geotermica, energia

È l’energia associata allo stato termico all’interno della crosta terrestre. Potrebbe risultare determinante per l’affermazione di un sistema energetico planetario sostenibile basato sullo sviluppo delle energie rinnovabili, sia per le favorevoli prospettive presentate da alcuni innovativi sistemi di sfruttamento del calore interno della Terra sia per le potenzialità di sviluppo offerte in funzione della disponibilità delle risorse non utilizzate. Secondo una stima presentata al World geothermal congress, tenutosi in Giappone nel giugno del 2000, circa il 99% delle risorse geotermiche risulta inutilizzato, presentandosi inoltre principalmente localizzato in paesi in rapida crescita economica e demografica.

Sistemi geotermici

L’energia g. viene utilizzata in tre settori: usi ad alta entalpia, per la produzione di energia elettrica e impieghi industriali; usi a bassa entalpia, per fini civili, agricoli e industriali; usi termali, per fini terapeutici e ricreativi. L’energia g. ad alta entalpia utilizza fluidi con temperatura superiore a 150 °C, quella a bassa entalpia, fluidi con temperatura inferiore a 100 °C; alcuni studiosi identificano anche un’energia g. a media entalpia, con temperatura dei fluidi compresa tra 100 e 150 °C.

fig.

I sistemi geotermici si classificano in relazione ai tipi di fluidi erogati in superficie. I sistemi a vapore secco producono vapore secco, saturo o surriscaldato, utilizzato per la produzione di energia elettrica. Nei sistemi a vapore umido o ad acqua dominante, l’acqua ad alta temperatura, presente nel sottosuolo, viene fatta arrivare in superficie (in parte sotto forma di vapore) e sfruttata sia per usi diretti sia per produzione di energia elettrica. I sistemi ad acqua calda, a bassa entalpia, sono sfruttati per usi diretti come il riscaldamento, l’agricoltura, l’acquicoltura ecc.; in questa categoria possono rientrare le pompe di calore g., che utilizzano scambiatori termici installati a circa 100 m di profondità per soddisfare le necessità di condizionamento degli ambienti residenziali. I sistemi in rocce calde secche sono creati artificialmente iniettando nel serbatoio geotermico acqua fredda, la quale, una volta riscaldatasi, viene fatta risalire in superficie per essere utilizzata; per questa procedura esistono diversi sistemi di estrazione del calore in più o meno avanzata fase di sperimentazione (v. fig.); poiché i pozzi di perforazione generalmente rilevano comunque la presenza di fluidi profondi, si tende a preferire per tali sistemi la denominazione di sistemi geotermici assistiti (EGS, enhanced geothermal system). I progressi compiuti dalle tecniche di trivellazione, con la conseguente riduzione dei costi di perforazione, fanno ritenere l’energia elettrica prodotta attraverso sistemi EGS prossima alla soglia della competitività. L’International Energy Agency (IEA) ha pertanto avviato un programma a sostegno della diffusione dei progetti EGS. I sistemi magmatici sono sistemi artificiali che consentono di riscaldare fluidi sfruttando il calore diretto di un magma posto a una certa profondità nella crosta terrestre; questi sistemi sono in fase di sperimentazione. Nei sistemi geopressurizzati l’acqua, con temperatura superiore a 200 °C, si trova in serbatoi sottoposti a una pressione superiore a quella idrostatica; sebbene essi non vengano ancora sistematicamente impiegati, possono comunque produrre energia g., meccanica e chimica.

Aree geotermiche

Le aree geotermiche ad alta entalpia coprono circa il 10% delle terre emerse; esse sono distribuite lungo i margini di rottura delle placche litosferiche (zone di rift) e lungo le aree di collisione delle stesse. Ai bordi dell’Oceano Pacifico esistono sia la più alta concentrazione di vulcani recenti sia i più importanti campi geotermici ad alta temperatura. All’interno delle placche, ben 116 punti caldi, tra cui quello della Toscana e dell’Alto Lazio, producono energia g.; nelle zolle continentali i grandi bacini sedimentari hanno risorse g. che hanno permesso di realizzare numerosi progetti di teleriscaldamento; in aree di fosse subsidenti, come, per es., la Pianura Padana, si rinvengono giacimenti geopressurizzati di acque calde, mentre nelle catene montuose, geotermicamente fredde, si possono rinvenire anche acque minerali calde che provengono da falde molto profonde.

L’impiego dell’energia g. si è ormai diffuso in tutto il mondo e numerosi sono i progetti che utilizzano fluidi a bassa e ad alta entalpia. L’UE, in linea con gli obiettivi definiti nel Libro bianco, il documento di pianificazione della politica energetica comunitaria secondo il quale entro il 2010 il contributo delle fonti di energia rinnovabili al consumo energetico interno dovrà essere del 12%, sostiene l’utilizzazione dell’energia g. nei paesi membri con alcuni programmi di finanziamento (per es., ALTENER II, alternative energies). In Francia, soprattutto a partire dagli anni 1980, si è sviluppata notevolmente l’attività geotermica a bassa entalpia per il riscaldamento civile, con la realizzazione di oltre 80 progetti di teleriscaldamento; in Svizzera, nell’ambito di un progetto per la realizzazione di una centrale per la produzione di energia elettrica e termica da un EGS (3 MW_e, 22 MW_t), si è varato un programma di trivellazione profonda per l’estensione alla profondità di 5000 m di test idraulici, già effettuati con esito favorevole a 3900 m, per la valutazione di un reservoir geotermico in rocce granitiche.

In Italia, oltre a continuare lo sfruttamento delle tradizionali fonti geotermiche delle quattro province toscane (Pisa, Livorno, Siena e Grosseto), sono state avviate ricerche in Campania, Sicilia, Lazio, Lombardia, Veneto ed Emilia-Romagna. Sono stati scoperti due campi ad alta entalpia a Latera (Lazio) e a Mofete (Campania, Campi Flegrei), e sono stati realizzati progetti per l’utilizzazione di fluidi per il riscaldamento a Metanopoli, Vicenza e Ferrara. Nel campo delle basse temperature e per gli usi diretti, le iniziative sono state rallentate dalla scarsità di risorse finanziarie, mentre sono andate sempre più sviluppandosi le attività termali. La potenza geotermoelettrica italiana installata nel 2006 era di 810,5 MW con una produzione annua di circa 5,5 miliardi di kWh, che colloca l’Italia tuttora in posizione prioritaria in Europa e su scala mondiale, anche per quanto concerne le tecnologie di sfruttamento; l’energia g. per usi diretti si stima ammonti a circa 190.000 TEP (tonnellata equivalente di petrolio) annui.

Problemi ambientali

Con riferimento all’impatto ambientale, lo sfruttamento dell’energia g. può dar luogo a una serie di inconvenienti, che tuttavia possono essere neutralizzati, o comunque limitati, attraverso opportuni interventi. Alcuni di questi inconvenienti riguardano l’aspetto paesaggistico-naturalistico, l’inquinamento acustico (soprattutto durante le perforazioni dei pozzi), l’inquinamento chimico (immissione di gas come CO₂ e H₂S) e quello termico (aumento della temperatura dei corsi d’acqua in seguito alla dispersione dei reflui in superficie), la microsismicità (causata talvolta dalla reiniezione dei fluidi nel sottosuolo) e la subsidenza (causata dallo sfruttamento più o meno intenso di un campo geotermico).