Energia geotermica

Definizione

L’energia geotermica è l’energia che si trova nel sottosuolo sotto forma di calore. All’interno della terra sono immagazzinate enormi quantità di calore, che derivano in maggior parte dal decadimento delle sostanze radioattive contenute nel sottosuolo. Secondo le conoscenze attuali, le temperature nel nucleo della terra si situano intorno a 6000 °C e nel mantello superiore sono intorno a 1200 °C. Il flusso geotermico totale attraverso la superficie terrestre è enorme, pari a 40 miliardi di kW, di cui, è tecnicamente possibile usare solo una piccola frazione.

Funzionamento

La temperatura del suolo aumenta man mano che si scende in profondità, in media ogni 100 metri la temperatura delle rocce cresce di +3° C. In alcune particolari zone questa caratteristica naturale del pianeta si accentua con temperature nel sottosuolo leggermente più alte della media, ad esempio a causa di fenomeni vulcanici o tettonici. In queste zone calde l'energia può essere facilmente recuperata anche a basse profondità tramite la geotermia.

Tipologia e Applicazioni

L'utilizzazione principale di tale energia è la generazione di energia elettrica dal vapore naturale, ma possono avere significato economico anche gli usi diretti del calore geotermico nel riscaldamento di edifici, serre o in processi industriali.

Lo sfruttamento dell'energia geotermica comporta l'individuazione di un serbatoio geotermico ed una serie di complesse attività articolate su diverse fasi, a partire dall'esplorazione di superficie di una data area.

Con riferimento ai fluidi disponibili in superficie i sistemi geotermici si dividono in diverse classi

• Sistemi a vapore secco o a vapore dominante, costituiti da vapore secco che si trova a pressioni e temperature elevate accompagnato da altri gas o sostanze solubili; il vapore può essere utilizzato direttamente per la produzione di energia elettrica convogliandolo ad una turbina.
• Sistemi a vapore umido o ad acqua dominante, costituito da acqua calda a temperatura superiore al suo punto di ebollizione e ad alta pressione; nel momento in cui viene ridotta la pressione nella colonna del pozzo l'acqua vaporizza ed arriva in superficie sotto forma di una miscela composta di acqua e vapore; il vapore può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica.
• Sistemi ad acqua calda: contengono acqua a temperatura inferiore ai 100 gradi centigradi, utilizzabile soprattutto per usi diretti (riscaldamento abitazioni, serre, impianti industriali).
• Sistemi in rocce calde secche: sono sistemi formati con la creazione artificiale di un serbatoio geotermico: nel serbatoio viene iniettata, tramite un pozzo, dell'acqua fredda che, una volta scaldatasi grazie all'elevato calore delle rocce, è fatta risalire in superficie per la sua utilizzazione. Tali sistemi ("dry rock stimulation") sono allo studio da molti anni, ma ad oggi non esistono realizzazioni di successo, causa gli elevati costi ed il rischio di sollecitazioni sismiche indotte dal sistema di iniezione/fatturazione dell’acqua sotterranea.
• Sistemi magmatici: sistemi artificiali che mirano a sfruttare il calore diretto di un magma per riscaldare un fluido di lavoro.
• Sistemi geopressurizzati: l'acqua a temperatura elevata (200 gradi) si trova imprigionata in serbatoi sottoposti ad una pressione superiore a quella idrostatica; tali sistemi possono produrre energia geotermica, meccanica e chimica.
• Sistemi a bassa entalpia per applicazioni a pompa di calore geotermica. Sono i sistemi termici che negli ultimi 10 anni hanno conosciuto il più grande sviluppo nei paesi del nord Europa e negli Usa. In questo caso la favorevole temperatura del vicino sottosuolo ed es (circa 15-16°C a profondità superiori a 10 m in Genova) oppure della falda acquifera, consentono l’accoppiamento di uno scambiatore interrato (sistema di tubazioni verticali o orizzontali) con una pompa di calore per la climatizzazione invernale ed estiva degli edifici con COP superiori a 3.

Componenti

• La fonte di calore: è costituita dalle sonde geotermiche o dall'acqua di falda. Da essa viene estratto il calore da traferire agli ambienti;
• La pompa di calore: attraverso un piccolo lavoro elettrico permette di estrarre calore dalla fonte e di portare la temperatura del gas interno alla macchina alle temperature richieste dagli ambienti mediante una compressione del fluido;
• Il sistema di accumulo di riscaldamento: permette di avere un funzionamento continuo della macchina migliorando la durata di vita del sistema e l'efficienza dello stesso;
• Il sistema di accumulo sanitario: permette di accumulare l'acqua calda per gli usi sanitari.

Vantaggi

- Permette di risparmiare fino all'80% dei costi di esercizio rispetto ad un sistema tradizionale;

- Rende indipendenti dal prezzo del petrolio e del gas;

- È ecologica dal punto di vista dell'inquinamento, poiche' non emette CO2;

- Non necessita di manutenzione;

- L'impianto è molto silenzioso;

- Non ci sono pericoli di incendio o di emissioni gassose poiche' non si ha a che fare con alcun tipo di combustibile (gas, petrolio o derivati)

- Fornisce riscaldamento, acqua calda e raffreddamento 24 ore al giorno, 365 giorni all'anno

- I campi di applicazione sono molteplici : abitazioni, impianti industriali, magazzini, serre, scuole, hotel, uffici, palestre, piscine, terreni sportivi in erba etc.