Relazioni fra le principali caratteristiche dei sistemi geotermici della Calabria settentrionale

7.2.1. Tempo medio di residenza e temperatura di serbatoio

Tenuto conto delle possibili incertezze sul tempo medio di residenza dell’acqua nel serbatoio geotermico (vedi sezione 6), è utile confrontare questo parametro con la temperatura di serbatoio indicata dalle funzioni geotermometriche (Figura 100).

4 _{Data l’esigua numero di dati relativi al gradiente geotermico nella regione Calabria, è stato adottato il gradiente}

geotermico medio terrestre di 33°C/km con la consapevolezza di incorrere in possibili errori sulle profondità dei circuiti termale. La scelta è scaturita da un’approfondita analisi dei pochi dati storici disponibili relativi alla Regione Calabria (dati ENI, AGIP, http://geothopica.igg.cnr.it), i quali sono talora in disaccordo con i dati acquisiti recentemente nell’ambito del progetto Vigor. Un esempio è il gradiente geotermico per la piana di Lamezia Terme, dove il valore di circa 40°C/km (precedentemente valutato in base a dati ENI-AGIP) è in contrasto con la temperatura di 27 °C incontrata a 900 m di profondità in un pozzo perforato nel corso del progetto Vigor. Peraltro, questa misura termometrica indica che il gradiente geotermico non è molto distante dal valore medio terrestre adottato in questa sede.

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Figura 100. Diagramma di correlazione fra tempo medio di residenza dell’acqua e temperatura di serbatoio per gli

acquiferi termali della Calabria settentrionale. Per il sistema di Ponte Coniglio viene riportata la temperatura di serbatoio minima.

In questo diagramma, si osserva quanto segue:

(a) I sistemi termali ospitati entro acquiferi carbonatico-evaporitici, ossia Sibarite-Cassano, Cerchiara, Caronte-Sambiase e Luigiane-Guardia Piemontese (circuito caldo) si distribuiscono lungo un unico allineamento indicando un aumento progressivo della temperatura di serbatoio al crescere del tempo medio di residenza, come espresso dalla seguente relazione:

T(°C) = 18.7  log t - 18.7 (57)

(b) I sistemi termali di Cotronei-Ponte Coniglio (considerando la sua temperatura di serbatoio minima) e di Repole presentano temperature di serbatoio minori, a parità di tempo medio di residenza, rispetto ai sistemi termali ospitati entro acquiferi carbonatico-evaporitici. Questo fatto è delineato dalla seguente equazione:

T(°C) = 19.8  log t - 36.8, (58)

che, essendo vincolata da soli due punti, è molto incerta.

(c) Il sistema termale di Spezzano ed il circuito freddo di Luigiane-Guardia Piemontese hanno temperature ancora minori, a parità di tempo medio di residenza. Questi due sistemi, peraltro, non possono essere riferiti ad un unico tipo, in quanto hanno caratteristiche geologiche-idrogeologiche totalmente differenti.

Nonostante le considerevole incertezze ed i pochi dati a disposizione, il confronto delle relazioni (57) e (58), ossia dei due differenti tipi di sistemi termali di cui ai punti (a) e (b) precedenti,

175 suggerisce che il tempo necessario per raggiungere una certa temperatura di serbatoio è molto maggiore nei sistemi termali crotonesi che nei sistemi termali carbonatico-evaporitici. Per esempio, Cerchiara e Repole hanno praticamente la stessa temperatura di serbatoio, 45-46°C, ma tempi medi di residenza molto diversi, 2600 e 15,000 anni, rispettivamente. Accettando queste differenze, da confermare mediante ulteriori dati, si può per il momento ipotizzare che il trasferimento di calore roccia-acqua sembra essere più efficiente nei sistemi termali carbonatico-evaporitici che nei sistemi termali crotonesi.

7.2.2. Tempo medio di residenza e volume di acqua presente nei serbatoio geotermico

Assumendo che i sistemi geotermici della Calabria settentrionale siano a stato stazionario, ossia che il flusso di acqua che entra nel serbatoio sia uguale a quello che esce (F, km3/anno), il tempo medio di residenza dell’acqua (t, anni) può essere utilizzato per calcolare il volume di acqua presente all’interno del serbatoio geotermico (Vo, km3

), mediante la semplice relazione:

Vo = t  F. (59)

La portata totale delle acque termali scaricate dal serbatoio, Q, viene qui considerata rappresentativa del flusso d’acqua costante F che attraversa il sistema. Quindi, nell’uso della equazione (59), le incertezze su Q si sommano alle possibili incertezze sul tempo medio di residenza dell’acqua (vedi sezione 6); inoltre, non è detto che i sistemi geotermici considerati siano a stato stazionario.

Nonostante queste notevoli incertezze, è utile considerare le relazioni esistenti fra le tre grandezze implicate nella equazione (59) attraverso il diagramma di correlazione di Figura 101.

Il diagramma mostra che i sistemi carbonatico-evaporitici di Sibarite-Cassano, Cerchiara, Caronte- Sambiase e Luigiane-Guardia Piemontese (circuito freddo) si distribuiscono lungo un unico allineamento, avendo tutti portate prossime a 100 L/s. Anche il sistema di Spezzano Albanese si trova non lontano da questo allineamento, avendo una portata di 50 L/s. Per tutti questi serbatoi, a tempi medi di residenza dell’acqua maggiori corrispondono volumi maggiori, nell’ordine Sibarite- Cassano (2.5 km3) < Cerchiara < Caronte-Sambiase < Luigiane-Guardia Piemontese (circuito freddo) < Spezzano Albanese (22.1 km3).

I restanti tre sistemi, Repole, Luigiane-Guardia Piemontese (circuito caldo) e Ponte Coniglio- Cotronei hanno portate basse, comprese fra 2 e 6 L/s. Anche in questo caso, tempi medi di residenza dell’acqua maggiori determinano volumi maggiori, nell’ordine Repole (0.95 km3

) < Luigiane- Guardia Piemontese (circuito caldo) < Ponte Coniglio-Cotronei (4.2 km3).

176 La presenza del sistema di Luigiane-Guardia Piemontese (circuito caldo) in questo secondo gruppo, per certi versi inattesa in base alle caratteristiche geologiche-idrogeologiche, potrebbe essere dovuta al fatto che il sistema freddo intercetta la maggior parte della ricarica meteorica.

Figura 101. Diagramma di correlazione fra tempo medio di residenza dell’acqua nei serbatoi geotermici della Calabria

settentrionale e volume d’acqua immagazzinata.

7.2.3. Implicazioni pratiche

Nonostante la complessità dei sistemi naturali in generale e nello specifico dei sistemi geotermici di bassa entalpia esaminati, le considerazioni dei precedenti paragrafi sono di importanza fondamentale per comprenderne il comportamento e pianificarne l’utilizzo. In particolare, l’ipotesi dello stato stazionario consente di valutare il volume iniziale di acqua immagazzinata, Vo, conoscendo il flusso idrico F che attraversa il sistema in condizioni naturali non perturbate (equazione 59).

Ammettendo di adottare una portata di estrazione Qout > F per un certo intervallo di tempo t, il volume di acqua immagazzinato in serbatoio, V, varierà come espresso dalla relazione seguente:

V = Vo + Qint – Qoutt (60)

dove il flusso di ricarica, Qin, potrà essere considerato uguale ad F.

Ad esempio, ipotizzando di adottare una portata di estrazione Qout di 1000 L/s alle Terme Sibarite di Cassano allo Ionio per un periodo di 20 anni, la relazione (60) consente di calcolare una riduzione

177 del volume di acqua immagazzinato in serbatoio dal valore iniziale di 2.434 km3 a 2.187 km3 (- 10%) dopo 10 anni, a 1.912 km3 (-21%) dopo 20 anni.

Non è altrettanto semplice valutare le variazioni di temperatura indotte dallo sfruttamento.

Si tratta ovviamente di considerazioni preliminari, da rivedere alla luce di dati certi sul tempo di residenza delle acque termali di interesse nei circuiti sotterranei. Per il momento si è voluto mostrare che l’età delle acque termali non è un dato di interesse meramente accademico ma consente di trarre utili implicazioni pratiche sui sistemi di interesse.