Il tema dell’energia è quanto mai attuale e sentito in questo periodo storico, caratterizzato da una forte crisi energetica. Si avverte quindi la necessità di ricercare fonti alternative di energia, inesauribili e con un basso impatto sull’ambiente. Tra le diverse fonti di energia rinnovabile, l’energia geotermica rappresenta una valida alternativa che si può sfruttare senza danneggiare il pianeta.
Ma cos’è esattamente l’energia geotermica? Si tratta di un’energia pulita, rinnovabile e appunto alternativa. L’energia geotermica è l’energia generata dallo sfruttamento del calore naturale che proviene dal sottosuolo, ovvero dagli strati più profondi della crosta terrestre.
Origine e Definizione dell'Energia Geotermica
L'energia geotermica è una fonte di energia rinnovabile che sfrutta il calore naturalmente presente nella crosta terrestre per produrre elettricità o calore. La parola "geotermia" viene dal greco "gea" e "thermòs" e significa “calore della Terra”.
Penetrando infatti in profondità fino al nucleo della terra, la temperatura della Terra si fa sempre più elevata, aumentando di 30°C ogni km. Questo calore aumenta progressivamente con la profondità, secondo il cosiddetto gradiente geotermico, che in media è di circa 3°C ogni 100 metri. L’energia geotermica viene resa disponibile attraverso fluidi vettori (acqua o vapore), che si trovano naturalmente nel sottosuolo o che possono essere immessi artificialmente.
Il calore geotermico è il risultato di processi di decadimento nucleare di elementi radioattivi (uranio, torio e potassio) presenti all'interno del sottosuolo.
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Il calore è una forma di energia e, in senso letterale, l’energia geotermica è il calore contenuto nell’interno della Terra. Esso è all’origine di molti fenomeni geologici di scala planetaria. Tuttavia, l’espressione “energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe essere, estratta dal sottosuolo e utilizzata dall’uomo.
Come Funziona l'Energia Geotermica
Per estrarre e utilizzare il calore sprigionato dalla Terra bisogna individuare le zone dove questo calore terrestre si concentra. Si chiama serbatoio o giacimento la zona con un’anomalia termica positiva. Il flusso di vapore caldo che proviene dal sottosuolo risale, attraverso le fratture degli strati rocciosi, verso la superficie e vengono intercettati dai pozzi geotermici di estrazione. I vapori muovono quindi le turbine della centrale, questa energia meccanica viene poi trasformata in elettricità da un alternatore. Un meccanismo che ovviamente è in grado di funzionare solo ad alte temperature.
Le centrali geotermiche convertono il calore sotterraneo in energia elettrica. L’acqua ad alta pressione viene portata in superficie, dove subisce una decompressione che genera vapore. L’acqua calda del sottosuolo scalda un secondo fluido a basso punto di ebollizione, che vaporizza e aziona la turbina. Nelle centrali a vapore secco, il vapore geotermico viene trasportato alla centrale tramite vapordotti.
Una parte del fluido viene poi reimmessa nel sottosuolo tramite pozzi di reiniezione, contribuendo a mantenere l’equilibrio del serbatoio e a prolungarne la vita utile.
Tipi di Centrali Geotermiche
- Centrali geotermiche a vapore secco: il vapore è estratto direttamente dalle fratture presenti nel terreno ed utilizzato per azionare una turbina.
- Centrali geotermiche flash: prelevano acqua ad alta pressione dal sottosuolo e la fanno evaporare in superficie, fredda e a bassa pressione. Il vapore risultante viene utilizzato per alimentare le turbine.
Come funziona una centrale geotermica?
Dei pozzi di estrazione scavati nel terreno per alcuni chilometri permettono ai fluidi geotermici di risalire verso la superficie; il vapore incanalato mette in moto la turbina generando energia meccanica che successivamente un alternatore trasformerà in energia elettrica. I vapori vengono quindi raffreddati in un condensatore e l’acqua ottenuta viene reimmessa nel sottosuolo.
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Applicazioni dell'Energia Geotermica
L’energia geotermica offre numerosi vantaggi, sia in termini ambientali che economici. È una fonte rinnovabile, pulita e sempre disponibile, indipendentemente dalle condizioni climatiche. Oltre alla produzione di elettricità, la geotermia trova applicazione diretta nel riscaldamento.
A seconda della temperatura dei fluidi, le risorse geotermiche sono state utilizzate in numerose applicazioni.
- Riscaldamento domestico (42%)
- Usi termali (32%)
- Acquacoltura (18%)
- Agricoltura (7%)
- Usi industriali (1%)
Geotermia a Bassa e Alta Entalpia
La geotermia a bassa entalpia è ideale per l’uso domestico e si basa su temperature inferiori ai 90°C. Questa forma di geotermia sfrutta il calore costante del sottosuolo (circa 10-15°C già a 1 metro di profondità), attraverso pompe di calore geotermiche. Le pompe di calore geotermiche sono altamente efficienti: per ogni 1 kW di energia elettrica consumata, producono in media 3 kW termici.
La geotermia ad alta entalpia, invece, si sfrutta nelle centrali geotermiche per la produzione di energia elettrica.
Impianto Geotermico Domestico
È un tipo di impianto che utilizza una pompa di calore geotermica per produrre riscaldamento o raffreddamento: in inverno la pompa assorbe il calore dal terreno per riversarlo negli ambienti interni e riscaldarli, mentre in estate assorbe calore dagli ambienti per riversarlo nel terreno. Si tratta di impianti a bassa entalpia, la temperatura cioè oscilla tra i 20 e gli 80 gradi centigradi; un sistema di riscaldamento geotermico funziona grazie a una rete di tubi sotterranei all’interno dei quali scorre un liquido termovettore che raccoglie l’energia termica del terreno e dell’acqua e la trasporta alla pompa di calore. Da qui il calore viene trasferito all’acqua o all’aria per riscaldare gli ambienti (tramite pannelli radianti, riscaldamento a pavimento e i ventilconvettori) o per produrre acqua calda sanitaria. Nel caso di raffreddamento il processo è esattamente inverso.
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Vantaggi e Svantaggi dell'Energia Geotermica
Dal punto di vista ambientale, la geotermia si distingue per le basse emissioni di CO₂ e per l’impatto minimo sul paesaggio. Le centrali di energia geotermica così come gli impianti geotermici domestici non bruciano combustibili fossili e non generano emissioni nocive durante il funzionamento.
Dal lato economico, l’impianto geotermico rappresenta un investimento intelligente nel medio-lungo termine. Dopo i costi iniziali di installazione, che possono variare in base alla profondità di perforazione e alla dimensione dell’impianto, i costi di esercizio sono estremamente contenuti.
Fonte di energia verde e rinnovabile per eccellenza, l'energia geotermica è un'energia alternativa e pulita a cui fanno da cornice non trascurabili vantaggi. La produzione di energia è continua, indipendentemente dalle temperature esterne, dalle condizioni meteorologiche e dall'alternanza giorno-notte. Tra le energie rinnovabili, quella geotermica è la fonte che riesce a produrre la maggiore quantità di elettricità e può essere sfruttata anche per produrre riscaldamento. Gli impianti geotermici sono silenziosi, non creano problemi acustici e non emettono anidride carbonica e polveri sottili. Gli scarti di produzione vengono rimessi in circolo grazie al riciclo del vapore prodotto e l'assenza di processi di combustione riduce al minimo la necessità di interventi di manutenzione sugli impianti.
Un impianto geotermico domestico può sia riscaldare che raffreddare l'abitazione riducendo le spese in bollette e con costi di manutenzione irrisori rispetto a un impianto tradizionale.
Tuttavia, l’energia geotermica presenta anche alcune sfide da affrontare. La sua disponibilità si lega a specifiche caratteristiche geologiche di determinate aree, (come appunto il caso specifico della regione Toscana). Ciò significa che non è possibile sfruttare questa fonte energetica in tutto il territorio italiano. Inoltre, la realizzazione di impianti geotermici richiede investimenti iniziali considerevoli.
Dagli impianti geotermici possono spandersi nell’aria odori forti e sgradevoli (pensiamo ad esempio a quelli generati dai composti sulfurei). Un cattivo impatto visivo/paesaggistico: un impianto geotermico, a causa delle moltissime tubature in superficie e delle alte torri di refrigerazione, è molto simile ad un’enorme fabbrica, per questa ragione ha un impatto visivo piuttosto pesante.
La Geotermia in Italia e nel Mondo
L’Italia è stata un Paese pioniere nell’uso dell’energia geotermica: a Larderello, nel 1904, fu condotto il primo esperimento al mondo di produzione di elettricità dal calore del sottosuolo. Il primo impianto geotermoelettrico fu poi avviato nel 1913.
Nonostante la crescita piuttosto lenta e ridotta, l’Italia continua ad essere il maggior produttore di energia elettrica da geotermia, dopo la Turchia. Il potenziale dell’Italia in ambito geotermico è però molto più alto e non adeguatamente sfruttato. Potrebbe infatti soddisfare interamente tutta la domanda interna. Solo considerando i primi 5 km di profondità potrebbe produrre dai 5.800 ai 116mila terawattora di energia, a fronte di un fabbisogno annuo di circa 300 terawattora.
L’inizio della geotermia in Italia risale addirittura all’inizio del 900, anche se alcuni studi storici dimostrano che il calore terrestre e le sorgenti naturali sono state sfruttate fin dall’antichità, almeno per tutto il I millennio a.c., dalla popolazioni etrusche in Toscana.
Ci sono però altre aree in Italia che sono ricche di risorse geotermiche: il Veneto in corrispondenza dei Colli Euganei, il Friuli-Venezia Giulia intorno a Grado, la Campania nei dintorni di Napoli, i Campi Flegrei e Ischia, in Sicilia ad Alcamo, Sciacca, le isole Eolie e di Pantelleria e infine l’Emilia Romagna con Ferrara.
A Larderello si trova il più grande impianto geotermico di tutta Europa; oltre che in Toscana le centrali geotermiche in Italia sono dislocate tra Campania, Veneto, Emilia-Romagna, Sicilia e Friuli-Venezia-Giulia.
Pensiamo ad un contesto geografico come l’Islanda. Qui l’energia geotermica risulta particolarmente importante; infatti, l’85% delle case viene riscaldato grazie alla geotermia. I maggiori produttori mondiali sono gli Stati Uniti, mentre l’Italia si trova al quinto posto.
In base alla classifica invece dei dieci maggiori Paesi geotermici del 2023 stilata da ThinkGeoEnergy’s, l'Italia si colloca in ottava posizione con una capacità pari a 916 MW. A livello globale, fanno meglio di noi gli Stati Uniti con una capacità pari a 3.900 MW, seguiti da Indonesia, Filippine, Turchia, Nuova Zelanda e Kenya.
Ad oggi purtroppo, l’energia geotermica costituisce solo l’1% della produzione mondiale di energia, ma considerando il suo elevato potenziale è destinata ad aumentare.
Il Ruolo Strategico della Geotermia
L’energia geotermica svolge un ruolo strategico nella transizione ecologica verso un sistema più sostenibile. Per il raggiungimento degli obiettivi dell’Agenda ONU 2030 non basteranno il solare e l’eolico, ma bisognerà puntare sempre di più sulla geotermia.
Investimenti, incentivi, nuove tecnologie e un cambiamento nell’opinione pubblica saranno però fondamentali per avviare lo sviluppo di impianti geotermici in Italia. Campagne di comunicazione basate su una maggior consapevolezza fondata da dati scientifici possono aiutare a una partecipazione pubblica più attiva.
Per sfruttare appieno il suo potenziale è necessario promuovere ulteriori investimenti nella ricerca e nello sviluppo di nuove tecnologie.
Riducendo la dipendenza dalle fonti fossili inoltre, l’Italia può garantirsi una maggiore indipendenza energetica e una diversificazione del suo mix energetico.
In conclusione, l’Italia ha adottato un ruolo di primo piano nell’utilizzo di questa forma di energia come parte del suo mix energetico. Questa fonte rinnovabile offre numerosi vantaggi sia dal punto di vista ambientale che economico, contribuendo alla lotta contro il cambiamento climatico e garantendo una maggiore sicurezza energetica.