In merito all’argomento energia geotermica noi italiani dovremmo essere ben preparati rispetto agli altri paesi del mondo. Il primo generatore geotermico, grazie al quale nacquero poi le centrali, è stato infatti sperimentato proprio in Italia, precisamente in Toscana, nel 1904.
Nonostante questo primato non indifferente, però, tra tutte le fonti di energia rinnovabile quella geotermica è la meno nota e considerata nella nostra società.
Quando si parla di energie pulite, infatti, è molto più probabile che si pensi immediatamente all’energia eolica o solare. Queste sono appunto quelle più largamente usate nel pianeta, forse perché provenienti da fonti visibili e conosciute a tutti.
Che il sottosuolo terrestre sia ricco di calore naturale in grado di generare energia, invece, sembra che in pochi lo sappiano. Eppure, i vantaggi dell’energia geotermica sono numerosi e notevoli.
Nel mondo essa costituisce soltanto l’1% dell’ energia rinnovabile prodotta, nonostante la sua capacità sia enorme.
Il suo potenziale si aggira sui 12.600.000 ZJ ma all’essere umano ne basterebbero appena 2.000 per soddisfare l’intero fabbisogno mondiale di energia per 4000 anni. In questo modo saremmo in grado di annullare ogni impatto ambientale generato dalle altre forme di energia non rinnovabile.
Secondo il Centro comune delle Ricerche (JCR) della Commissione Europea, nella classifica mondiale dell’energia geotermica gli Stati Uniti si piazzano al primo posto come principale paese produttore, con 3,4 GW annui. Seguono poi le Filippine (1,8 GW), l’Indonesia (1,6 GW) e l’Europa con in testa l’Italia, che produce circa 915 MW di energia geotermica all’anno.
A quanto pare, questo tipo di energia è la più sostenibile tra tutte quelle che abbiamo a disposizione per alimentare il nostro pianeta. Scopriamo allora cos’è, come funziona e quali sono i vantaggi dell’energia geotermica.
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Cos’è l’energia geotermica e come funziona
Il principio che sta alla base di questa fonte di energia circolare è la geotermia.
Come ci hanno insegnato a scuola, infatti, la Terra al suo interno produce del calore endogeno.
Al di sotto della superficie terrestre, man mano che si scende in profondità, la temperatura aumenta di 3°C ogni 100 metri. In alcune zone, a causa di particolari condizioni geologiche e strutturali del terreno, possono registrarsi temperature molto più elevate pur non trovandosi a profondità eccessive.
Si tratta di un processo naturale dovuto al decadimento nucleare dell’uranio, potassio e torio all’interno del nucleo e al di sotto della crosta terrestre.
L’energia termica che si crea nel sottosuolo, dovuta al riscaldamento dell’acqua a contatto con le rocce roventi, fuoriesce in superficie sotto forma di fluido (geyser o vapore). Questa viene poi trasformata in energia elettrica o riscaldamento attraverso diverse tipologie di impianti.
Sono 2 le tipologie di geotermia utilizzate per questo scopo: alta e bassa entalpia.
La geotermia ad alta entalpia si presenta in prossimità di zone vulcaniche, dove si raggiunge una temperatura superiore ai 150 °C. Le sorgenti termiche, in questi casi, si troveranno a profondità non molto elevate e presenteranno una pressione maggiore. Da qui, l’acqua o il vapore ad alta pressione fuoriescono in superficie sotto forma di geyser o soffioni.
Quella a bassa entalpia, invece, presenta temperature che vanno dai 30 a i 90 °C, troppo basse per produrre energia ma adatta per il riscaldamento. In questo caso il sottosuolo viene utilizzato come serbatoio di calore, sfruttando la differenza di temperatura tra la superficie interna ed esterna.
Attraverso un meccanismo di pompe di calore, in inverno il calore del sottosuolo viene trasferito all’esterno e usato riscaldare le abitazioni, l’acqua dei centri termali, le serre per l’agricoltura, ecc. In estate, invece, il calore in eccesso viene trasferito nel sottosuolo in modo da creare refrigerazione.
Da vapore (o acqua) ad energia: come funziona una centrale geotermica
Il funzionamento alla base di una centrale geotermica è molto semplice.
L’acqua o il vapore generato dall’acqua a contatto con le rocce ad alta temperatura risalgono verso la superficie e vengono raccolti in pozzi geotermici di estrazione.
Da lì il vapore viene convogliato in delle tubature (vapordotti) e spinto ad alta pressione verso una turbina. La rotazione della turbina collegata a un alternatore permette di trasformare l’energia meccanica in elettrica.
Al termine di questo processo, parte del vapore è riportato allo stato liquido e reimmesso nel sottosuolo a temperature più basse, così da stimolare nuovamente il processo quando l’acqua fredda entra a contatto con lo strato roccioso rovente.
I residui gassosi che non possono essere condensati, invece, vengono rilasciati nell’atmosfera dopo un trattamento volto ad eliminare gli agenti inquinanti (mercurio e idrogeno solforato).
Esistono 3 tipologie differenti di centrali geotermiche:
- A vapore secco (Dry Steam):
Prevede l’utilizzo di vapore ad alta pressione e temperature elevate (almeno 230°C) per attivare la rotazione della turbina in maniera naturale;
- Flash, ad acqua dominante o a vapore dominante:
Il vapore viene separato dall’acqua. Il primo viene utilizzato per attivare le turbine, la seconda viene utilizzata per il riscaldamento oppure raffreddata e reintrodotta nel sottosuolo.
- A ciclo binario:
Se l’acqua non raggiunge temperature tali da evaporare, il vapore utile all’attivazione delle turbine viene generato ‘artificialmente’. Un fluido con un punto di ebollizione più basso viene allora fatto scorrere sottoterra accanto all’acqua calda in modo che il suo calore possa trasformarlo in vapore.
Il vapore, quindi, è l’elemento necessario per l’attivazione delle turbine e la produzione di energia geotermica. Quando questo non si produce a causa delle temperature più basse, si sfrutta il calore per il riscaldamento.
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Vantaggi e svantaggi dell’energia geotermica
Dal punto di vista ambientale, l’energia geotermica si rivela la migliore tra i diversi tipi di energia rinnovabile.
I vantaggi generati dalla sua produzione e utilizzo sono tantissimi e ruotano tutti attorno ai parametri di sostenibilità importanti per la salvaguardia del pianeta.
Vediamo quali sono i principali.
Vantaggi
Prima di tutto, la sua potenza è maggiore rispetto a quella generata, ad esempio, dall’eolico o dal solare.
Poi, sempre rispetto a queste ultime, la sua produzione è continua e costante, indipendentemente dalle condizioni atmosferiche e dall’alternarsi del giorno e della notte.
Priva di qualsiasi processo di combustione, quella geotermica è senza dubbio energia sostenibile perché non emette Co2 e non contribuisce così all’inquinamento atmosferico.
Al tempo stesso, nel processo di produzione di energia si generano degli scarti che possono essere riciclati. Come abbiamo visto, infatti, il vapore in eccesso viene condensato e reimmesso in circolo per la produzione di nuova energia.
Infine, gli impianti geotermici si rivelano molto silenziosi (al contrario di quelli idroelettrici ad esempio) e quindi adatti a sorgere in contesti naturalistici, dove non arrecherebbero disturbo alla quiete.
È bene sottolineare che il calore geotermico non è inesauribile, quindi sotto questo punto di vista si comporta come le fonti di energia non rinnovabile. A differenza di queste ultime, però, è presente in quantità talmente tanto elevate che l’essere umano non è facilmente in grado di consumarla tutta in tempi brevi.
Il problema della sua esauribilità, quindi, non si pone e per questo motivo l’energia geotermica è considerata rinnovabile a tutti gli effetti.
A tutti questi vantaggi si contrappongono una serie di svantaggi che spiegano il perché questa importante fonte energetica green sia poco sfruttata sul pianeta.
Svantaggi
Nonostante il costo dell’energia geotermica in bolletta sia più basso e gli impianti non necessitano di molta manutenzione, il geotermico risulta essere molto costoso in fase iniziale.
Non solo per la costruzione degli impianti, che richiedono un investimento elevato, ma soprattutto per gli studi e le ricerche necessari a individuare i giacimenti.
Questi infatti sono dispersi e spesso collocati a profondità molto elevate, difficilmente raggiungibili e quindi sfruttabili. Quelli accessibili, invece, spesso richiedono trivellazioni intensive, anch’esse molto costose.
Un altro svantaggio dell’energia geotermica è il cattivo odore emanato dalle esalazioni sulfuree, che rendono difficile la convivenza degli abitanti vicino a un impianto geotermico. Per fortuna, questo fastidio può essere quantomeno migliorato attraverso la costruzione di strutture di abbattimento. Di contro, però, ciò contribuisce ad imbruttire il paesaggio.
Gli impianti geotermici, infatti, sono costituiti da grossi tubi e alte torri di raffreddamento, rendendo di fatto la struttura simile a un’enorme fabbrica dall’impatto visivo affatto gradevole.
Anche a questo, fortunatamente, può essere posto rimedio grazie allo sviluppo della bio-architettura che sta studiando soluzioni meno impattanti e più rispettose del contesto paesaggistico.
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Energia geotermica in casa: soluzione sostenibile per il riscaldamento domestico
L’energia geotermica può essere utilizzata senza problemi anche in contesti domestici, grazie al fenomeno di bassa entalpia.
In questo caso non sono necessarie trivellazioni profonde e pozzi di estrazione. Viene infatti sfruttato il calore appena sottostante alla superficie terrestre.
Per il riscaldamento domestico il tipo di impianto utilizzato è quello a pompa di calore. Esso consiste in una sorta di macchina frigorifera in cui avvengono scambi di calore, distribuiti poi nelle abitazioni tramite dei pannelli a pavimento.
I vantaggi, anche in questo caso, sono tanti e importanti.
Prima di tutto il costo, decisamente più basso rispetto al riscaldamento prodotto da fonti fossili.
Poi, l’impatto ambientale pari a zero e l’approvvigionamento continuo, visto che la temperatura del sottosuolo si mantiene costante.
Infine, è la sicurezza a consacrare questa forma di energia la migliore in casa.
Gli impianti domestici, infatti, hanno una durata molto lunga, la manutenzione richiesta è davvero minima e nel caso di malfunzionamenti non vi è rischio di emissione di gas potenzialmente mortali.
Pulita, efficiente, economica e pressoché infinita: l’energia geotermica sembra proprio essere la soluzione energetica sostenibile più adatta, sia dentro che fuori casa.
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