Geotermia: Sfruttare il Calore della Terra

Le tecnologie per impiegare il calore terrestre

Le tecnologie per impiegare il calore della terra che sono attualmente mature includono tutti i tipi di centrali geo-termo-elettriche convenzionali più quelle a ciclo binario.

Le tecnologie che invece non sono ancora mature (immature significa, non ancora del tutto commercializzabili) sono: gli EGS – Sistemi geotermici stimolati (prima detti HDR- rocce secche), i Sistemi pressurizzati, i Fluidi supercritici, i Sistemi magmatici e le Salamoie calde; nell’insieme sono detti UGS – sistemi geotermici non convenzionali.

Per usi diretti si intende qualunque applicazione del calore terrestre in forma diretta, con o senza estrazione di acqua dal sottosuolo, e con o senza l’uso di pompe di calore, a prescindere dalla, o dalle, profondità da cui il calore viene attinto.

Per recuperare il calore naturalmente prodotto dalla Terra esistono tre modi fondamentali.

1. Geotermia Classica

Nelle aree geografiche interessate da fenomeni vulcanici o tettonici si trovano serbatoi geotermici ad alta entalpia caratterizzati da temperature molto elevate (oltre i 150 °C). In queste zone l’acqua e i gas scaldati nel sottosuolo salgono fino in superficie ad alta pressione sotto forma di geyser o soffioni e possono essere usati per la produzione di energia elettrica azionando le turbine delle centrali geotermoelettriche. Per mantenere costante il flusso di vapore spesso si immette acqua fredda in profondità per far andare le turbine in modo continuo e produrre così energia con continuità.
L’energia del sottosuolo viene quindi recuperata con una centrale geotermica: il flusso di vapore che viene dal sottosuolo produce una forza talmente elevata da far muovere una turbina. L’energia meccanica della turbina viene trasformata in energia elettrica da un alternatore. Le centrali che sfruttano tale energia si chiamano geotermo elettriche.

2. Geotermia a Media Entalpia

Getto di vapore a Larderello (Pisa)

Nelle stesse zone del punto 1 si possono trovare anche depositi a media entalpia che hanno temperature più basse (tra i 90 e i 150 °C circa): in questi casi il calore della Terra può essere trasformato in energia elettrica nelle centrali geotermiche a ciclo binario, che non hanno bisogno di temperature elevate perché utilizzano fluidi particolari che si trasformano in vapore a una temperatura meno elevata di quella che serve all’acqua. In questi sistemi a ciclo combinato infatti il fluido geotermico viene utilizzato per vaporizzare, attraverso uno scambiatore di calore, un secondo liquido (ad esempio isopentano), con temperatura di ebollizione più bassa rispetto all’acqua. Il fluido secondario si espande in turbina e viene quindi condensato e riavviato allo scambiatore in un circuito chiuso, senza scambi con l’esterno.

Il fluido geotermico (acqua), dopo aver attraversato lo scambiatore, torna al pozzo di reiniezione per essere ripompato in serbatoio. Tali centrali sono le più redditizie.
La geotermia classica che sfrutta le anomalie del terreno dal punto di vista geologico e vulcanico, sfrutta il sottosuolo come serbatoio termico da cui si può estrarre calore durante l’inverno e cederne durante l’estate.

Oltre a Larderello (Pisa), in Italia si sfruttano anche le acque termali: le più note si trovano a Aqui Terme in Piemonte, ad Abano Terme in provincia di Padova, a Lazise e Caldiero in provincia di Verona, Ferrara in Emilia etc..

3. Geotermia a Bassa Entalpia

In presenza di zone in profondità con temperature tra i 30 e i 90 °C si parla di geotermia a bassa entalpia: in questo caso infatti non si riesce a produrre energia elettrica, ma si può sfruttare l’energia termica (uso diretto) che proviene dal sottosuolo per riscaldare piscine e centri termali o interi edifici collegati in rete (teleriscaldamento) o per ricaldare serre o altro. Si sfrutta questo tipo di geotermia in qualsiasi luogo della terra per riscaldare e raffreddare qualsiasi edificio in sostituzione del gruppo frigorifero d’estate e caldaia d’inverno, si usa la pompa di calore. Le pompe di calore geotermiche permettono di impiegare temperature ancora più basse per riscaldare le case in inverno e rinfrescarle in estate. Nel sottosuolo, infatti, la temperatura è più alta d’inverno e più bassa d’estate, quindi durante l’inverno l’ambiente viene riscaldato trasferendo energia dal sottosuolo all’abitazione e durante l’estate il processo si inverte (il calore viene trasferito dall’ambiente al sottosuolo). Le pompe di calore possono essere installate da tutti in sostituzione della “caldaia” tradizionale.

Image credits: http://brunelleschi.imss.fi.it/itinerari/galleria/MuseoGeotermiaEnel.html