La risorsa geotermica nella Toscana meridionale, con particolare riferimento alla bassa entalpia

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XQD¼QHVWUDVXOWHUULWRULR

Anno XII - 2017/2018

Etruria

natura

Periodico dell’Accademia dei Fisiocritici, Siena

Numero speciale sulle acque termali

ACCADEMIA DELLE SCIENZE DI SIENA DETTA DE’ FISIOCRITICI

Coltivare conoscenza

per creare coscienza

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Etrurianatura Accademia dei Fisiocritici onlus piazzetta Silvio Gigli 2, 53100 Siena

tel. 0577 47002 ZZZ¿VLRFULWLFLLW ZZZPXVHR¿VLRFULWLFLLW

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ISSN 2282-2607

In copertina

Foto di Giovanni Bencini – viale Europa, comparto “I Pini”, 42 - 58022 Follonica (GR)

Retro copertina Foto di Giovanni Bencini

Presentazione Contributi

Geotermia nella Toscana meriodionale: una risorsa importante da gestire con cura

Marcello Viti, Enrico Tavarnelli

Aqua et igni: scienza e senso del sacro delle acque termali per gli Antichi Carmelo Cannarella, Valeria Piccioni

Terapie termali nel trattamento delle malattie reumatiche: utopia o realtà?

Antonella Fioravanti, Sara Tenti, Sara Cheleschi, Mauro Galeazzi

/TQ PIJQ\I\ TI ÆWZI M TI NI]VI LMOTQ IUJQMV\Q \MZUITQ LMTTI <W[KIVI meridionale

Leonardo Favilli, Andrea Benocci, Claudia Angiolini, Giuseppe Manganelli

La risorsa geotermica nella Toscana meridionale, con particolare ZQNMZQUMV\WITTIJI[[IMV\ITXQI

Giacomo Biserni, Massimo Salleolini

4MIKY]MLMTTMUQVQMZMVMTTM+WTTQVM5M\ITTQNMZM

Alessandro Masotti

4M bWVM \MZUITQ UIZQVM" ]V UWLMTTW XMZ [\]LQIZM OTQ MٺM\\Q LMTT¼IKQLQÅKIbQWVMLMOTQWKMIVQ[]XWXWTIbQWVQVI\]ZITQ

Ilaria Corsi, Elisa Bergami La parola all’immagine

L’Uomo incontra l’armonia della Natura nelle colline senesi

Giovanni Bencini

Il punto della situazione

Le acque termominerali di Petriolo

Massimo Fanti, Massimo Salleolini

«Heri mattina principassemo a tuore el bagno». Quando i Gonzaga venivano a Petriolo

Riccardo Bassani

Il recupero dei Bagni di Petriolo

Bagni di Petriolo, un grande impegno di Italia Nostra

Mariarita Signorini

Un esperimento di conservazione e valorizzazione

Adriano Paolella

<MZUMLQXWV\MÅKQMQUXMZI\WZQ

Anna Guarducci, Andrea Arrighetti, Barbara Gelli

Risultati e prospettive per la ricerca archeologica

Serena Massa, Susanna Bortolotto, Piero Favino, Andrea Garzulino

4M^IZQMNI[QLMTZMK]XMZW

Giovanni Minutoli, Stefano Bertocci

Un progetto per ricreare l’armonia del luogo

Massimo Bettini Schede naturalistiche

4I <WUJI M\Z][KI LMTTM NWOTQM L¼WZW VMQ XZM[[Q LMTT¼IZMI \MZUITM LQ Petriolo: tra Archeobotanica e Storia

Claudio Milanesi 10 25 39 50 56 76 90 98 108 121 141 141 142 146 147 149 151 154

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LARISORSAGEOTERMICANELLATOSCANAMERIDIONALE, CONPARTICOLARERIFERIMENTOALLABASSAENTALPIA

«Di tutte le fonti di energia, il calore umano è quella meno costosa» Anonimo La disponibilità del calore terrestre è illimitata ri-spetto alla scala temporale umana e, quindi,l’energia geotermica è da considerarsi una risorsa rinnovabile e fruibile a lungo per le generazioni future; correttamen-te sfruttata, essa può assumere un ruolo significativo nel bilancio energetico di numerosi paesi. Le risorse ge-W\MZUQKPM Q\ITQIVM XW\MVbQITUMV\M M[\ZIQJQTQ NQVW I  SULQXZWNWVLQ\o[WVW[\QUI\MQVĖ _J_Ė

tonnellate equivalenti petrolio), di cui circa due terzi PIVVW\MUXMZI\]ZMQVNMZQWZQI+UMLQWJI[[I entalpia). Negli ultimi decenni si è sviluppato un cre-scente interesse nei confronti del risparmio energetico e della produzione di energia da fonti rinnovabili: ebbene, la geotermia a bassa entalpia fornisce risposte concrete a questi quesiti, costituendo una fonte energetica alter-nativa, inesauribile, gratuita, disponibile ovunque e in WOVQUWUMV\WX]TQ\IKWVZQL]bQWVMLMTT¼MUQ[[QWVMLQ sostanze inquinanti che può arrivare al 70% di un tra-dizionale impianto a gas). Va da sé che nelle fasi di progettazione, realizzazione ed esercizio degli impianti, riguardanti lo sfruttamento della risorsa geotermica, la corretta conoscenza della componente geologica risulti essenziale.

La risorsa geotermica nella Toscana meridionale,

FRQSDUWLFRODUHULIHULPHQWRDOODEDVVDHQWDOSLD

Introduzione

Il calore interno della Terra costituisce un’importante risorsa energetica, la cosiddetta “energia geotermica”; esso trae origine da vari NMVWUMVQ\ZIQY]ITQQTLMKILQUMV\WLQMTMUMV-\Q ZILQWI\\Q^Q QV XIZ\QKWTIZM238_U,235_U,232_Th e 403VMZIXXZM[MV\IITT¼QVKQZKITIUM\o<PM 3IU4)6, +WTTIJWZI\QWV 9]M[\W KI-TWZM [Q \ZI[NMZQ[KM QV []XMZNQKQM XMZ ¹KWVL]bQW- VMº[MVbI\ZI[XWZ\WLQUI\MZQIMXQZIZIUMV-\MXMZ¹KWV^MbQWVMºKWV\ZI[XWZ\WLQUI\MZQI# W^^QIUMV\M Y]M[\¼]T\QUW \ZI[NMZQUMV\W ZQ[]T\I possibile nei casi in cui la permeabilità prima-ria e/o secondaprima-ria delle rocce consente la cir-KWTIbQWVM LQ NT]QLQ .W\W )TTW [\I\W I\\]ITM della tecnologia, solo la convezione termica veicolata dall’acqua sotterranea riveste impor-tanza economica.

Il 4 luglio 1904 Piero Ginori Conti introdusse a Larderello l’uso dell’energia geotermica per pro-durre elettricità, sperimentando il primo generato-re geotermico. Attualmente, 25 nazioni estraggono LI[Q\QOMW\MZUQKQKITWZM[]ٻKQMV\MIOIZIV\QZMQT ZQ[KITLIUMV\WLQWT\ZMĖ6_{di abitazioni in climi} NZMLLQMLMTM\\ZQKQ\oXMZXQLQĖ6_{di abitazioni} .W\W#TIXW\MVbIMTM\\ZQKIOMW\MZUQKIQV[\ITTI\I è di circa 12GW1_{su scala mondiale, con in testa} OTQ;\I\Q=VQ\QKQZKI/?[MO]Q\QLI.QTQXXQVM

Giacomo Biserni*, Massimo Salleolini**

;\]LQW-KWOMW8QIbbILMT[ITM /ZW[[M\WQVNW([\]LQWMKWOMWKWU

=VQ^MZ[Q\oLMOTQ;\]LQLQ;QMVI,QXIZ\QUMV\WLQ;KQMVbM.Q[QKPMLMTTI<MZZIMLMTT¼)UJQMV\M^QI4I\MZQVI ;QMVI UI[[QUW[ITTMWTQVQ(]VQ[QQ\

1. Il watt?vT¼]VQ\oLQUQ[]ZILMTTIXW\MVbIVMT;Q[\MUI1V\MZVIbQWVITM#M[[IvXIZQI]VjouleIT[MKWVLW2[MKMLv equivalente, in unità elettriche, a un volt per ampere. Multipli sono il kilowattS?%3_{W), il megawatt}_5?%6_{W), il}

gigawatt/?%9_{W) ed il terawatt<?%}12_W).

1VLWVM[QI5M[[QKW6]W^IBMTIVLIML1\ITQI! 5?0WTUet al., 2010; Bertani, 2016).

Il quantitativo unitario medio del calore prove-niente dall’interno della Terra2 VWVv]VQNWZUM-UMV\M LQ[\ZQJ]Q\W []TTI []XMZÅKQM \MZZM[\ZM# M[[W ZQ[]T\I [MV[QJQTUMV\M LQ^MZ[W T]VOW ITK]VM NI[KM OMWOZIÅKPMQVOMVMZMQV\MZM[[I\MLIXIZ\QKWTIZM mobilità crostale, nelle quali anche il gradiente

si discosta notevolmente dai valori medi. Queste aree, dette di“anomalia geotermica”, possono M[[MZMKTI[[QÅKI\MQVJI[MITT¼M[\MV[QWVMLMTTMTWZW UIVQNM[\IbQWVQZMOQWVITQWTWKITQITTITWZWLQ[\ZQ- J]bQWVMT]VOWNI[KMWQVbWVMTQUQ\I\MMKQZKW[KZQ\-te, al carattere primario o secondario dell’origine geotermica. In Italia, le situazioni a più elevata entalpia3 4IZLMZMTTW 5 )UQI\I 4I\MZI MKK

Foto 1.)QIVKIR^IREXYVEPMHM¾YMHMKISXIVQMGM-WPERHE

Foto 2. La geotermia è la fortuna energetica dell’Islanda; da essa deriva il 25 % dell’elettricità ed il 90 % del riscaldamento. A sinistra, veduta

EIVIEHMYREGIRXVEPIKISXIVQSIPIXXVMGEEHIWXVEPEKLIXXSEVXM½GMEPIEPMQIRXEXSHEPPIEGUYIGEPHIGMVGE' WGEVMGEXIHEYREGIRXVEPIIHEX-trezzato per attività balneo-terapeutiche (dintorni di Reykjavik).

1TÆ][[WLQKITWZMLITTI<MZZIITTW[XIbQWvXIZQI<?KPMv[WTWTWËLMTKITWZMKPMQTXQIVM\IZQKM^MLIT ;WTM4¼]VQ\oLQUQ[]ZILMTÆ][[WLQKITWZMvT¼0.=Heat Flow Unit%ƁKITKU2_{·sec), ma viene usato anche il mW/m}2_.

1TÆ][[WLQKITWZMUMLQW\MZZM[\ZMv U?U2_{8WTTIKSet al.!!#,QKS[WV.IVMTTQ#VMTTMbWVMLQ4IZLMZMTTW}

e del M. Amiata esso supera i 300 mW/m2_{e raggiunge i 120 mW/m}2_{nella parte settentrionale del Graben di Siena}

*IZIbb]WTQet al., 1988). Per “gradiente geotermico” si intende l’aumento di temperatura che si rileva procedendo dalla []XMZÅKQM^MZ[WT¼QV\MZVWLMTTIKZW[\I\MZZM[\ZM#QTZMTI\Q^W^ITWZMUMLQWVMTTIXIZ\MXQM[\MZVIvLQKQZKI+U

3. In geotermia si usa correntemente, al posto di temperatura, il termine entalpia#M[[IvLMÅVQ\IKWUMTIY]IV\Q\oLQ KITWZMI[[WZJQ\IWKML]\ILI]V[Q[\MUIVMTKI[WLQ]VI[]I\ZI[NWZUIbQWVMQ[WJIZIKQWvIXZM[[QWVMKW[\IV\M

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sono determinate da anomalie a carattere locale [\Z]\\]ZM^]TKIVQKPMstock intrusivi recenti); negli altri casi, tali anomalie producono generalmente sistemi geotermici a medio-bassa entalpia.

Nella Toscana meridionale si rinvengono zone geotermiche tra le più importanti del nostro pia-neta. Ciò è dovuto alla concomitante presenza di KWVLQbQWVQ KPM NI^WZQ[KWVW T¼M[Q[\MVbI LQ [MZJI\WQ XW\MVbQITUMV\M [NZ]\\IJQTQ" ]V MTMÎ\W Æ][[W LQ calore che si traduce in un anomalo stato termico del sottosuolo; 2) degli ammassi rocciosi dotati di J]WVIWMTMÎ\IXMZUMIJQTQ\o[MZJI\WQKPM[Q\ZW-ÎVWIKWV^MVQMV\QXZWNWVLQ\oMITLQ[W\\WLQ]VI W XQ NWZUIbQWVQ QUXMZUMIJQTQ KWXMZ\]ZM# ]V adeguato approvvigionamento idrico proveniente LITTI[]XMZÅKQM

Il presente articolo vuole descrivere in modo sintetico le caratteristiche geotermiche dell’area considerata, in virtù delle quali vi emergono an- KPM[WZOMV\Q\MZUWUQVMZITQLW\I\MKQWvLQXIZ\Q-KWTIZQXZWXZQM\oÅ[QKPMM\MZIXM]\QKPMVWVKPuQ possibili utilizzi di questa peculiare risorsa.

Sorgenti termominerali

La Toscana meridionale è caratterizzata da nu-merose sorgenti termominerali, molte delle quali note da lungo tempo ed utilizzate a scopo bal-neo-terapeutico, che sono legate a particolari cir-K]Q\Q QLZWOMWTWOQKQ .QO 4M IKY]M UM\MWZQKPM penetrano nella crosta terrestre e circolano in pro-NWVLQ\oI[[]UMVLWKITWZMLITKWV\I\\WKWVOTQ[\ZI\Q [MUXZMXQKITLQ[MKWVLW]VOZILQMV\MOMW\MZUQ-co normale o anomalo) e prendendo in cari[MUXZMXQKITLQ[MKWVLW]VOZILQMV\MOMW\MZUQ-co, per dissoluzione, sostanze varie; il contenuto minerale ed il livello termico, così acquisiti, vengono talvol-\IQVOZIVXIZ\MKWV[MZ^I\QLITT¼IKY]IÅVWITTI[]I MUMZOMVbIQV[]XMZÅKQMXMZTWXQI\\ZI^MZ[WNIOTQM Secondo Minissale et al.!!Y]M[\MIKY]MUW-strano in genere le seguenti peculiarità: a) valori sostanzialmente costanti di portata e composizione chimica ed isotopica; b) un’origine meteorica testi-moniata dai rapporti isotopici4187167M2_H/1_H; c) una residenza nel sottosuolo relativamente lunga &IVVQQVLQKI\ILIQJI[[Q^ITWZQLQ\ZQbQW5_.

Fig. 1. Schema della circolazione idrica

delle sorgenti termominerali (Baraz-zuoli & Salleolini, 1993).

1ZIXXWZ\QQ[W\WXQKQ[WVWJI[I\Q[]TKWVNZWV\W\ZITIY]IV\Q\oUQ[]ZI\IVMTKIUXQWVMQVM[IUMZQ[XM\\WIY]MTTI presente in un campione standardQV\MZUQVQLQZIXXWZ\W\ZIOTQQ[W\WXQXM[IV\MZIZWMTMOOMZWKWU]VM#XMZOTQQ[W\WXQ [\IJQTQLMTT¼IKY]I18₇2_{0QTZQNMZQUMV\WvTWStandard Mean Ocean Water;57?}

1T\ZQbQWW\ZQ\QWvT¼Q[W\WXWZILQWI\\Q^WLMTT¼QLZWOMVW3_{H), con tempo di dimezzamento pari a 12,43 anni; esso viene}

]\QTQbbI\WXMZKITKWTIZMT¼M\oZMTI\Q^ILMQKIUXQWVQKQWvLMT\MUXWQV\MZKWZ[WLITTI[MXIZIbQWVMLIT[Q[\MUII\UW[NMZQKW in quanto presente in elevate concentrazioni nelle acque più giovani, coprendo un intervallo teorico di circa 50 anni.

Foto 3.Il geyser StrokkurYFMGEXSRIPP´SEWMHM+I]WMV-WPERHE IVYXXEYRKIXXSH´EGUYEEPXSGMVGEQEHMRXIVZEPPMMVVIKSPEVMHMQMRYXMMPTIWS

HIPPEGSPSRREHÉGUYEVMIWGITIVTSGLMMWXERXMEGSRXVEWXEVIPEWTMRXEHSZYXEEPPÍFSPPM^MSRIGSRPEJSVQE^MSRIHMYREWTIGMIHMGYTSPEGSRXIRIRXI ZETSVIEGUYISIHEPXVMKEW%FVIZIHMWXERÊrWMXYEXSMPGrande GeyserSVEMREXXMZS HEPUYEPITVIRHSRSMPRSQIXYXXMMKI]WIVHIPQSRHS

Queste sorgenti sono talvolta connesse a par-\QKWTIZQ ZMOQUQ \MZUQKQ geyser W NMVWUMVQ QLZW-LQVIUQKQILM[MUXQWN]VbQWVIUMV\WI[QNWVM UIVQNM[\IVLW[QQVUWLWQV\MZUQ\\MV\M.W\W

Un cenno particolare merita l’analisi delle loro caratteristiche geochimiche, sintetizzabili nei dia- OZIUUQLMTTIÅO]ZIKPMKWV[MV\MLQM^QLMVbQIZ-ne due gruppi principali:

a) quello delle acque bicarbonato-alcalino terrose KIUXW)LW^MTIKWUXWVMV\MLWUQVIV\Mv costituita dalla coppia ionica Ca+++7

3 --_come ZQÆM[[WLQ]VIXZM^ITMV\MKQZKWTIbQWVMQVZWK-KMKIZJWVI\QKPM]VM[MUXQWvKW[\Q\]Q\WLITTI [WZOMV\MLMTTM<MZUMLQ;/QW^IVVQ#.W\W# JY]MTTW LMTTM IKY]M [WTNI\WITKITQVW \MZZW[M

KIUXW*LW^MTIKWUXWVMV\MLWUQVIV\Mv costituita dalla coppia ionica Ca++;7

4 --_come ZQÆM[[WLQ]VIXZM^ITMV\MKQZKWTIbQWVMQVZWK-KM IVQLZQ\QKPM M[MUXQ [WVW KW[\Q\]Q\Q LITTM [WZOMV\QLQ*IOVW>QOVWVQMLMTTM<MZUMLQ ;I\]ZVQI#.W\W.QO

1VLMÅVQ\Q^I[WVWTMNWZUIbQWVQKIZJWVI\QKWI- VQLZQ\QKPMUM[WbWQKPMLMTTI.ITLI\W[KIVIIKW[\Q-tuire il serbatoio che alimenta le sorgenti.

Le acque rappresentate nel quadrante delle KTWZ]ZI\WITKITQVM KIUXW + LW^M TI KWUXW-nente dominante è costituita dalla coppia ionica

Na+_Cl-_{, sono in genere assai più ricche in sali di} Y]MTTMXZMKMLMV\QIVKPM[MUWT\WUMVWLQٺ][M# ]VM[MUXQWvNWZVQ\WLITT¼)KY]I*WZZI.W\W 1TTWZWKPQUQ[UWLQXQLQٻKQTMQV\MZXZM\IbQWVM è indicato come:

xderivato da una circolazione a livello del-TM ZWKKM KZQ[\ITTQVM LMT JI[IUMV\W 8IVQKPQ 1982);

xdovuto ad un miscelamento tra un’acqua di KQZKWTIbQWVMXWKWXZWNWVLIMKWVLMV[MLQ^I- XWZQOMW\MZUQKQ.IVKMTTQ6]\Q!#*IZIb-zuoli et al., 1988);

xacquisito durante la loro risalita negli spessi se-LQUMV\QIZOQTTW[QUIZQVQLMT8TQWKMVMITUMVW per quelle che emergono all’interno del Baci-VWLQ;QMVI:ILQKWNIVQ#,]KPQet al., 1992). La distribuzione dei campioni nel diagramma LQ8QXMZLMTTIÅO]ZIQVLQKIKPMITT¼QV\MZVWLMQ OZ]XXQ XZQVKQXITQ I M J [Q ^MZQÅKI Y]ITKPM NM-nomeno responsabile delle deviazioni osservate 8IVQKPQ ! 8MZ Y]IV\W ZQO]IZLI TM IKY]M JQKIZJWVI\WITKITQVW \MZZW[M [Q ZQKWVW[KM NIKQT-mente che solo alcune sono rappresentative di una circolazione in serie carbonatiche, mentre nelle altre si riscontra un progressivo miscela-mento con acque circolanti in serie anidritiche. 1VZMTIbQWVMITTMIKY]M[WTNI\WITKITQVW\MZZW[M le variazioni dei rapporti chimici sembrano

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at-LARISORSAGEOTERMICANELLATOSCANAMERIDIONALE, CONPARTICOLARERIFERIMENTOALLABASSAENTALPIA LARISORSAGEOTERMICANELLATOSCANAMERIDIONALE, CONPARTICOLARERIFERIMENTOALLABASSAENTALPIA

Foto 4. La sorgente delle Terme dell’Antica Querciolaia (Rapolano

Terme), con valori medi di temperatura e di portata rispettivamente HMGMVGE'IHMQ3_{/giorno. Essa presentava due particolari}

caratteristiche idrologiche (Barazzuoli et al., 1988).

• l’intermittenza nell’emissione, generata da un fenomeno di gas-lift XEPIHETVSZSGEVIP´IWTYPWMSRIZMSPIRXEHMYRKIXXSH´EGUYEQMWXEE gas (il getto variava in altezza da 0 a 4-5 m sul p.c. in un intervallo di tempo di circa 13 minuti e si ripeteva, in condizioni normali, con periodicità pressoché costante);

• la scomparsa ricorrente.

5YIWXEWSVKIRXIRSRIWMWXITMEWIKYMXSHIPPEGETXE^MSRIHIPP´EGUYE XIVQEPIXVEQMXITS^^MEP½RIHMKEVERXMVIYRVIKSPEVIETTVSZZMKMSRE-mento delle attuali attività balneo-terapeutiche.

Fig. 2. Diagrammi di Piper e rettangolari relativi alle principali

sor-genti termominerali della Toscana meridionale (Barazzuoli & Salleolini, 1993). I dati chimici utilizzati sono ripresi da Bencini et al. I Fanelli et al. (1982).

\ZQJ]QJQTQIL]VNMVWUMVWIVITWOWITXZMKMLMV- \MUIKPMXZWKMLMQV[MV[WWXXW[\W"ITNMVWUM-no della lisciviazione delle anidriti si sovrappone quello dovuto alla presenza di rocce carbonati-che, intese come componenti secondarie della successione litologica attraversata dalle acque termominerali.

Le acque clorurato-alcaline, che si presentano generalmente più costanti nelle loro caratteri-stiche chimiche e conseguentemente nei loro sistemi idrotermali, appaiono talvolta derivare da un miscelamento con quelle circolanti nelle [MZQMIVQLZQ\QKPM^MLQ[WZOMV\MV4W[\M[[W NMVWUMVWUIKWVXZWXWZbQWVQQV^MZ[M[MUJZI

da associare al chimismo delle sorgenti 14a e 14b.

I depositi travertinosi sono spesso messi in re-lazione con queste sorgenti, così come la loro presenza può rappresentare la traccia di vecchie UIVQNM[\IbQWVQ\MZUWUQVMZITQWZI[KWUXIZ[M1V proposito è da sottolineare che i travertini non LMZQ^IVW[WTWLIIKY]MKWV[XMKQÅKIKWUXW[QbQW-VMJQKIZJWVI\WITKITQVW\MZZW[I#QVNI\\QLI\WKPM Y]M[\W NMVWUMVW LQXMVLM M[[MVbQITUMV\M LITTI concentrazione assoluta degli ioni Ca++_M0+7

3 -_, può aversi precipitazione di travertino anche da IKY]MXQ[WTNI\QKPMWILLQZQ\\]ZIKTWZ]ZQKPMIL esempio, all’Acqua Borra).

Foto 5 - 8IVQIHM7+MSZERRM'SQYRIHM6ETSPERS8IVQI EWMRMWXVEZIHYXEHIPPETVMRGMTEPIJYSVMYWGMXEH´EGUYEGSRZEPSVMQIHMHMXIQTIVEXYVE

sui 38 °C e di portata intorno ai 13 L/s; a destra, veduta dell’adiacente deposito travertinoso caratterizzato da una fenditura, con deboli emissioni PMUYMHSKEWWSWIHEPPEUYEPIIQIVKIZEPEWSVKIRXIZIVEITVSTVMETVMQEHIPPEGETXE^MSRIXVEQMXITS^^S

Foto 6 - Vasca termale di Bagno

Vi-gnoni (Comune di S. Quirico d’Orcia): si tratta di una sorgente con valori medi di temperatura sui 38 °C e di portata intorno ai 20 L/s. Sullo sfondo si intravede la Rocca d’Orcia.

Energia geotermica

8MZ ÅVITQ\o XZI\QKPM \ZI TM ZQ[WZ[M OMW\MZUQKPM della Toscana meridionale possono essere distin-\MY]MTTMILIT\IMV\ITXQI\MUXMZI\]ZILMTÆ]QLW6 ZMXMZQ\W&+I\\MITTIXZWL]bQWVMLQMVMZOQI elettrica o calore per usi industriali, e quelle a me-LQWJI[[I MV\ITXQI \MUXMZI\]ZI LMT Æ]QLW $

+QLWVMM[WTWXMZTW[NZ]\\IUMV\WLQZM\\WLMQÆ]QLQ KITLQQVIUJQ\WKQ^QTMIOZQKWTWMLQVL][\ZQITM.QO

RISORSEADALTAENTALPIA

Appartengono a questo tipo i sistemi geotermici LMT5)UQI\IILIKY]ILWUQVIV\M7_{), di} Larde-ZMTTWMLQ<ZIÎTM:ILQKWVLWTQ.QOIÎXWZM 8MZÆ]QLWOMW\MZUQKW[QQV\MVLM]VIUQ[KMTILQIKY]I[QIQVNI[MTQY]QLIVMTTIY]ITM[WVWLQ[KQWT\MY]IV\Q\oÎZQIJQTQ LQ[ITQM[W[\IVbMOI[[W[MKPMQVNI[MLQÎXWZMITTIY]ITM[WVWTMOI\MIT\ZM[W[\IVbM^WTI\QTQY]ITQ+72, H2S, H2, NH4, ecc. 9]M[\Q[Q[\MUQOMW\MZUQKQXZWL]KWVWIKY]IQVNI[MTQY]QLIWUQ[KMTMIKY]IÎXWZMM[WVWY]MTTQUIOOQWZUMV\MLQٺ][Q VMTUWVLWKQZKIQT! LMQ[MZJI\WQQLZW\MZUITQ#M[[QKWV\MVOWVWIKY]IQVNI[MTQY]QLIKPMY]IVLWM[\ZI\\IXZM[MV\I

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Fig. 3.

7GLIQEHIPGMVGYMXSMHVMGSWSXXIVVERISRIPPEJSVQE^MSRIHIP±'EPGEVIGEZIVRSWS²GLIEPMQIRXEPI8IVQIHM7EXYVRME'LIXSRMQSHM½-GEXS 0E^SREHMVMGEVMGErGSWXMXYMXETVMRGMTEPQIRXIHEPPÉJ½SVEQIRXSHIPPEZEWXEJSVQE^MSRIGEPGEVIETVIWIRXIRIPPE^SREHM7ER1EVXMRSWYP*MSVEE GYMWMEKKMYRKSRSETTSVXMTVSZIRMIRXMHE4SKKMSMP7EWWS(YVERXIMPTIVGSVWSRIPWSXXSWYSPSPÉGUYEVEKKMYRKITVSJSRHMXkWYTIVMSVMEQITVIR-HIMRWSPY^MSRIMRSXIZSPMUYERXMXEXMZMHMWSPJEXSHMGEPGMSGLIGEVEXXIVM^ÊRSMP±'EPGEVIGEZIVRSWS²0EWYEVETMHEVMWEPMXEIRXVSPEGSTIVXYVEEVKMPPSWE impermeabile, permessa dalla presenza di una faglia dominante, spiega il fatto che sono mantenute pressoché intatte alla sorgente le caratteristiche XIVQMGLIIWEPMRI0ÍWEQIMWSXSTMGSHIPPIEGUYIXIVQEPMLEIZMHIR^MEXSGLIMPPSVSXIQTSHMVIWMHIRÊQIHMSRIPWSXXSWYSPSrHIPP´SVHMRIHIM anni (Battaglia et al., 1992; Minissale et al&EVFEKPMet al., 2013).

LINWZUIbQWVQQUXMZUMIJQTQOQ]ZI[[QKWMWKMVQKPM MVMWOMVQKPM#Æ]QLQLQJ]WVIY]ITQ\oQVY]IV\Q\o KWUUMZKQITUMV\M [NZ]\\IJQTQ ^MVOWVW XZWLW\\Q IVKPMLINZI\\]ZMLMT[W\\W[\IV\MJI[IUMV\WUM-\IUWZÅKWÅVWILWT\ZMULQXZWNWVLQ\o

,ITTW[KPMUIQLZWOMWTWOQKWLQÅO]ZIZQ[]T\I chiaro come nell’area di Larderello siano presenti ampie zone, circondate da una spessa copertura QUXMZUMIJQTM LW^M T¼QVÅT\ZIbQWVM LMTTM IKY]M UM\MWZQKPMI^^QMVMVMTTM[\M[[MNWZUIbQWVQKPMKW-stituiscono il serbatoio geotermico. In corrispon-denza della zona di produzione è altresì evidente TINWZ\MLMXZM[[QWVMLMTTI[]XMZÅKQMXQMbWUM\ZQKI =VI KWV[MO]MVbI LQ Y]M[\W QV\MV[W [NZ]\\IUMV-\WvTI[W[\IVbQITM[KWUXIZ[ILMTTMUIVQNM[\IbQWVQ VI\]ZITQ^IXWZQ[WٻWVQbulicami, ecc.) che hanno KIZI\\MZQbbI\WQT\MZZQ\WZQWXMZUQTTMVVQ.W\W!

4I[MbQWVMLMTTIÅO]ZIUW[\ZITIXMK]TQIZM[Q-tuazione idrogeologica del M. Amiata. Le vulcaniti [WVWUWT\WXMZUMIJQTQXMZNM[[]ZIbQWVMM[]JWZLQ-natamente per porosità) e costituiscono un acqui- NMZWNZMI\QKWITQUMV\I\W[WTWLITT¼QVÅT\ZIbQWVMUM\M-WZQKINZIbQWVMLMTTMXQWOOMMLMTTMVM^QKIL]\M[]T ZQTQM^W=VKWUXTM[[WÆa[KPWQLMLQJI[[IXMZUMI-bilità le separa dal sottostante serbatoio geotermico KWV\MUXMZI\]ZMLMTT¼WZLQVMLMQ+NWZUI\WQV XZM^ITMVbILITQ\W\QXQNZI\\]ZI\QLQNIKQM[\W[KIVI1V IUJML]MOTQIKY]QNMZQTIKQZKWTIbQWVMQLZQKIvY]MTTI \QXQKILMTTM¹NITLMQVZM\Mº#XQ[XMKQÅKI\IUMV\MQ LMÆ][[Q[MO]WVWTILQٺ][IUQKZWNZI\\]ZIbQWVMLMTTI ZWKKQIM[QKWVKMV\ZIVWVMTTMNZI\\]ZMJMIV\Q

Un notevole incremento delle risorse geoter-miche potrebbe essere ottenuto, in un prossimo N]\]ZWLITT¼QV\MV[QÅKIZ[QLMTTIXZWL]bQWVMLI[MZ-JI\WQXQXZWNWVLQWT\ZMU6MTTIbWVILQ 4IZLMZMTTWQÆ]QLQXZWNWVLQ[WVW[\I\QZQV^MV]\QQV WZQbbWV\Q NZI\\]ZI\Q ITT¼QV\MZVW LMTTM NWZUIbQWVQ UM\IUWZÅKPMMXMZÅVWVMTTIXIZ\M[]XMZQWZMLMTTM sottostanti intrusioni magmatiche granitoidi; alla [WUUQ\oLMT[MZJI\WQW[]XMZÅKQITMTI\MUXMZI\]ZI []XMZITWKITUMV\MQ+UMV\ZMQVXZWNWVLQ\o[Q LQ[\ZQJ]Q[KMXQ]VQNWZUMUMV\MM[]XMZIQ+ Il quadro emergente dall’esplorazione geotermica XZWNWVLIVMTTI<W[KIVIUMZQLQWVITM[QXZM[MV\II[-sai incoraggiante dato che le dimensioni della zona termicamente anomala crescono enormemente KWVTIXZWNWVLQ\o#VMTTIbWVILQ4IZLMZMTTWM<ZI-vale-Radicondoli, ad esempio, il sistema geotermi-KWXZM[MV\IITT¼QVKQZKI]VI[]XMZÅKQMLQSU2_a ULQXZWNWVLQ\oKWV\MUXMZI\]ZMLQ +MXZM[[QWVQLQ58I9+WV\Qet al., 2016). D’altra parte, in questa esplorazione si sono

Foto 7 - Una delle piscine formate dal

GSVWSH´EGUYEEPMQIRXEXSHEPPSWXEFMPM-mento termale di Saturnia (Comune di Manciano). La sorgente mostra va-lori medi di temperatura e di portata rispettivamente intorno ai 38 °C e da 450 a 560 L/s (ARPAT, 2014).

Foto 8. 0´%GUYE &SVVE 'SQYRI HM

Castelnuovo Berardenga) ed i relativi depositi travertinosi; si tratta di una sorgente con valori medi di tempe-VEXYVEMRXSVRSEM'IHMTSVXEXE pari a 1 L/s.

dominante8_{), con una potenza elettrica installata} complessiva di oltre 900 MW ed una produzione MVMZOM\QKI LQ Y]I[Q <?P ITT¼IVVW *MZ\IVQ 2005, 2016; Conti et al., 2016). Questi sistemi

pro- L]KWVWÆ]QLQKWV\MV]\QXZQVKQXITUMV\MVMTTMNWZ-mazioni anidritiche e carbonatiche mesozoiche LMTTI .ITLI \W[KIVI TM Y]ITQ [WVW KIZI\\MZQbbI\M da un’elevata permeabilità secondaria e ricoperte

QV[]XMZÅKQM\MUXMZI\]ZM^IZQIJQTQ\ZIM+*MZ\IVQ1VOMVMZMQT[MZJI\WQWVWVPI]VIKWXMZ\]ZILQZWKKM QUXMZUMIJQTQMLv[Q\]I\WIJI[[IXZWNWVLQ\o#QV[]XMZÅKQMY]M[\Q[Q[\MUQ[WVW[XM[[WI[[WKQI\QIUIVQNM[\IbQWVQ\MZUITQKWV temperature moderate. Quando invece il campo geotermico presenta una copertura impermeabile, l’acqua è in grado di ZIOOQ]VOMZM\MUXMZI\]ZMUIOOQWZQLQ+X]ZZM[\IVLWIVKWZIQVNI[MTQY]QLIKWUMI^^QMVMQV]VIXMV\WTIIXZM[[QWVM

1VITK]VQ[MZJI\WQOMW\MZUQKQOMWTWOQKIUMV\M[QUQTQIQXZMKMLMV\QTI\MUXMZI\]ZIvKW[zMTMÎ\IKPMQTÆ]QLWvXZM[MV\M [W\\WNWZUILQÎXWZM[MKKWILIT\WÎTWZMMVMZOM\QKW"Y]M[\WX]M[[MZMQV^QI\WLQZM\\IUMV\MITTI\]ZJQVILMTT¼QUXQIV\W1T XQOZIVLM[MZJI\WQWLQY]M[\W\QXW[NZ]\\I\WLIXQLQIVVQv¹<PM/Ma[MZº+ITQNWZVQI=;)

9. Il pascal8I]VQ\oLQUQ[]ZILMTTW[NWZbWMLMTTIXZM[[QWVMVMT;Q[\MUI1V\MZVIbQWVITMMY]Q^ITMI]Vnewton su metro quadrato 6U2#vLIKWV[QLMZIZMKPMUMV\ZM[]TTI<MZZITIXZM[[QWVMI\UW[NMZQKIITTQ^MTTWLMTUIZMvXIZQI58I[]TXQIVM\I>MVMZMTI

XZM[[QWVMI\UW[NMZQKIvLMTT¼WZLQVMLMQ!58I58I%megapascal, pari a 106_{Pa). Il newton}_{6]VQ\oLQUQ[]ZILMTTINWZbIvLMÅVQ\W}

(7)

LARISORSAGEOTERMICANELLATOSCANAMERIDIONALE, CONPARTICOLARERIFERIMENTOALLABASSAENTALPIA LARISORSAGEOTERMICANELLATOSCANAMERIDIONALE, CONPARTICOLARERIFERIMENTOALLABASSAENTALPIA

Fig. 4. 'PEWWM½GE^MSRI HIPPI VMWSVWI

geotermiche in base alla temperatura HIP¾YMHSVITIVMXS&EROWQS-HM½GEXE

Fig. 5. Modello concettuale

schema-tico dell’area geotermica di Larderel-lo-Travale (Vaccaro, 2012).

UIVQNM[\I\QIVKPMLQ^MZ[QXZWJTMUQTMOI\QITTILQ[\ZQ- J]bQWVMQZZMOWTIZMLMTTMNZI\\]ZMMY]QVLQLMTTIXMZ-meabilità) nel basamento cristallino, alle altissime XZM[[QWVQM\MUXMZI\]ZMKPM^Q[QZQ[KWV\ZIVWIVKPM UIOOQWZQLQ58IM+MLITT¼IOOZM[[Q^Q\o LMQÆ]QLQ[]OTQ[\Z]UMV\QLQXMZNWZIbQWVM

RISORSEAMEDIO-BASSAENTALPIA

1T\MZZQ\WZQWQ\ITQIVWQVXIZ\QKWTIZM<W[KIVI4I-zio e Campania) è interessato anche dall’ampia

LQٺ][QWVMLQ[MZJI\WQ\MZUITQZMTI\Q^IUMV\M[]XMZ- ÅKQITQQTK]QKWV\MV]\WKITWZQKWX]M[[MZMKWV^M-VQMV\MUMV\M[NZ]\\I\WVWV\IV\WXMZTIXZWL]bQWVM LQMVMZOQIMTM\\ZQKIY]IV\WXMZÅVITQ\oLWUM[\QKPM agricole ed industriali. Un approccio di questo tipo, QV ^MZQ\o XWKW LQٺ][W VMT VW[\ZW 8IM[M PI I^]\W nel tempo un aumento di consensi se non altro per T¼QV\ZWL]bQWVMLQQVKMV\Q^QM[OZI^QÅ[KITQ<IJ#QT riscaldamento di ambienti, ad esempio, è realizza-\WXMZQT KWVTMKW[QLLM\\M¹XWUXMLQKITWZMº 5?\MZUQKQM<2IVVW10IÅVM

Foto 9. Dal basso, in senso orario:

xemissione naturale di vapori geotermici (Monterotondo Maritti-mo);

xla Valle del Diavolo (Larderello) in una stampa del XIX secolo; xil bulicameTS^^EH´EGUYEIJERKSMRIFSPPM^MSRI

Fig. 6. Sezione geologica (in alto) e schema idrogeologico dell’area

geotermica di Larderello (Barazzuoli & Salleolini, 1993): 1) travertini TPMSUYEXIVREVM ZYPGERMXMTPMSUYEXIVREVMI JSVQE^MSRMRISKIRMGLI GSQTPIWWS¾]WGLSMHIKMYVEWWMGSISGIRMGS JSVQE^MSRMGEVFSREXMGSERM-HVMXMGLIQIWS^SMGLIHIPPE*EPHEXSWGERE JSVQE^MSRMWGMWXSWSUYEV^MXMGLI HIPFEWEQIRXSVIKMSREPI'EVFSRMJIVS8VMEWWMGS JEKPMI MWSTMI^SQI-triche (valori espressi in m s.l.m.); 9) traccia della sezione.

10. Il joule2]VQ\oLQUQ[]ZILMTT¼MVMZOQILMTTI^WZWMLMTKITWZMVMT;Q[\MUI1V\MZVIbQWVITMvXIZQITTI^WZWKWUXQ]\W LITTINWZbILQVM_\WVY]IVLWQT[]WX]V\WLQIXXTQKIbQWVM[Q[XW[\ILQUM\ZWVMTTILQZMbQWVMLMTTINWZbI<2%terajoule %12

(8)

la cui potenza installata è più che raddoppiata negli ultimi anni. Grazie al lavoro svolto da un compres- [WZMMTM\\ZQKWQVOZILWLQZMITQbbIZM]V¹KQKTWNZQOWZQ-NMZWºY]M[\MXWUXMKWV[MV\WVWQT\ZI[NMZQUMV\WLQ MVMZOQI\MZUQKILI]VKWZXWXQNZMLLWQTÆ]QLWOM-W\MZUQKWIKKM[[QJQTMI+\ZIUQ\MXWbbQXWKW XZWNWVLQIL]VIT\ZWI\MUXMZI\]ZI[]XMZQWZM#\ITM \ZI[NMZQUMV\WVWVX]I^^MVQZMQVUIVQMZI[XWV\I-nea perché comporterebbe una violazione del se-condo principio della termodinamica11_.

L’impiego diretto dell’energia geotermica ha con-sentito un risparmio di 53·106 _{tonnellate di petrolio su} [KITIUWVLQITM4]VL*WaLKWV]VIKWV[M-guente riduzione dell’inquinamento e dell’emissione LQ IVQLZQLM KIZJWVQKI VMTT¼I\UW[NMZI !È6 ton-VMTTI\MLQ+72). Questa utilizzazione avviene soprat-\]\\WUMLQIV\MTMXWUXMLQKITWZM XZM^Q[\MQV NWZ\MLQٺ][QWVMVMQXZW[[QUQLMKMVVQ#IT\ZQQUXWZ\IV\Q ][QLQZM\\Q[WVWQT\MZUITQ[UW QTZQ[KITLIUMV\W LQIUJQMV\Q MTI[MZZQKWT\]ZI

Nel settore settentrionale del Bacino di Siena [WVW[\I\MQLMV\QÅKI\M*IZIbb]WTQet al., 1988) zone di particolare interesse per l’impiego razionale delle risorse energetiche. Una delle più note è quella di :IXWTIVW<MZUM.QO /TQ[\]LQQ^QKWVLW\\QPIV-no permesso di schematizzare i circuiti idroterma-li e di valutare il contributo locale alla ricarica del serbatoio principale, caratterizzato da temperature

KWUXZM[M\ZIM +4¼IT\WOZILWLQKWZZMTI-bQWVM M[Q[\MV\M \ZI Q XIZIUM\ZQ Å[QKWKPQUQKQ LMTTM emergenze locali è causato dal miscelamento, in ÎZQMXZWXWZbQWVQ\ZIIKY]MXQ[ITQVMMXZWNWVLM \QXW<MZUMLQ;/QWÎVVQMLIKY]MUMVW[ITQVM M XQ []XMZÅKQITQ <]\\M TM [WZOMV\Q IXXIZ\MVOWVW ITTW[\M[[W[Q[\MUIOMW\MZUQKW]VQKW[MZJI\WQWKWV circolazione idrica principale nella successione car-JWVI\QKIUI[QLQٺMZMVbQIVWXMZQT\QXWLQKQZK]Q\W idrotermale. Un’altra zona che si distingue è ubicata nei dintorni di Castelnuovo Berardenga. Essa è da considerarsi interessante perché, insieme alla pre-[MVbILQ]VIT\W[\Z]\\]ZITMMLQ]VMTMÎ\WÆ][[WLQ KITWZMKQZKIU?U2_{), vi si riscontrano} indica-zioni geochimiche che testimoniano una circolazio-VMQLZQKIVMTJI[IUMV\WKZQ[\ITTQVW.QO!#QVWT\ZMQT [MZJI\WQWv]JQKI\WIL]VIXZWNWVLQ\oLQKQZKI m e presenta acque con temperature tra 80 e 100 +9]MTTMKPMN]WZQM[KWVWY]QVLQIXXIQWVWQTZQ- []T\I\WLQ]VUQ[KMTIUMV\W\ZI]VÆ]QLWXZW^MVQMV-\MLITJI[IUMV\WKZQ[\ITTQVWILIT\I\MUXMZI\]ZIM particolarmente ricco in Na+_{e Cl}-_{) ed un’acqua di} KQZKWTIbQWVMQVZWKKMKIZJWVI\QKPMUMVWXZWNWVLI meno calda e ricca in Ca++M0+7

3

-_{, comparabile} con quelle emergenti a Rapolano Terme.

/TQQUXQIV\QOMW\MZUQKQIJI[[IMV\ITXQI\MU- XMZI\]ZILMTÆ]QLW$!+XMZUM\\WVWTW[NZ]\-\IUMV\WLMT[W\\W[]WTWIÅVQMVMZOM\QKQIVKPMQV Fig. 7.7I^MSRIMHVSKISPSKMGEHIP1%QMEXE&EVE^^YSPM7EPPISPMRM ZYPGERMXMUYEXIVREVMI GSQTPIWWS¾]WGLSMHIGVIXEGMGS JSVQE^MSRM GEVFSREXMGSERMHVMXMGLIQIWS^SMGLI PMQMXIHMWEXYVE^MSRIRIPP´EGUYMJIVSZYPGERMGS 7DEHOOD8VLGLUHWWLGHOFDORUHJHRWHUPLFRLQ,WDOLDD¼QHHVYLOXSSRQHOSHULRGR 2015 (Conti HWDO, 2016)

Uso 3RWHQ]D¼QH (QHUJLD¼QH Sviluppo 2010-2015

(MWtermici) (%) (TJ/anno) (%) Potenza (%) Energia (%) Riscaldamento di ambienti 52 4.445 42 + 82 Agricoltura 83 6 683 + 21 + 19 Itticoltura 120 9 1.869 18 - 1 - 3 Processi industriali 18 1 156 1 + 26 + 46 Balneologia termale 435 32 3.346 32 + 4 - 3 TOTALE 100 10.499 100 + 32 + 30

assenza di anomalie termiche, mediante installa-bQWVQ[^QT]XXI\MIXZWNWVLQ\oLIY]ITKPMUM\ZWI non più di 200 m) che lo utilizzano come serba-toio termico da cui estrarre ed in cui introdurre calore. In altre parole, il calore sotterraneo vie-VM[NZ]\\I\WI\\ZI^MZ[WQTLQZM\\W][WLMTT¼IKY]IM

LMT\MZZMVWKWUMNWV\QMVMZOM\QKPM#KWVQTOQ][\W LQUMV[QWVIUMV\W LMOTQ QUXQIV\Q Y]M[\Q [WVW I bassa, 5-15 kWt, a media, 40-70 kWt, ad elevata XW\MVbI&S?\\ITQMTMUMV\QZIXXZM[MV\IVW IKK]U]TI\WZQ¹QVÅVQ\QºQVOZILWLQNWZVQZML]ZIV-\MT¼IVVWKITWZQMMNZQOWZQM12_{. Queste}

installazio-Fig. 8. Schema della situazione

strut-turale ed idrogeologica dell’area di Ra-polano Terme (Barazzuoli et al., 1988, QSHM½GEXE GSTIVXYVE RISKIRMGE 2) serbatoio principale carbonatico; 3) faglia di Rapolano Terme; 4) faglia delle 8IVQIHM7+MSZERRM EGUYIHMSVM-KMRIQIXISVMGE EGUYITVSJSRHI EGUYIGSRGEVEXXIVMWXMGLI½WMGSGLMQM-che intermedie.

11. Esso enuncia l’irreversibilità di molti eventi termodinamici quali, ad esempio, il passaggio di calore da un corpo KITLWIL]VWNZMLLW[MVbIT¼IXXWZ\WLQTI^WZWM[\MZVW1TLQ[XW[Q\Q^WKPMKWUXQMQT¹KQKTWNZQOWZQNMZWºX]M[[MZM]\QTQbbI\W"

iKWUMUIKKPQVINZQOWZQNMZIQTK]Q[KWXWvLQ[W\\ZIZZMKITWZMIL]VIUJQMV\MNZMLLWMLQ\ZI[NMZQZTWIL]VWKITLWY]M[\W

MٺM\\WvY]QVLQ]\QTQbbI\WVMQNZQOWZQNMZQMVMQKWVLQbQWVI\WZQL¼IZQI#iiKWUMXWUXILQKITWZMQTK]Q[KWXWvNWZVQZMKITWZM IL]VIUJQMV\MKITLWXZMTM^IVLWTWLI]VIUJQMV\MXQNZMLLW

12. La caloria KITvKWU]VMUMV\MLMÅVQ\IKWUMT¼MVMZOQIVMKM[[IZQIXMZQVVITbIZMLQ+LIITI\MUXM-ratura di 1 g di acqua distillata alla pressione di 1 atm. La frigoria.ZvT¼]VQ\oLQUQ[]ZILMTT¼MVMZOQI][I\ILIQ[Q[\MUQLQ ZIٺZMLLIUMV\WMLIQKWVLQbQWVI\WZQMLvMY]Q^ITMV\MITTIKPQTWKITWZQI.Z%SKITKQWvITTIY]IV\Q\oLQKITWZMKPMLM^M M[[MZM[W\\ZI\\ILISOL¼IKY]ILQ[\QTTI\IXMZIJJI[[IZVMTI\MUXMZI\]ZILI+I+ITTIXZM[[QWVMLQI\U

(9)

ni sono molto vantaggiose in quanto: 1) hanno una durata di gran lunga superiore a quella degli MLQÅKQKPMTMW[XQ\IVW#KW[\Q\]Q[KWVW]V]VQKW [Q[\MUIQVOZILWLQNWZVQZMZQ[KITLIUMV\WZIٺZM-scamento e acqua calda sanitaria; 3) hanno costi di gestione e manutenzione molto bassi; 4) pre-[MV\IVW]VIUIOOQWZMMٻKQMVbIMLMKWVWUQKQ\o ZQ[XM\\WIOTQQUXQIV\Q\ZILQbQWVITQ<IJ

La corretta progettazione di un impianto geo- \MZUQKWI[[MOVI]VZ]WTWNWVLIUMV\ITMITOMWTW-OWQTY]ITMXIZ\MVLWLITNIJJQ[WOVWMVMZOM\QKW dell’immobile, calcola come e quanta energia M[\ZIZZMLITTINWV\MNZMLLIXMZNIZ[zKPMTIXWUXI LQKITWZMZQM[KIINWZVQZMTMKITWZQMMNZQOWZQMVM-cessarie. Il dimensionamento di un campo sonde, soprattutto per la predisposizione di impianti di media ed elevata potenza, prevede l’esecuzione di un test ÅVITQbbI\W I LM\MZUQVIZM TM KIZI\\MZQ-stiche del terreno e le sue proprietà termiche; questo test, LM\\WLQ¹ZQ[XW[\IOMW\MZUQKIºGround Response Test - GRT^IMٺM\\]I\WLQZM\\IUMV\Min situ mediante un pozzo di prova munito di sonda OMW\MZUQKI.W\W

Questo test consente di calcolare, con buo-na approssimazione, la conducibilità termica13

media del terreno relativa alla lunghezza della [WVLI<IJTIZM[Q[\MVbI\MZUQKIZQ[KWV\ZI-ta nel complesso sonda/terreno e la tempe-ratura media del terreno. Tramite questi dati ZQ[]T\IXW[[QJQTMLMNQVQZMT¼MV\Q\oLMT¹[MZJI\WQW OMW\MZUQKWºKPM^MZZo[NZ]\\I\WMY]QVLQXZW-gettare l’impianto; una sonda verticale di 100 metri consente di estrarre, in media, da 2 a 7 kWt.

Gli impianti a bassa entalpia sono comune-mente distinti in: open-loop e closed-loop. I primi prelevano il calore direttamente dall’acqua sot-terranea che, nel corso dell’anno, mantiene una temperatura praticamente costante e pari alla temperatura media dell’aria o maggiore nel caso LQIKY]QNMZWXZWNWVLW-[[Q[WVWKW[\Q\]Q\QLI]VW WXQXWbbQLQM[\ZIbQWVMLMTT¼IKY]ILQNITLILI cui si preleva il calore mediante degli scambia-\WZQQV[MZQ\QVMTTIXWUXILQKITWZM.QO#LWXW aver completato il proprio scambio e senza aver subìto alcuna alterazione chimica, l’acqua può M[[MZM][I\IXMZIT\ZQÅVQUI[WTQ\IUMV\M^QMVM ZMQUUM[[I VMTT¼IKY]QNMZW UMLQIV\M ]VW W XQ XWbbQ [Q\]I\Q ¹I ^ITTMº [MKWVLW QT Æ][[W LMTTI NITLIZQ[XM\\WIQXWbbQLQM[\ZIbQWVM)\\ZI^MZ[W

Fig. 9. Schema della situazione strutturale ed idrogeologica del settore nord-orientale del Bacino di Siena (Barazzuoli et al., 1988, ridisegnata): 1)

basamento cristallino; 2) serbatoio principale carbonatico; 3) complesso delle formazioni argillose neogeniche e delle formazioni cretacico-mio-GIRMGLIGSTIVXYVE JEKPMI GMVGSPE^MSRIHMYR¾YMHSKISXIVQMGSEPMZIPPSHIPFEWEQIRXS GMVGSPE^MSRIHMYR¾YMHSKISXIVQMGSEPMZIPPSHIP WIVFEXSMSTVMRGMTEPIGEVFSREXMGS GMVGSPE^MSRIVMWYPXERXIHEPQMWGIPEQIRXSXVEMHYI¾YMHMTVIGIHIRXM7SVKIRXIHIPP´%GUYE&SVVE

13. La conducibilità termica è una misura dell’attitudine di una sostanza a trasmettere il calore; nelle unità del Sistema Internazionale, essa è misurata in watt su metro-kelvinC?UÈ3EM[[MVLWQTwatt ?T¼]VQ\oLMTTIXW\MVbIQTUM\ZWU l’unità della lunghezza e il kelvin3T¼]VQ\oLMTTI\MUXMZI\]ZI1T[]WQV^MZ[WvTIZM[Q[\MVbI\MZUQKIUĖ3?

7DEHOOD&DVRUHDOHGLVRVWLWX]LRQHGLLPSLDQWRGDIRVVLOHDJHRWHUPLFRFRQLO FRQVHJXLPHQWRGLXQVLJQL¼FDWLYRULVSDUPLRHFRQRPLFRVRSUDWWXWWRGDOSXQWRGLYLVWD GHOO³XWLOL]]RGDWLIRUQLWLGDOOR6WXGLR(FRJHR

RISCALDAMENTO INVERNALE

RAFFRESCAMENTO ESTIVO Dati gas metano

4SXIVIGEPSVM½GSH´YWS4'u 8,60 kWh/L Ore di funzionamento al giorno 12,00 h

Grado di rendimento impianto 0,90 h Fabbisogno estivo mediante ciller O;L Costo del gas metano ºQ3 _{Costo energia elettrica diurna} _ºO;L

Costo del gas metano ºO; Costo annuo raffrescamento estivo º Costo annuo gas metano º Fabbisogno estivo con freecooling 9.480 kWh

Dati termopompa Costo annuo raffrescamento estivo con freecooling º

'SIJ½GMIRXIHMTVIWXE^MSRIERRYS 4,40 m 8SXEPIWYTIV½GMIETTEVXEQIRXM Q2

Costo energia elettrica diurna ºO;L Costo appartamento con ciller ºQ2

Costo energia elettrica notturna ºO;L Costo appartamento con freecooling ºQ2

Costo annuo termopompa º Risparmio sui costi con freecooling Costo annuo appartamento con caldaia a gas ºQ2

Risparmio annuo º Costo annuo appartamento con termopompa ºQ2

Risparmio sui costi con termopompa 54,26%

Tabella 3 - Conducibilità termica, potenza di estrazione e lunghezza della sonda geotermica per alcune tipologie di sottosuolo (Gehlin, 1998): COP = FRHI¼FLHQWHGLSUHVWD]LRQH, dato dal UDSSRUWRWUDLOFDORUHLPPHVVRULVFDOGDPHQWRRHVWUDWWRUDIIUHVFDPHQWRHLOFRQVXPRGL HQHUJLDVROLWDPHQWHHOHWWULFDGHOO³HGL¼FLR Tipo di sottosuolo Conducibilità termica Potenza di estrazione

Lunghezza della sonda per kW di potenza di riscaldamento (m)

[W/(m·K)] (W/m) COP = 3 COP = 3,5 Rocce sciolte asciutte < 1,5 20 33 36 6SGGIGSRWSPMHEXISWGMSPXIWEXYVIH´EGUYE 1,5 - 3,0 50 13 14 Rocce consolidate a cond. termica elevata > 3,0 9,5 10 Ghiaia e sabbia asciutte 0,4 < 20 > 33 > 36 Ghiaia e sabbia sature 1,8 - 2,4 55 - 65 10 - 12 11 - 13 Argilla e limo umidi 30 - 40 18 - 24 Calcare 2,8 45 - 60 11 - 15 12 - 16 Arenaria 2,3 55 - 65 10 - 12 11 - 13 Granito 3,4 9,5 - 12 10 - 13 Basalto 35 - 55 12 - 19 13 - 20 Gneiss 2,9 9,5 - 11 10 - 16

la re-immissione della stessa quantità d’acqua estratta si assicura non solo la ricarica dell’ac-Y]QNMZWMY]QVLQTI[W[\MVQJQTQ\oLMTTIZQ[WZ[IUI

[QM^Q\IVWIVKPMNMVWUMVQLQ[]J[QLMVbI1[Q[\M-mi open-loop possono essere realizzati in presenza LQ]VIKY]QNMZWQVOZILWLQNWZVQZM]VIXWZ\I\I

(10)

minima costante durante l’anno captando la ri-[WZ[IXW[[QJQTUMV\MXMZUW\Q^QMVMZOM\QKQMV\ZW QXZQUQULQXZWNWVLQ\o

1[MKWVLQQUXQIV\QXQLQٺ][QLMQXZMKMLMV\QML IXXTQKIJQTQ XZI\QKIUMV\M W^]VY]M [WVW NWZUI\Q da una o più sonde geotermiche le cui estremità apicali convergono dentro un collettore master ge- W\MZUQKWI\\WI\ZI[NMZQZMT¼MVMZOQIITTW[KIUJQI\W-ZMLMTTIXWUXILQKITWZM.QOO

Esistono varie tipologie di sonde geotermiche .QO"TMXQKWU]VQ[WVWY]MTTM^MZ\QKITQILWX-XQI=.QOTMY]ITQ[WVWLQ[XW[\MKWVLQ^MZ[M geometrie e distanze reciproche a seconda della conducibilità termica del terreno e sono inserite QVV]UMZWKZM[KMV\MKWVT¼I]UMV\WLMTNIJJQ[W-

OVWMVMZOM\QKWLMTNIJJZQKI\W4ITWZWQV[\ITTIbQW-VMVMT\MZZMVWI^^QMVMXZM^QIXMZNWZIbQWVMLQ]V XWbbW I^MV\M M[KT][Q^I ÅVITQ\o OMW\MZUQKI .W\W 11); successivamente sono cementate con una miscela di cemento e bentonite, la quale assicura compatibilità ambientale, caratteristiche di resi-[\MVbIML]VIJ]WVIKWVL]bQWVM\MZUQKIC ?UÈ3E\ZI[WVLIM\MZZMVW

I sistemi a collettori orizzontali sono sicuramen-te più economici rispetto a quelli con sonde ver-ticali; essi risultano, tuttavia, di gran lunga meno MٻKQMV\QXMZQTNI\\WKPMM[[MVLWXW[I\QWZQbbWV-talmente a soli 2-3 m dal piano di calpestio, risen- \WVWLMTTMÆ]\\]IbQWVQLMTTI\MUXMZI\]ZI[]XMZÅ-KQITM.W\W

Un altro tipo di scambiatore è rappresentato dai XITQMVMZOM\QKQ.W\W6MTTINI[MQVQbQITMLMTTI

Foto 10. A sinistra, schema del funzionamento e dei componenti interni del macchinario usato per il test di risposta geotermica (Tinti, 2008); a

destra, come si presenta il macchinario (foto Studio Ecogeo).

Fig. 10. Schema di un sistema

open-lo-op (Tinti, 2008).

Fig. 13.Sistemi di climatizzazione con

varie tipologie di sonde geotermiche: 1 = sonde verticali; 2 = collettori oriz-^SRXEPM MR½WWM RIP XIVVIRS ! WSRHI MR½WWI HMVIXXEQIRXI RIPPI JSRHE^MSRM (pali energetici).

Fig. 11.Funzionamento in modalità riscaldamento di un impianto

geo-termico a bassa entalpia closed-loop con sonde verticali (schema fornito dallo Studio Ecogeo).

(11)

Fig. 14. In alto: a sinistra sono evidenziate le

se-zioni di pozzi con varie tipologie di sonde verticali; EHIWXVErVEJ½KYVEXSMPVMIQTMQIRXSHIMTS^^M-R basso: immagini tridimensionali di una sonda ad U (a sinistra) ed una coassiale.

Foto 11.A sinistra, torre di perforazione per lo scavo del pozzo geotermico; a destra, macchinario che srotola la sonda all’interno del pozzo (foto

Studio Ecogeo). KIZMVMT[MZJI\WQW[NZ]\\I\WTINWZUIbQWVMLQ]V plume \MZUQKW^MLQ.QOUIKPMY]M[\¼]T\Q-UW[Q]VQNWZUIVMTJQTIVKQWIVV]WM[Q[\IJQTQbbI VMTKWZ[WLMOTQIVVQ:aJIKP-]O[\MZ# Y]ITWZI^MVOIMٺM\\]I\W]VKWZZM\\WLQUMV[QW-namento, tale tipo di impianti è da considerarsi pertanto sostenibile dal punto di vista ambien-tale.

Conclusioni

L’energia geotermica costituisce oggi meno LMTT¼ LMTTIXZWL]bQWVMMVMZOM\QKIUWVLQITM 1-)MNWZVQ[KMKQZKIQT LMTT¼MTM\\ZQKQ\o MQT LMTKITWZMXMZ][QLQZM\\QZQ[XM\\WITT¼QV-[QMUMLMTTMNWV\QZQVVW^IJQTQ.ZQLTMQN[[WV Il calore interno del nostro pianeta è enorme, LMTT¼WZLQVMLMQĖ302QV\W\ITMMĖ27 2VMT-la so2VMT-la crosta terrestre, ma soltanto una parte LQM[[WX]M[[MZM[NZ]\\I\W,QKS[WV.IVMTTQ #[]TTIJI[MLMTTM[\QUMMٺM\\]I\MLI<M[\MZ et al.XMZOTQ=;)[QX]ZQ\MVMZMKPMKWV le attuali tecnologie sia possibile recuperare

ri-[WZ[M OMW\MZUQKPM \ITQ LI [WLLQ[NIZM XMZ ITUM-VWIVVQQTNIJJQ[WOVWUWVLQITMLQMVMZOQI primaria, pari a circa 10212IVVW1-) ZMVLMVLW Y]QVLQ ¹QV]\QTMº Y]IT[QI[Q IT\ZI NWV\M non rinnovabile utilizzata.

I maggiori vantaggi in ambito geotermico ri-O]IZLIVW TI Î[\I ZQ[MZÎ LQ MVMZOQI ][]NZ]QJQTM nei pressi dei giacimenti, il moderato rendimento MVMZOM\QKW VM\\W LMQ JIKQVQ OZIVLQ M NIKQTUMV\M [NZ]\\IJQTQTMUQVWZQMUQ[[QWVQLQIVQLZQLMKIZJW-nica per unità di energia rispetto ai carburanti NW[[QTQMQVÅVM]VKW[\WKWUXM\Q\Q^WVMTTIXZWL]-bQWVM MVMZOM\QKI <IJ 1 XZQVKQXITQ [ÎV\IOOQ sono invece costituiti dalla scarsità di giacimenti NIKQTUMV\MIKKM[[QJQTQLITTIVMKM[[Q\oLQ]VITWZW accurata amministrazione per evitarne il rapido esaurimento e dal rischio di degrado ambienta-TM LW^]\W ITTW [NZ]\\IUMV\W :MTI\QÎUMV\M ITTW [NZ]\\IUMV\WOMW\MZUQKW[MUJZIWXXWZ\]VW[W\-tolineare come da esso possano derivare livelli UMLQWIT\Q LQ QVY]QVIUMV\W I\UW[NMZQKW M KIU-biamenti del clima locale; è altrettanto vero, però, KPMOTQMٺM\\QLQ\ITQXZWJTMUI\QKPM[WVWZQ\MV]\Q LITTIKWU]VQ\o[KQMV\QÅKIUQVWZQZQ[XM\\WIY]MTTQ

Tabella 4 - Costo dell’energia prodotta e costi di impianto per la generazione di elettricità e SHUJOLXVLGLUHWWLGHOFDORUH)ULGOHLIVVRQ86 = cent USA; US$ = dollari USA.

Generazione di elettricità Costo dell’energia Potenziale costo futuro dell’energia Costi di impianto chiavi in mano

(US /kWh) (US /kWh) (US$/kW) Biomasse 5 - 15 4 - 10 900 - 3.000 Geotermia 2 - 10 1 - 8 800 - 3.000 Eolico 5 - 13 3 - 10 Solare fotovoltaico 25 - 125 5 - 25 5.000 - 10.000 Solare termico 12 - 18 4 - 10 3.000 - 4.000 Maree 8 - 15 8 - 15

Usi diretti del calore

Costo dell’energia Potenziale costo futuro dell’energia Costi di impianto chiavi in mano

(US /kWh) (US /kWh) (US$/kW) Biomasse (compreso etanolo) 1 - 5 1 - 5 Geotermia 0,5 - 5 0,5 - 5 200 - 2.000 Eolico 5 -13 3 - 10 Solare a bassa temperatura 3 - 20 2 - 10

KW[\Z]bQWVMLQ]VMLQÅKQWQKWTTM\\WZQ[WVWQV[MZQ\Q LQZM\\IUMV\MVMQXITQLQNWVLIbQWVM#I^MVLWY]M-[\QXZWNWVLQ\o^IZQIJQTMLIXWKPQUM\ZQILITK]VM decine di metri, è possibile portare un contributo

MVMZOM\QKWITNIJJZQKI\WIVKPM[MVWVXIZIOWVIJQ-le a quello di una sonda geotermica.

ÐLI[W\\WTQVMIZMQVÅVMKPMT¼I\\Q^Q\oLMOTQQU-pianti geotermici a bassa entalpia sembra

(12)

provo- KI][I\QLITT¼][WLQKWUJ][\QJQTQNW[[QTQWLITTMKMV-\ZITQV]KTMIZQ*WaTM

4¼1\ITQIvLIKWV[QLMZIZ[QINWZ\M^WKIbQWVMOM-otermica ma il suo potenziale può essere valo-ZQbbI\WUWT\WXQLQY]IV\WNI\\WÅVWZI#[Q\ZI\\I di risorse sostenibili, quasi sempre rinnovabili, compatibili con l’ambiente ed ora economica-mente convenienti a tutti i livelli di temperatura. L’aumento della produzione di energia geoter-mica è dovuto soprattutto al maggior contribu-to degli usi diretti del calore, che sono cresciuti UMLQIUMV\MLMTT¼ ITT¼IVVW8]Z\ZWXXWvLI sottolineare che l’Italia, pur essendo la nazione OMWTWOQKIUMV\M ¹XQ KITLIº L¼-]ZWXI ÅO]ZI solo al nono posto riguardo al diretto impiego del calore terrestre ed è ampiamente superata

IVKPMLIXIM[Q¹XQNZMLLQºKWUM;^MbQI/MZ-mania e Svizzera.

Mettendo insieme le caratteristiche geologiche del territorio italiano ed il tipo di risorse geotermi-che disponibili, nonché il probabile aumento del XZMbbWLMQKWUJ][\QJQTQNW[[QTQMLQUQOTQWZIUMV-ti tecnologici attesi, Cataldi et al. PIVVW previsto per il 2030: 1) un risparmio di petrolio MY]Q^ITMV\MXIZQIĖ6_{tonnellate/anno; 2) con} gli usi diretti della geotermia tale risparmio avrà un’importanza economica simile a quella dell’e-nergia geotermoelettrica; 3) una riduzione della +72 MUM[[I XIZQ I Ė

6_{tonnellate/anno;} ]VW [^QT]XXW WKK]XIbQWVITM TI]ZMI\Q \MKVQKQ WXMZIQKWZZQ[XWVLMV\MIĖ3_{nuovi posti} di lavoro.

Foto 12.'SR½KYVE^MSRMHIMGSPPIXXSVMSVM^^SRXEPMEHSTTMSQIERHVSWMRMWXVE EWTMVEPIHIWXVE JSXS3FIVXLEP)RIVK]WVP

Foto 13. A sinistra, pali energetici su

cui sono già stati montati i collettori; a destra, pali energetici messi in posa (foto Rehau).

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