Di cosa parleremo
Un’energia naturale
L’energia geotermica è una forma di energia che sfrutta il calore naturale del pianeta che, dal nucleo più caldo, grazie alla circolazione del magma, si trasferisce verso al crosta terrestre. Si tratta ovviamente di una fonte gratuita (anche i costi di estrazione e di produzione dell’energia sono molto più bassi di quelli legati ai combustibili fossili) e pulita. La quantità di energia termica disponibile nel sottosuolo è enorme, basti pensare che la temperatura aumenta di circa 3 gradi centigradi per ogni 100 metri di profondità e che il calore presente nei primi 3 chilometri della crosta terrestre è paragonabile all’energia termica ottenibile da tutti i giacimenti di combustibili fossili conosciuti. Tuttavia, al momento attuale, non si può utilizzare la maggior parte di questa energia, perché essa si rivela in superficie con fenomeni estremamente violenti
Le manifestazioni naturali di geotermia principalmente note appartengono principalmente ai vulcani, alle fumarole e ai soffioni boraciferi o geyser. , come nelle eruzioni vulcaniche o come getti di vapore non permanenti.
E’ vero, infatti, che in alcuni casi vapori surriscaldati che emergono dalle fratture della crosta terrestre, si accompagnano con gas nocivi, ma questi sono presenti in quantità molto ridotte che si disperdono rapidamente nell’atmosfera.
Vulcani
I vulcani sono la manifestazione naturale di geotermia più nota del Pianeta e si sono generate grazie alla risalita, in seguito ad eruzioni, di roccia fusa, il magma, formatasi all’interno della crosta terrestre. Circa il 91% dei vulcani sulla Terra è sottomarino, mentre sulle terre emerse ve ne sono circa 1500 in attività. I territori nelle prossimità dei vulcani hanno un grande potenziale geotermico che può essere sfruttato per produrre energia rinnovabile, come nel caso della centrale di Cerro Pabellón in Cile.
Fumarole
Le fumarole si presentano come piccole ma profonde fessure nel suolo, dalle quali risalgono gas a temperature che possono essere comprese tra i 100 e i 900 °C. La diminuzione di temperatura, generata dal contatto con l’aria, raffredda i gas formando i caratteristici fumi, da cui deriva il nome del fenomeno. Le fumarole sono presenti generalmente in prossimità dei crateri o dei fianchi di vulcani attivi, nonché in aree in cui l’attività vulcanica è cessata, ma rimangono fenomeni geotermici secondari.
Soffioni boraciferi e geyser
I soffioni boraciferi sono violente emissioni di vapore acqueo dal sottosuolo, a temperature comprese tra i 150 e i 230 °C. Le caratteristiche principali sono la continuità delle emissioni e la fortissima pressione (fino a 20 atmosfere).
I geyser sono invece potenti getti di acqua e vapore, eruttati solitamente a intervalli regolari. Si tratta di fenomeni molto rari al mondo, in quanto richiedono condizioni climatiche e geologiche riscontrabili solo in poche aree del pianeta. L’Islanda e il Parco Nazionale di Yellowstone (nel Wyoming, Stati Uniti) sono le due aree più famose di presenza dei geyser: in entrambe viene prodotta una grande quantità di energia geotermica.
Un po’ di storia
Il rapporto tra l’uomo e l’energia della terra ha radici antichissime. Sin dalla Preistoria gli uomini hanno costruito i propri insediamenti vicino ad aree geotermiche attive per utilizzare i prodotti vulcanici, sfruttare il calore per cucinare e per godersi i benefici delle acque termali!
Gli Etruschi edificavano le loro città principalmente in corrispondenza di aree geotermiche e usavano i prodotti che ne derivano – alabastro, travertini, ossidi di ferro, fanghi termali – come merce di scambio. I resti più antichi del complesso termale etrusco di Sasso Pisano, in Toscana, risalgono al III secolo a.C. Dagli etruschi, la passione per le terme si trasmette ai Romani. Cresce l’interesse geotermico per la Toscana e la sua Valle del Diavolo, così chiamata per la presenza di soffioni boraciferi e geyser, che sarà d’ispirazione a Dante per l’inferno della Divina Commedia e dove sorgono importanti siti termali come quelli di Aquas Volaternas (oggi Larderello) e Aque Populanie (oggi Sasso Pisano). Dopo la caduta dell’Impero di Roma il termalismo e l’uso dei sottoprodotti dell’energia geotermica subiscono un forte declino per tutta la parte iniziale del Medioevo.
Durante il XV secolo la balneoterapia e l’uso di minerali idrotermali ed altri sottoprodotti del calore terrestre cominciano ad avere una nuova fioritura in Italia, sempre in Toscana.
Nel 1777 la scoperta l’acido borico -largamente utilizzato in farmacia per le malattie degli occhi – pone l’attenzione sulle aree geotermiche toscane di Monterondo Marittimo e Castelnuovo Val di Cecina che diventano importanti centri di estrazione. Nel 1818 l’ingegnere francese François Jacques de Larderel sviluppa una tecnica per la raccolta del vapore emesso dai lagoni (le fessure del suolo da cui sgorgano acqua bollente e vapore), che permetterà di alimentare le le caldaie necessarie a estrarre l’acido borico dai fanghi naturali. Nel 1846 in onore di de Larderel, la località di Montecerboli, dove si era formato un importante centro industriale per l’estrazione dell’acido borico, viene ribattezzata Larderello.A dare manforte alle idee di de Larderel arriva l’ingegnere italiano Vincenzo Manteri che promuove le prime perforazioni per reperire il vapore dal sottosuolo, ottenendo così una produzione più elevata.
Nel 1904 Piero Ginori Conti, direttore generale degli impianti estrattivi di Larderello, accende le prime cinque lampadine alimentate a geotermico e nel 1913 l’Italia è il primo paese al mondo a sfruttare l’energia geotermica per la produzione stabile di energia elettrica, con l’impianto di Larderello 1. Da allora la storia della geotermia è diventata un vanto dell’industria energetica italiana: l’Italia è uno dei maggiori produttori al mondo e il primo in Europa. La maggior parte delle nostre centrali sono concentrate in Toscana rendendola la regione che fa maggior ricorso alle energie rinnovabili nel nostro Paese.
Come funziona una centrale geotermica
Le centrali geotermoelettriche sono alimentate dal fluido geotermico, composto da una miscela di vapore d’acqua e di gas che si formano quando le sacche d’acqua sotterranee vengono riscaldate da sorgenti di calore (ad esempio magma di bassa profondità) fino a centinaia di gradi. Attraverso le fratture presenti negli strati rocciosi, le acque riscaldate e i vapori provenienti salgono verso la superficie, dove vengono intercettati dai pozzi geotermici di estrazione. Il vapore erogato dai pozzi viene quindi convogliato in tubazioni, chiamate vapordotti, ed inviato ad azionare una turbina, dove l’energia cinetica del gas viene trasformata in energia meccanica di rotazione.
L’asse della turbina è collegato ad un generatore che, ruotando, trasforma l’energia meccanica in energia elettrica alternata, che viene trasmessa al trasformatore. Questo innalza il valore della tensione fino a 132.000 volt e la immette nella rete di distribuzione.
Il vapore in uscita dalla turbina viene riportato allo stato liquido in un condensatore, mentre i gas presenti nel vapore del sottosuolo vengono dispersi nell’atmosfera solo dopo precisi trattamenti per abbattere i principali inquinanti come idrogeno solforato e mercurio. Una torre di raffreddamento consente di raffreddare l’acqua prodotta dalla condensazione del vapore: a questo punto l’acqua fredda viene utilizzata nel condensatore, per abbassare la temperatura del vapore, oppure viene reiniettata nelle rocce profonde grazie ai pozzi di reiniezione, per iniziare un nuovo ciclo.
Gli impianti geotermici domestici
Fino a pochi anni fa, la tecnologia disponibile era in grado di sfruttare l’energia geotermica soltanto nelle zone in cui la temperatura del sottosuolo è naturalmente molto alta. Oggi invece gli impianti geotermici sono in grado di produrre energia anche con temperature modeste, come quelle, tra i 12 e i 15 gradi, a cui si trova la maggior parte del sottosuolo italiano; si stanno così diffondendo impianti geotermici domestici composti da tubazioni inserite in profondità nel terreno e collegate ad una pompa di calore geotermica, una macchina che è in grado di raccogliere il calore naturale presente nel terreno o nell’acqua di falda e di trasferirlo all’interno dell’abitazione durante la stagione invernale.
Gli altri tre elementi che compongono un impianto geotermico domestico sono:
- le sonde geotermiche, ovvero delle tubature di un fluido termovettore, che raccolgono l’energia termica del sottosuolo;
- il sistema di distribuzione del calore, ossia i terminali che diffondono nell’abitazione l’energia termica raccolta. Anche se un impianto geotermico può funzionare con i tradizionali termosifoni, la soluzione ideale è l’utilizzo di terminali in grado di funzionare a temperature basse, come un impianto a pavimento;
- un serbatoio di accumulo, nel quale l’acqua calda viene immagazzinata e riscaldata per poi essere distribuita quando necessario per il riscaldamento degli ambienti o per gli usi quotidiani.
D’estate l’impianto è in grado, invertendo il ciclo, di rinfrescare gli ambienti, fungendo da climatizzatore.
Si tratta di un’alternativa ecologica ai tradizionali sistemi di riscaldamento estremamente efficiente. Infatti permette di trasferire calore da una sorgente termica rinnovabile, gratuita, sicura e a temperatura costante (che non risente delle variazioni giornaliere e stagionali). Ovviamente, per compiere questo lavoro viene utilizzata energia elettrica, ma l’energia consumata è estremamente minore rispetto al calore che viene prodotto.
Vantaggi e svantaggi dell’energia geotermica
L’ energia geotermica è, tra le fonti energetiche rinnovabili, quella che riesce a produrre maggior quantità di elettricità, ma come tutte le fonti energetiche ha vantaggi e svantaggi.
Vediamone i vantaggi:
- È una fonte energetica sempre disponibile, che non è soggetta alle variazioni meteorologiche o all’alternanza giorno-notte;
- È una fonte di energia che non presenta alcuna combustione nel processo;
- Anche se non si tratta di una fonte inesauribile, quella presente e prodotta dalla terra è così tanta da non rappresentare un problema di esauribilità per questo viene comunque definita una fonte energetica rinnovabile;
- Gli scarti provenienti dalla produzione di questo tipo di energia possono essere riciclati.
Passiamo agli svantaggi:
- Si tratta di una fonte energetica concentrata in alcuni punti del pianeta e sono necessari costosi studi preliminari per trovare i luoghi adatti alla collocazione degli impianti. Inoltre, anche le trivellazioni, necessarie alla creazione degli impianti, risultano molto costose;
- Dagli impianti geotermici possono arrivare forti odori sgradevoli (odori sulfurei): si può comunque risolvere il problema grazie alla realizzazione di sistemi di filtraggio;
- Gli impianti hanno un evidente impatto sul paesaggio a causa dell’elevato numero di tubature in superficie e delle alte torri di refrigerazione.