La geotermia è la scienza che studia il calore terrestre. Il calore terrestre nasce nella crosta e nel mantello a causa del decadimento radioattivo di alcuni elementi che li compongono, e successivamente viene trasferito verso la superficie terrestre mediante convezione del magma o di acque profonde.
Si tratta di una modalità di produzione di energia da fonte rinnovabile importante e dall‘elevato potenziale per via di alcune sue caratteristiche. Il sistema geotermico sfrutta il calore prodotto dalla terra per generare energia. Si tratta di un sistema di produzione energetica che sfrutta il calore della terra.
Come Funziona l'Energia Geotermica
Tale calore si rende disponibile attraverso acqua o vapore, naturalmente (tramite geyser, per esempio) o artificialmente (in seguito a perforazione). L'energia generata è poi usata principalmente per riscaldamento, orticoltura, acquacoltura e processi industriali.
Il calore geotermico è il risultato di processi di decadimento nucleare di elementi radioattivi (uranio, torio e potassio) presenti all'interno del sottosuolo. L'energia geotermica accumulata nel sottosuolo arriva in superficie attraverso vettori fluidi come acqua e vapore; questa può essere sfruttata per produrre energia elettrica, ma per farlo c’è bisogno di una centrale geotermica.
Tipologie di Centrali Geotermiche
- Centrali geotermiche a vapore secco: in cui il vapore è estratto dalle fratture presenti nel terreno ed utilizzato per azionare una turbina.
- Centrali geotermiche flash: che 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.
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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Utilizzo dell’Energia Geotermica
L'energia geotermica può essere impiegata in diversi modi.
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.
Come già accennato, oggi il calore proveniente dalla terra viene utilizzato prevalentemente per la termoregolazione degli edifici e per l’acqua calda. Sostenibilità: l’energia geotermica, almeno quella a bassa entalpia, è completamente sostenibile perché elimina totalmente l’utilizzo di gas. Azzeramento delle emissioni: non producendo combustione, lo sfruttamento dell’energia geotermica riduce a zero le emissioni inquinanti nel posto in cui si vive o si lavora. Un grande vantaggio per l’ambiente e per la salute. Minor rischio: non essendo presenti combustibili infiammabili si elimina completamente il rischio di fughe di gas e incidenti legati al funzionamento del sistema di riscaldamento. Unica soluzione: il più delle volte l’energia geotermica può essere utilizzata anche in estate, per raffrescare gli ambienti.
Energia Geotermica nel Mondo e in Italia
La geotermia in Italia è molto diffusa e secondo i dati del 2019 rappresenta il 2% e del 5% del fabbisogno energetico complessivo e il 5% circa per quanto riguarda le sole fonti rinnovabili; si stima inoltre che ogni anno il nostro paese produca 6 terawattora di energia geotermica. 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.
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Nel nostro Paese le zone ad alta geotermia si trovano in Toscana: si tratta del triangolo Larderello-Travale-Radicondoli e del Monte Amiata. 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.
Secondo il gestore servizi elettrici (Gse), nel nostro paese quella di origine geotermica ammonta ad appena il 5,1% del totale dell’elettricità derivata da fonti rinnovabili. Una cifra molto contenuta, se si considera che l’idroelettrico arriva al 39%, il solare al 21,5%, l’eolico al 18% e le biomasse al 16,4%.
Secondo le rilevazioni del Gse, l’energia generata dal geotermico è utilizzata prevalentemente nel settore del commercio e dei servizi, e all’interno di questo, soprattutto per usi termali (da soli costituiscono il 51% del totale).
A differenza di altre fonti rinnovabili come l’eolico e soprattutto il solare fotovoltaico, che hanno invece registrato aumenti notevoli, la produzione di energia da fonte geotermica in Italia è rimasta pressoché stabile nel corso degli ultimi 15 anni. La produzione di energia geotermica ha avuto un andamento generalmente costante, rimanendo perlopiù su valori compresi tra i 5mila e i 6mila Gwh.
Tabella: Contributo delle Diverse Fonti Rinnovabili in Italia
| Fonte Rinnovabile | Percentuale del Totale |
|---|---|
| Idroelettrico | 39% |
| Solare | 21.5% |
| Eolico | 18% |
| Biomasse | 16.4% |
| Geotermico | 5.1% |
Vantaggi e Svantaggi dell'Energia Geotermica
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.
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Tuttavia il sistema presenta anche degli svantaggi, come afferma la commissione europea. Per esempio il fatto che la costruzione degli impianti abbia costi abbastanza elevati, anche se limitati alla fase iniziale, legati alla necessità di esplorare il terreno e scavare pozzi profondi. Inoltre questi processi possono avere un impatto ambientale, dovuto principalmente alla perforazione del suolo in fase di realizzazione dell’impianto e al successivo prelievo di vapore dalla terra.
Geotermia Profonda
Uno degli ambiti di maggior interesse, anche in Italia, è la cosiddetta geotermia profonda, ovvero impianti di energia geotermica realizzati a una profondità maggiore, che quindi possono sfruttare più calore. Ogni 100 metri di profondità la temperatura aumenta infatti di 3 gradi centigradi, in media. Si scava quindi più in profondità per ottenere impianti che intercettano una quantità più elevata di energia termica. Un esempio in Europa è il progetto Deepegs, realizzato in Islanda, dove l’impianto ha raggiunto quasi 5 chilometri di profondità.
Il Futuro dell'Energia Geotermica
Secondo Iea, per raggiungere gli obiettivi di neutralità climatica entro il 2030 la produzione mondiale di energia geotermica dovrebbe arrivare a 330 Twh, mentre attualmente (nel 2020) è di appena 94 Twh (una cifra che peraltro non è neanche raddoppiata in 20 anni).
La IEA ha voluto sottolineare l’urgenza di puntare anche sulla geotermia. Lo ha fatto nel suo rapporto “Net Zero By 2050”, nel quale l’Agenzia Internazionale dell’Energia ha rilevato che almeno 52 GW di capacità geotermica saranno necessari entro il 2030 per essere compatibili con uno scenario di neutralità climatica entro la metà del secolo. Per essere chiari: dovrà più che triplicare rispetto ai 15 GW di produzione elettrica.