUARDA LA RADIOATTIVITÀ INDOTTA DALLO SFRUTTAMENTO DEI

CAMPI GEOTERMICI, LA PROBLEMATICA È PIÙ COMPLESSA.

INFATTI, LA VERA ENTITÀ DEL PROBLEMA È RICONDUCIBILE ALLA VALUTAZIONE

ATTENDIBILE DELLE VARIAZIONI INDOTTE DALL’INTERVENTO UMANO, SIA RISPETTO

AI FLUSSI GLOBALI VERSO LA SUPERFICIE, CHE ALLE CONCENTRAZIONI CHE SI VERIFICANO AL SUOLO. PURTROPPO, È PIUTTOSTO DIFFICILE GIUNGERE AD UNA

VALUTAZIONE PRECISA DI QUELLE CHE SONO LE VARIAZIONI INDOTTE, PERCHÉ

NON SI HANNO CONOSCENZE ESAURIENTI DEL VALORE DEI FLUSSI VERSO LA

SUPERFICIE IN CONDIZIONI INDISTURBATE.


IL PRINCIPALE TRA GLI ELEMENTI RADIOATTIVI PRESENTI IN TRACCIA NEI FLUIDI

GEOTERMICI È IL RADON. QUESTO ELEMENTO DAL PESO ATOMICO 222 È UN GAS INCOLORE, INODORE, PIÙ PESANTE DELL’ARIA E SI PRODUCE PER DECADIMENTO

DEL RADIO 226, A SUA VOLTA PRODOTTO DALL’ URANIO 238. VIENE DISPERSO

NELL’ATMOSFERA DA PARTE DEL TERRENO E DELLE ROCCE CHE CONTENGONO

QUESTI ELEMENTI. LA SUA PERICOLOSITÀ È DOVUTA AL FATTO CHE TALE

EMISSIONE, ANCHE SE POCO PENETRANTE, PUÒ PRODURRE DANNI IRREPARABILI

SE INTERESSA IL TRATTO BRONCOPOLMONARE.

TUTTI QUESTI POSSIBILI EFFETTI AMBIENTALI VENGONO GENERALMENTE RIMOSSI, COME GIÀ DETTO IN PRECEDENZA, SIA DALLA REINIEZIONE DEI REFLUI LIQUIDI, CHE

DALLA EFFICIENTE DISPERSIONE E DILUIZIONE IN ATMOSFERA DEI REFLUI GASSOSI.

I RISULTATI DELLE RICERCHE SULLA CONTAMINAZIONE AMBIENTALE DA ELEMENTI

IN TRACCE NELLE AREE CIRCOSTANTI GLI IMPIANTI GEOTERMOELETTRICI DELLA

TOSCANA INDICANO CHE NON DOVREBBERO SUSSISTERE RISCHI DI EFFETTI

TOSSICI DI TIPO ACUTO PER LE COMPONENTI BIOTICHE DEGLI ECOSISTEMI. TUTTAVIA, SONO NECESSARIE ULTERIORI RICERCHE PER POTER FORMULARE

PREVISIONI E VALUTAZIONI SUGLI EFFETTI A LUNGO TERMINE. INFATTI È NOTO CHE

GLI ECOSISTEMI MOSTRANO UNA CERTA RESISTENZA E/O RESILIENZA AGLI IMPATTI

DI TIPO ACUTO, MA RISULTANO PIUTTOSTO VULNERABILI ALL’AZIONE PROLUNGATA

DEI CONTAMINANTI.


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EFFETTI SUL SOTTOSUOLO E SULLE ACQUE DI FALDA

È DIMOSTRATO CHE L’ESTRAZIONE DI FLUIDI (ACQUA, GAS, PETROLIO) DAL

SOTTOSUOLO PUÒ PORTARE A FENOMENI DI SUBSIDENZA (SPOSTAMENTI LENTI DEL

LIVELLO DELLA SUPERFICIE).

ALTRO EFFETTO È QUELLO PRODOTTO DALLA PERFORAZIONE, SIA DEI POZZI SUPERFICIALI ESEGUITI PER MISURE DI GRADIENTE GEOTERMICO, SIA DEI POZZI

D’ESPLORAZIONE O DI PRODUZIONE.

ANCHE LO SFRUTTAMENTO DEI FLUIDI GEOTERMICI PUÒ CAUSARE SIMILI EFFETTI;

RECENTEMENTE SONO STATE INTRAPRESE ALCUNE MISURAZIONI GEODETICHE PER

STUDIARE QUANTITATIVAMENTE IL FENOMENO.

È STATO INOLTRE NOTATO CHE ESISTE UN NESSO CAUSALE TRA L’IMMISSIONE DI ACQUE REFLUE IN PROFONDITÀ ED IL VERIFICARSI DI TERREMOTI. QUESTA

CONSTATAZIONE SOLLEVA POSSIBILI PROBLEMI LADDOVE È PREVISTA LA

REINIEZIONE IN PROFONDITÀ DEI FLUIDI GEOTERMICI INUTILIZZATI.

I RILEVAMENTI DELL’ATTIVITÀ SISMICA DOVUTA A TALE FENOMENO INDICANO CHE

IN ITALIA LA REINIEZIONE DEI FLUSSI GEOTERMICI REFLUI PROVOCA

ESCLUSIVAMENTE UN’ATTIVITÀ MICROSISMICA DI MINIMA IMPORTANZA.


L’EMISSIONE DI ACQUE DI SCARICO È UN’ALTRA FONTE POTENZIALE DI INQUINAMENTO. I FLUIDI GEOTERMICI GIÀ SFRUTTATI, SE HANNO ELEVATE CONCENTRAZIONI DI SOSTANZE CHIMICHE, COME BORO, FLUORURI O ARSENICO, DOVREBBERO ESSERE TRATTATI (I FLUIDI GEOTERMICI A TEMPERATURA MEDIO-BASSA, SFRUTTATI NELLA MAGGIOR PARTE DEGLI USI DIRETTI, GENERALMENTE CONTENGONO PICCOLE QUANTITÀ DI SOSTANZE CHIMICHE E RARAMENTE LE ACQUE DI SCARICO CREANO PROBLEMI IMPORTANTI).

RISCHIO POTENZIALE DI INQUINAMENTO DELLA FALDA FREATICA DURANTE LA PERFORAZIONE ED IL RINTERRO DEL FORO DA PARTE DI ADDITIVI UTILIZZATI.

RISCHIO CORRELATO ALLA MESSA IN COMUNICAZIONE DI ACQUIFERI SUPERFICIALI CON QUELLI PROFONDI.

RISCHIO D’INTERFERENZA TRA I POZZI O LE SONDE (O CAMPO SONDE) CON L’ASSETTO IDROGEOLOGICO LOCALE.

RISCHIO CORRELATO ALLA DINAMICA DEI VERSANTI: VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI DANNEGGIAMENTO POST OPERAM IN AREE FRANOSE.


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EFFETTI DOVUTI A DISTURBI SUPERFICIALI

LE ZONE DI PRODUZIONE DI ENERGIA GEOTERMICA SONO CARATTERIZZATE

DALL’ADDENSAMENTO DI NUMEROSI POZZI DI TRIVELLAZIONE E DI CONDOTTE

DISTRIBUITE IN UN’AREA SUPERFICIALE ESTREMAMENTE PICCOLA.

SPESSO, PERÒ, TALI SCENARI SONO PIUTTOSTO VISIBILI IN AREE DI NOTEVOLE BELLEZZA NATURALE, DI INTERESSE STORICO E DI ATTRAZIONE TURISTICA. LE

OPERAZIONI DI ESTRAZIONE DEI FLUIDI GEOTERMICI SONO QUINDI FONTE DI

DISTURBI SUPERFICIALI, QUALI UN ECCESSIVO RUMORE, DANNI AL PAESAGGIO,

VARIAZIONI CLIMATICHE ED IMPLICANO PERTANTO UNA TRASFORMAZIONE DEL

TERRITORIO. INFATTI, SE È VERO CHE IL SOTTOSUOLO DELLE AREE SFRUTTATE HA

UNA VOCAZIONE GEOTERMICA, PER COSÌ DIRE NATURALE, NON È DETTO CHE IL SOPRASUOLO E I COMPLESSI ECOSISTEMI PRESENTI CONDIVIDANO TALE

VOCAZIONE.

UN RAPPORTO DI IMPATTO AMBIENTALE NON PUÒ QUINDI PRESCINDERE DA

UN’ATTENTA VALUTAZIONE DI TALI PROBLEMI, AL FINE DI EVITARE CHE UN USO

MASSICCIO E SCRITERIATO DELLA RISORSA GEOTERMICA POSSA PRODURRE DEI

DANNI NON ACCETTABILI DALLA COLLETTIVITÀ.


LA SITUAZIONE MONDIALE

AL 2010, NEL MONDO, RISULTANO INSTALLATI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA

ELETTRICA (ALTA ENTALPIA), OLTRE 10.700 MWe PER UNA PRUDUZIONE ANNUA DI

67.246 TWh. GLI STATI UNITI HANNO IL PRIMATO CON CIRCA 3.000 MWe INSTALLATI,

SEGUITI DA FILIPPINE, INDONESIA, MESSICO ED ITALIA. LE PREVISIONI AL 2015 SONO DI UNA CRESCITA DELLA POTENZA SINO A 18.500 MW

e.

A QUESTI VANNO SOMMANO I CIRCA 20.000 MWt RELATIVI AGLI USI DIRETTI (MEDIA E

BASSA ENTALPIA), COME TERME, SERRE E RISCALDAMENTO CIVILE, PER UNA

PRODUZIONE ANNUA SUPERIORE A 154.000 TJ.

QUESTO VALORE INDICA CHE IL CONTRIBUTO FORNITO DALLA GEOTERMIA AL

FABBISOGNO ENERGETICO MONDIALE È DI CIRCA LO 0,5%.

NONOSTANTE IL RENDIMENTO CONTENUTO ED IL LIMITATO POTERE CALORIFICO

DEI FLUIDI GEOTERMICI, I COSTI DI GENERAZIONE DI ENERGIA ELETTRICA

RIMANGONO MOLTO COMPETITIVI: IL COSTO MEDIO DI PRODUZIONE DI CIRCA 0,03

€/kWh È INFATTI TRA I PIÙ BASSI FRA QUELLI DELLE FONTI RINNOVABILI.


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Country Installed Thermal Power[MWth]

Annual Energy Used[TJ/year]

Australia 130 3,672

EC * 2,236 19,470

EC ** 7,328 na

France [1,230] [6,485]

Germany 952 8,280

Iceland (1,844) 26,000

Italy 650 8,000

Japan 3,385 41,518

Mexico 164 (1,932)

New Zealand (308) 9,800

Republic of Korea 107 993

Switzerland 880 6,063

USA 10,897 41,817

Total 20,547 154,560


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LA SITUAZIONE IN ITALIACENNI STORICI

GRAZIE ALLE NUMEROSE MANIFESTAZIONI NATURALI DI ACQUE CALDE, SPARSE UN

PO’ OVUNQUE NEL TERRITORIO NAZIONALE, FIN DALL’ANTICHITÀ SI È DIFFUSO

L’USO DELLE TERME, CHE COSTITUISCE L’IMPIEGO DIRETTO PIÙ IMMEDIATO E

NATURALE DELLA GEOTERMIA.

IL PRIMO SFRUTTAMENTO INDUSTRIALE A LIVELLO MONDIALE È NATO IN TOSCANA

AGLI INIZI DEL 1800, DOVE ORA SORGE LARDERELLO (PISA). DALLE ACQUE CALDE

SGORGANTI DAL SUOLO SI ESTRAEVA L’ACIDO BORICO: ELEMENTO BASE PER LA

PREPARAZIONE DEL SALE “BORACE”, LARGAMENTE UTILIZZATO IN TUTTA EUROPA

IN PARTICOLARI INDUSTRIE (METALLURGIA, VETRO, CERAMICA). SEMPRE A

LARDERELLO, NEL 1913 È NATA LA FORMA DI UTILIZZAZIONE CHE GRADUALMENTE È DIVENUTA PREDOMINANTE: LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA.

IN EPOCA MODERNA, LA GAMMA DELLE UTILIZZAZIONI SI È ALLARGATA

NOTEVOLMENTE ED ABBRACCIA MOLTEPLICI SETTORI, IN PARTICOLARE QUELLO

CIVILE ED AGROZOOTECNICO (PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA,

RISCALDAMENTO, PISCINE, SERRE E PISCICOLTURA).

ATTUALMENTE LE CENTRALI GEOTERMOELETTRICHE PRODUCONO L’1,8%

DELL’ENERGIA ELETTRICA GENERATA IN ITALIA PARI A 5,3 TWh NEL 2009.



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Centrale Comune Anno di costruzione

Potenza [MW]

N° gruppi

Producibilità [GWh/anno]

Impianto AMIS*

Bagnore 3 Santa Fiora (GR) 1998 20 1 160,2 Sì

Carboli 1 Monterotondo Marittimo (GR) 1998 20 1 98,3

Carboli 2 Monterotondo Marittimo (GR) 1997 20 1 119,9

Cornia 2 Castelnuovo Val di Cecina (PI) 1994 20 1 103,3

Farinello Pomarance (PI) 1995 60 1 359,3 Sì

Lagoni Rossi 3 Pomarance (PI) 1981 8 1 35,1

Le Prata Castelnuovo Val di Cecina (PI) 1996 20 1 114,5

Monteverdi 1 Monteverdi Mari ttimo (PI) 1997 20 1 95,2

Monteverdi 2 Monteverdi Mari ttimo (PI) 1997 20 1 101,2

Nuova Castelnuovo Castelnuovo Val di Cecina (PI) 2000 14,5 1 111,1

Nuova Gabbro Pomarance (PI) 2002 20 1 152,3 Sì

Nuova Lago Monterotondo Marittimo (GR) 2002 10 1 83,1 Sì

Nuova Larderello Pomarance (PI) 2005 20 1 114,4 Sì

Nuova Molinetto Castelnuovo Val di Cecina (PI) 2002 20 1 125,6

Nuova Monterotondo Monterotondo Marittimo (GR) 2002 10 1 52,9 Sì

Nuova San Martino Monterotondo Marittimo (GR) 2005 40 1 285,2 Sì

Nuova Sasso Castelnuovo Val di Cecina (PI) 1996 20 1 106,1

Nuova Serrazzano Pomarance (PI) 2002 60 1 376,2 Sì

Selva 1 Castelnuovo Val di Cecina (PI) 1999 20 1 134,1

Travale 3 Montieri (GR) 2003 20 1 149,6 Sì

Travale 4 Montieri (GR) 2002 40 1 318,4 Sì

Valle Secolo Pomarance (PI) 1991 120 2 862,3 Sì

Totale Province di Pisa e Grosseto 622,5 4 .058,3

Nuova Radicondoli Radicondoli 2002 40 1 279,5 Sì

Pianacce Radicondoli 1987 20 1 140,6 Sì

Piancastagnaio 2 Piancastagnaio 1969 8 1 27,4

Piancastagnaio 3 Piancastagnaio 1990 20 1 148,9 Sì

Piancastagnaio 4 Piancastagnaio 1991 20 1 87,0

Piancastagnaio 5 Piancastagnaio 1996 20 1 140,8 Sì

Rancia 1 Radicondoli 1986 20 1 110,3

Rancia 2 Radicondoli 1988 20 1 143,2

Sesta 1 Radicondoli 2002 20 1 96,3 Sì

Totale Provincia di Siena 188 1 .174,0

Totale Toscana (Italia) 810,5 5 .232,3 * Impianto di abbatt imento del Mercurio e dell'Idrogeno Solforato


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IL 100% DEGLI IMPIANTI HA AVUTO ORE DI UTILIZZAZIONE MAGGIORI DI 4.600 PER IL

2007, DI 4.900 PER IL 2008 E DI 1.150 PER IL 2009, MENTRE IL 50% HA AVUTO IN TUTTI

GLI ANNI PERFORMANCE MIGLIORI DI 7.500 ORE.

NEL 2009 I VALORI PIÙ BASSI SONO DOVUTI AD UN IMPIANTO CHE È ENTRATO IN ESERCIZIO NEL CORSO DELL’ANNO E AD UNA MINORE PRODUZIONE DI ALTRI DUE

IMPIANTI.

LA SITUAZIONE IN ITALIALA SITUAZIONE ATTUALE

ATTUALMENTE LA TOTALITÀ DELLA PRODUZIONE GEOTERMOELETTRICA NAZIONALE

È LOCALIZZATA IN TOSCANA, NEI CAMPI GEOTERMICI AD ALTA ENTALPIA SITUATI

NELLA ZONA SUD-OCCIDENTALE DELLA REGIONE.

L’ENEL È L’UNICO PRODUTTORE DI ENERGIA E PROPRIETARIO DEI POZZI.

L’ENERGIA TERMICA UTILIZZATA (USI DIRETTI) È PARI A CIRCA 9.500 TJ PER UNA

POTENZA INSTALLATA DI CIRCA 770 MWt.

LE REGIONI ITALIANE CON LA PIÙ ALTA UTILIZZAZIONE DELLA GEOTERMIA SONO IL

VENETO CON IL 38%, LA TOSCANA CON IL 23% E LA CAMPANIA CON IL 10%.


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LE PROSPETTIVE FUTUREL’ITALIA

UNA LINEA DI INDIRIZZO PRATICABILE IN QUESTO SETTORE PUÒ ESSERE L’ADEGUAMENTO DI TUTTE LE CENTRALI AL MASSIMO RENDIMENTO DELLA

MIGLIORE PRESENTE IN TOSCANA. ATTUALMENTE IL RENDIMENTO NETTO,

ESPRESSO DALLE kCal NECESSARIE PER PRODURRE UN kWh DI ELETTRICITÀ VARIA

IN UN INTERVALLO ALQUANTO ESTESO. ESSO RAGGIUNGE I SEGUENTI VALORI DI

MINIMO E MASSIMO:

• MINIMO 13.996 kCal/kWh, EQUIVALENTI A CIRCA 1,4 MIGLIAIA DI TEP/GWh, CHE È

IL DATO DELLA CENTRALE DI LAGO ENTRATA IN FUNZIONE NEL 1960;

• MASSIMO 4.392 kCal/kWh, EQUIVALENTI A CIRCA 0,44 MIGLIAIA DI TEP/GWh, CHE

È LA PRESTAZIONE REGISTRATA NELLA CENTRALE DI PIANCASTAGNAIO 2,

MESSA IN ESERCIZIO NEL 1990.

ALLA SITUAZIONE ODIERNA, SE TUTTE LE CENTRALI VENISSERO PORTATE AD

AVERE UN RENDIMENTO PARI A 4.392 kCal/kWh, SI PRODURREBBERO 1.261 GWh IN

PIÙ OGNI ANNO.


PREVISIONI DI SVILUPPO AL 2020 IN ITALIA

PER L’ENERGIA ELETTRICA, LA POTENZA INSTALLATA POTREBBE GIUNGERE A

1.500 MWe, CON UNA GENERAZIONE DI 10 TWh/ANNO, PARI AL FABBISOGNO

ELETTRICO DI 9 MILIONI DI ABITANTI, ED UN RISPARMIO DI OLTRE 2 MILIONI DI TEP.

PER GLI USI DIRETTI, A FRONTE DEI 770 MWt INSTALLATI E DI UNA PRODUZIONE

CORRISPONDENTE AD OLTRE 200.000 TEP, LA POTENZA INSTALLATA (SENZA NULLA

SOTTRARRE ALLA GENERAZIONE DI ENERGIA GEOTERMOELETTRICA) POTREBBE GIUNGERE A 6.000 MWt, CON UNA PRODUZIONE EQUIVALENTE AD 1.800.000 TEP

(75.000 TJ/anno), IDONEA PER RISCALDARE 800.000 APPARTAMENTI.

LE APPLICAZIONI DIRETTE DELLA GEOTERMIA HANNO QUINDI PROSPETTIVE DI

CRESCITA DECISAMENTE PIÙ AMPIE DI QUELLE INDICATE PER LA PRODUZIONE DI

ENERGIA ELETTRICA.

CONSIDERATI NELL’INSIEME, GLI USI ELETTRICI E NON ELETTRICI DEL CALORE TERRESTRE POTREBBERO QUINDI PASSARE DAGLI 1,3 MILIONI DI TEP A QUASI 4

MILIONI DI TEP DEL 2020, CORRISPONDENTI AD OLTRE 1,2% DEL CONSUMO TOTALE

LORDO DI ENERGIA. L’IMPORTANZA DI TALE CONTRIBUTO RISULTA ANCORA PIÙ

EVIDENTE SE SI PENSA CHE CONSENTIREBBE DI EVITARE L’EMISSIONE DI CIRCA 10

MILIONI DI TONNELLATE DI CO2 ALL’ANNO.


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LE PROSPETTIVE FUTURE A LIVELLO MONDIALE

NEL MEDIO E LUNGO TERMINE SI PREVEDE UNO SVILUPPO DELLA TECNICA BASATA

SULL'UTILIZZO DI ROCCE CALDE SECCHE SITUATE IN PROFONDITÀ.

GLI ESPERTI DI MOLTI PAESI, TRA CUI USA, GIAPPONE, INGHILTERRA, FRANCIA,

GERMANIA, BELGIO E ITALIA, STANNO STUDIANDO LA POSSIBILITÀ DI PERFORARE

POZZI IN ZONE DOVE NON CI SONO SERBATOI GEOTERMICI NATURALI, E DI

INIETTARVI ACQUA PER FARLA SCALDARE DAL CALORE DELLA TERRA, FARLA

RISALIRE DA ALTRI POZZI E INFINE UTILIZZARLA COME FLUIDO ENERGETICO.


LA GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA

UNA DELLE PIÙ RECENTI ED INTERESSANTI APPLICAZIONI DELLA GEOTERMIA È

L’UTILIZZO DELLA GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA ASSOCIATA A SONDE

GEOTERMICHE E POMPE DI CALORE PER IL RISCALDAMENTO ED IL RAFFRESCAMENTO DI EDIFICI E PER LA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA.

È POSSIBILE INFATTI UTILIZZARE IL SOTTOSUOLO COME SORGENTE DI CALORE:

OLTRE I 20 m CIRCA DI PROFONDITÀ LA TEMPERATURA NON RISENTE DELLE

CONDIZIONI ATMOSFERICHE SUPERFICIALI (OSCILLAZIONI GIORNALIERE E

STAGIONALI). NELLA MAGGIOR PARTE DEI CASI, QUESTA TEMPERATURA È

COMPRESA TRA 12 E 17°C, VALORI SUPERIORI ALLA MEDIA INVERNALE ED

INFERIORI A QUELLI ESTIVI.

variazione con la profondita'

0

5

10

15

20

25

30

35

0 2 4 6 8 10 12z

T

GEN FEB MAR APR

MAG GIU LUG AGO

SET OTT NOV DIC


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QUESTA DIFFERENZA DI TEMPERATURA È ALLA BASE DEL FUNZIONAMENTO DELLE GHP (GEOTHERMAL HEAT PUMPS) CHE RILASCIANO ED ASSORBONO CALORE

(CICLO TERMODINAMICO) ATTRAVERSO UN FLUIDO TERMOVETTORE (ACQUA E

ANTIGELO) CHE CIRCOLA NELLE SONDE GEOTERMICHE POSIZIONATE IN POZZI

PROFONDI ANCHE POCHE DECINE DI METRI.

QUESTI IMPIANTI HANNO BISOGNO PER FUNZIONARE DI UNA QUANTITÀ DI ENERGIA

ELETTRICA VARIABILE TRA IL 25 ED IL 35% DELL’ENERGIA TOTALE PRODOTTA, NON

NECESSITANO DI PARTICOLARI ANOMALIE TERMICHE DEL SOTTOSUOLO E PERMETTONO DURANTE TUTTO L’ANNO CONDIZIONAMENTO TERMICO ED ACQUA

CALDA SANITARIA.

IL RISPARMIO È STIMABILE COME:

-65% RISPETTO ALL’UTILIZZO DI FORME DI RISCALDAMENTO A GAS;

-75% RISPETTO ALL’UTILIZZO DI FORME DI RISCALDAMENTO ELETTRICHE;

-50% SULLA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA DURANTE L’INTERO ANNO.

SECONDO L’EPA NON ESISTE OGGI SUL MERCATO UN SISTEMA DI CONDIZIONAMENTO PIÙ EFFICIENTE E PULITO RISPETTO ALLA TECNOLOGIA GEOTERMICA.


LE COMPONENTI DI UN IMPIANTO GHP SONO:

- UNO O PIÙ SCAMBIATORI DI CALORE CHE VENGONO INSERITI NELLA SORGENTE E HANNO LO SCOPO DI ASSORBIRE/CEDERE CALORE DALLA STESSA;

- UNA POMPA DI CALORE INSTALLATA ALL'INTERNO DELL’EDIFICIO CHE SERVE A TRASFERIRE CALORE TRA LE SONDE E L'AMBIENTE INTERNO;

- UN SISTEMA DI DISTRIBUZIONE INSTALLATO ALL'INTERNO DELL'AMBIENTE CHE PUÒ ESSERE COSTITUITO DA PANNELLI RADIANTI, BOCCHETTE DI VENTILAZIONE, ECC.


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SOLUZIONE ORIZZONTALESOLUZIONE VERTICALE

CON ACQUA DI FALDACON ACQUA SUPERFICIALE

SOLUZIONE COMPATTA


LA POMPA DI CALORE ASSORBE CALORE ATTRAVERSO IL FLUIDO IN UN EVAPORATORE, NE ALZA LA TEMPERATURA ATTRAVERSO IL COMPRESSORE, CEDE CALORE ALL’AMBIENTE ATTRAVERSO IL CONDENSATORE.

DURANTE QUESTO PROCESSO SI CONSUMA ENERGIA ELETTRICA MA IL BILANCIO ENERGETICO È A FAVORE DEL SISTEMA: SI FORNISCE PIÙ ENERGIA SOTTO FORMA DI CALORE DI QUELLA ELETTRICA UTILIZZATA PER IL FUNZIONAMENTO.

IL COEFFICIENTE DI PRESTAZIONE GENERALMENTE SI AGGIRA INTORNO A VALORI PROSSIMI A 4 MA PUÒ VARIARE A SECONDA DEL TIPO DI MACCHINA. IL COP È DATO DAL RAPPORTO TRA ENERGIA RESA (ALLA SORGENTE DI INTERESSE) ED ENERGIA CONSUMATA (DI SOLITO ELETTRICA). UN VALORE DEL COP PARI A 4 INDICA QUINDI CHE PER OGNI kWh DI ENERGIA ELETTRICA CONSUMATO, LA POMPA DI CALORE RENDERÀ 4 kWh DI CALORE.

IN ESTATE IL CICLO SI INVERTE, LA POMPA DI CALORE ASSORBE CALOREDALL’ABITAZIONE E LO CEDE AL TERRENO (DIRECT COOLING).


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Energia geotermica