Il presente capitolo è composto da un’introduzione sulla geotermia e sul funzionamento di una centrale geotermoelettrica. Successivamente sarà analizzata la situazione italiana con riguardo a potenza installata, numero di impianti e produzione da geotermoelettrico. Il periodo oggetto d’analisi è quello che va dall’anno 2000 fino all’anno 2012. Nell’ultimo paragrafo, infine, saranno affrontati i costi di tale tecnologia.
Il pianeta Terra contiene al suo interno un enorme serbatoio di energia: la tecnologia attualmente in uso per sfruttare questo potenziale è la geotermia.
La tecnologia geotermica viene utilizzata per due scopi: la generazione di elettricità e la produzione di acqua calda. Nel primo caso si tratta di impianti geotermoelettrici o ad alta entalpia, mentre nel secondo caso si tratta di impianti geotermici o a bassa entalpia. La differenza tra bassa ed alta entalpia consiste nella diversa temperatura dei fluidi geotermici. Nel caso di alta entalpia i fluidi geotermici sono caratterizzati da temperature elevate (superiori ai 150° Celsius), mentre nel caso della bassa entalpia le temperature sono inferiori. La geotermia ha una lunga tradizione in Italia: il primo impianto per la generazione di energia elettrica da fonte geotermica risale al 1913 a Larderello. Occorre però ricordare che la geotermia per applicazioni industriali era diffusa in Toscana già nell’Ottocento. L’Italia è leader assoluto nella produzione da geotermico a livello europeo ed è fra i primi Paesi a livello mondiale. Nel presente capitolo sarà trattata la geotermia a fini di produzione di energia elettrica: il geotermoelettrico. Esula dagli scopi del presente lavoro la trattazione della geotermia a fini di riscaldamento e raffreddamento.
Prima di passare alla descrizione del funzionamento e delle opere di cui si compone una centrale geotermoelettrica è utile elencare i principali vantaggi e gli eventuali svantaggi insiti nell’utilizzo di tale tecnologia.
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La geotermia rappresenta una fonte energetica rinnovabile da cui si può ottenere una enorme quantità di energia. Gli impianti geotermici hanno in assoluto, tra le fonti rinnovabili, il più alto numero di ore di utilizzo equivalenti. Occorre ricordare che le ore di utilizzo equivalenti sono date dal rapporto tra produzione e potenza installata. Ciò significa che gli impianti geotermici sono in funzione per un tempo maggiore rispetto alle altre tipologie di impianti. Le centrali geotermiche sono considerate a basso impatto ambientale e non inquinanti. Lo sviluppo della geotermia permette poi la creazione di posti di lavoro, la diminuzione della dipendenza dalle fonti fossili e la possibilità di applicazioni a livello industriale ed agricolo. Per quanto riguarda invece gli svantaggi si può anzitutto citare l’impatto sul paesaggio: una centrale è infatti caratterizzata da un complesso di numerosi edifici e tubature che deturpano l’aspetto dell’ambiente circostante. Ciò nonostante le moderne tecniche architettoniche permettono di trovare soluzioni a questo problema. L’ultimo svantaggio, non per importanza, è relativo ai gas che vengono liberati nell’atmosfera a seguito dello sfruttamento dei fluidi geotermici. Tali sostanze rappresentano fluidi incondensabili che pertanto, per essere smaltiti, devono essere liberati nell’ambiente circostante. Alcuni di questi fluidi sono estremamente nocivi, seppur siano già presenti in natura come prodotto di processi biologici. Il problema viene evitato grazie al costante monitoraggio effettuato nei pressi delle centrali, per verificare la concentrazione delle particelle di tali gas nell’aria. È però da segnalare il fatto che, nella maggior parte dei casi, le concentrazioni sono basse e sempre e comunque inferiori rispetto a quelle registrate nei pressi di impianti alimentati a fonti fossili. Appare quindi evidente che i vantaggi di tale tecnologia siano di gran lunga superiori agli svantaggi. Motivo questo che sta alla base del recente boom italiano di richieste per autorizzazione alla trivellazione al fine di ricercare risorse geotermiche. Conclusa questa introduzione sulla geotermia è necessario illustrare il funzionamento di un impianto geotermoelettrico e le opere di cui si compone.
Una centrale geotermoelettrica sfrutta il calore presente nel sottosuolo. A mano a mano che ci si spinge nelle profondità della Terra la temperatura aumenta di 3° ogni cento metri. Questo aumento è denominato gradiente geotermico. Le rocce calde, presenti nel sottosuolo, a contatto con l’acqua danno origine ai fluidi geotermici. Il fluido geotermico è costituito da acqua, vapore e altri gas presenti nel sottosuolo. Tale miscela è l’ingrediente base che permette, attraverso il suo sfruttamento, la generazione di
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energia elettrica operata grazie ad una centrale geotermoelettrica. Come poc’anzi affermato le centrali geotermoelettriche sfruttano risorse geotermiche con temperature superiori ai 150°. In Figura 28 è visibile lo schema di funzionamento di una centrale geotermoelettrica.
Figura 28: Schema del funzionamento di una centrale geotermoelettrica
Fonte dati Figura 28: www.gse.it, Gestore Servizi Energetici
In Figura 28 sono ben visibili le rocce calde, ossia il bacino in cui si formano i fluidi geotermici. Le tubature verticali di colore arancione rappresentano i pozzi di estrazione. Le tubature possono prolungarsi nel sottosuolo per alcune decine fino a migliaia di metri. I fluidi geotermici così estratti vengono convogliati tramite tubature, denominate vapordotti, alla cosiddetta turbina a vapore. L’energia dei fluidi geotermici fa ruotare l’asse della turbina, creando una energia meccanica di rotazione. L’energia meccanica così ottenuta è trasferita all’alternatore, il quale la trasforma in energia elettrica. L’energia elettrica viene quindi inviata al trasformatore, il quale la eleva di tensione e la immette in rete. Dalla rete l’energia elettrica prodotta diviene fruibile per le utenze collegate. Sorge spontanea una domanda: che succede ai fluidi geotermici al temine del loro utilizzo? Da Figura 28 è ben visibile come, una volta che il fluido è stato introdotto nella turbina, una tubazione in uscita da quest’ultima convoglia la miscela geotermica verso una torre di raffreddamento. In seguito a questo raffreddamento il fluido è inviato ad un condensatore, all’interno del quale la miscela viene condensata per essere poi reiniettata nel sottosuolo. Questo procedimento permette la continua rigenerazione dei
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fluidi geotermici. Parte dell’acqua fredda ottenuta serve a mantenere in funzione la torre di raffreddamento. Alcuni gas tuttavia sono incondensabili motivo per cui non possono essere ricondotti a fluido e iniettati nel bacino geotermico sottostante. Per ovviare a tale problema le sostanze incondensabili vengono liberate nell’atmosfera ed il loro livello, se eccessivo, viene diminuito grazie all’utilizzo di filtri di abbattimento. Terminata questa parte introduttiva è tempo di passare alla trattazione della situazione italiana.