Geotermia: Come la Terra Alimenta il Futuro Energetico

La geotermia è una fonte di energia rinnovabile che sfrutta il calore naturale presente nel sottosuolo terrestre. Questo calore, che proviene dalle profondità della Terra, può essere utilizzato per generare elettricità, riscaldare edifici ed alimentare processi industriali. La geotermia si distingue per la sua sostenibilità, affidabilità e capacità di fornire energia costante, indipendentemente dalle condizioni atmosferiche.

Le Fasi Operative per identificare un sito Geotermico

Per attingere all’energia geotermica, è necessario seguire una serie di fasi operative ben definite, che coinvolgono diverse figure professionali, tra cui il geologo. Di seguito, esamineremo ogni fase nel dettaglio, spiegando l’importanza di ciascuna nel contesto di un progetto geotermico.

1. Identificazione del Sito

La prima fase di un progetto geotermico consiste nell’identificare un sito adatto all’estrazione dell’energia. Questa fase richiede una valutazione preliminare della geologia locale, per determinare la presenza di risorse geotermiche sufficienti. Il geologo svolge un ruolo importante in questa fase, utilizzando carte geologiche, studi esistenti e dati bibliografici, individua le aree più promettenti.

2. Indagini di Sito

Una volta identificato un sito potenzialmente valido, si passa alla fase di indagine. Comprende diverse attività, tra cui:

• Indagini Geofisiche: tecniche come la sismica a riflessione e la magnetotellurica sono molto utilizzate per ottenere un’immagine dettagliata delle strutture sotterranee. Questi test aiutano a capire la distribuzione delle rocce e la presenza di fluidi nel sottosuolo, attraverso il concetto della riflessione delle onde sismiche e la resistività elettrica.
• Indagini Geognostiche: come ad esempio la realizzazione di sondaggi profondi, consentono un’osservazione diretta del materiale asportato per determinare la stratigrafia esatta del sito.
• Misurazioni di Temperatura: le sonde termiche sono utilizzate per misurare la temperatura a diverse profondità nel sottosuolo mediante pozzetti ispettivi. Questi dati sono essenziali per valutare il gradiente geotermico e la fattibilità dell’estrazione del calore.
• Analisi dei Campioni di Roccia e Acqua: i campioni prelevati durante le perforazioni esplorative vengono analizzati in laboratorio per determinare le caratteristiche termiche e chimiche del sottosuolo. Questo passaggio è cruciale per capire la capacità del sito di sostenere un impianto geotermico.

3. Valutazione della Fattibilità

Dopo aver completato le indagini geotermiche, i dati raccolti vengono analizzati per valutare la fattibilità del progetto. In questa fase, il geologo collabora strettamente con ingegneri e altri professionisti per determinare se il sito può sostenere un impianto, sia in termini di capacità energetica che di sostenibilità economica.

4. Progettazione dell’Impianto

Se il sito è ritenuto idoneo, si passa alla fase di progettazione dell’impianto geotermico. Questo processo include la scelta della tecnologia più adatta per l’estrazione e la conversione dell’energia geotermica. Esistono diversi tipi di impianti geotermici, tra cui:

• Impianti a Ciclo Binario: questi impianti utilizzano un fluido intermedio per trasferire il calore dal sottosuolo ad un generatore di energia. Sono particolarmente adatti per siti con temperature moderate.
• Impianti a Vapore Secco: utilizzati in siti con alte temperature, questi impianti estraggono direttamente il vapore dal sottosuolo per azionare le turbine.
• Impianti a Flash Steam: questi impianti sfruttano la pressione del vapore per separare il fluido geotermico in vapore ed acqua, utilizzando il vapore per generare elettricità.

La scelta del tipo di impianto dipende dalle caratteristiche specifiche dell’area e dalle esigenze energetiche del progetto.

5. Perforazione dei Pozzi

Una volta completata la progettazione, si procede con la perforazione dei pozzi geotermici. Questa fase è molto critica e richiede competenze specializzate a cura della ditta esecutrice, per evitare danni all’ambiente e garantire l’efficienza dell’impianto. I pozzi possono raggiungere profondità notevoli, variando da 400 a 2000m di profondità, a seconda delle condizioni geologiche stimate.

Durante la perforazione, il geologo monitora continuamente i parametri per assicurarsi che i pozzi siano allineati con le risorse geotermiche identificate. Il controllo della pressione e della temperatura è fondamentale per prevenire fuoriuscite o perdite di energia.

6. Costruzione e Messa in Opera dell’Impianto

Dopo la perforazione, si passa alla costruzione dell’impianto geotermico vero e proprio. Questa fase comprende l’installazione delle turbine, degli scambiatori di calore, dei sistemi di controllo e degli impianti di trasporto dell’energia. La costruzione deve essere eseguita con precisione per garantire l’efficienza e la longevità dell’impianto.

Una volta completata la costruzione, l’impianto viene testato e calibrato per ottimizzare le prestazioni. Questo processo di messa in opera include test di funzionamento a pieno regime e l’adeguamento dei sistemi di controllo per massimizzare l’output energetico.

7. Gestione e Manutenzione dell’Impianto

L’impianto geotermico richiede una manutenzione costante al fine di garantire che tutto funzioni al massimo dell’efficienza. Il geologo continua a svolgere un ruolo importante, monitorando le condizioni del sottosuolo ed adattando le operazioni dell’impianto in base alle variazioni delle risorse geotermiche intercettate.

La manutenzione preventiva è fondamentale per evitare guasti e prolungare la vita dell’impianto. Questo include la pulizia ed il controllo periodico dei pozzi, la verifica delle turbine e degli scambiatori di calore, oltre che la gestione dei fluidi geotermici per evitare la corrosione e l’incrostazione dei sistemi di scambio.

Quando e Dove Utilizzare la Geotermia

La geotermia può essere utilizzata in una varietà di contesti, ma non tutti i siti sono adatti. L’idoneità di un’area dipende da diversi fattori geologici, tra cui:

• Gradiente Geotermico: la differenza di temperatura tra la superficie e le profondità del sottosuolo è cruciale per determinare l’efficacia dell’estrazione geotermica. Le aree con un gradiente geotermico elevato sono più adatte per la geotermia.
• Accessibilità delle Risorse Geotermiche: non tutte le risorse geotermiche sono facilmente accessibili. Le regioni vulcaniche o le aree con attività sismica possono offrire condizioni ideali, ma anche rischi significativi.
• Sostenibilità delle Risorse: la sostenibilità a lungo termine delle risorse geotermiche è un fattore chiave. È essenziale che l’estrazione di calore non superi la capacità del sito di rigenerare naturalmente il calore sotterraneo.

Conclusioni

La geotermia rappresenta una fonte di energia sostenibile ed affidabile, con il potenziale di contribuire significativamente alla transizione energetica globale. Tuttavia, il successo di un progetto geotermico dipende dalla competenza tecnica e dall’esperienza dei professionisti coinvolti.

Il geologo, con la sua conoscenza approfondita delle risorse naturali, è la figura chiave in questo contesto. Che tu stia pianificando un progetto geotermico domestico o industriale, assicurati di collaborare con un geologo qualificato per massimizzare l’efficienza e la sostenibilità del tuo impianto.

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Domande Frequenti

1. Che cos’è l’energia geotermica?

L’energia geotermica è una fonte rinnovabile che sfrutta il calore naturale della Terra. Viene utilizzata per produrre elettricità o per riscaldare edifici.

2. Come funziona un impianto geotermico?

Gli impianti geotermici a bassa entalpia estraggono il calore dal sottosuolo e sfruttano la temperatura costante del terreno per riscaldare e raffrescare gli edifici tramite pompe di calore. Gli impianti ad alta entalpia, invece, sfruttano il calore profondo della sottosuolo per produrre energia elettrica attraverso turbine alimentate da vapore o acqua calda.

3. Qual è la differenza tra geotermia a bassa e alta entalpia?

La bassa entalpia usa temperature inferiori a 100°C, per riscaldamento o raffrescamento. La alta entalpia sfrutta temperature superiori a 100°C per generare elettricità.

4. Dove si trova l’energia geotermica?

L’energia geotermica si trova ovunque nel sottosuolo, ma risulta più vantaggioso utilizzare questa risorsa in aree con una specifica attività vulcanica o tettonica, tale da consentire un intervento che può essere ritenuto vantaggio in base alla media ponderata di fattori quali la sicurezza delle operazioni di posa in opera, la miglioria energetica che si riesce a raggiungere dall'”estrazione” in quel determinato sito e dei costi da sostenere.

5. Quali sono i vantaggi della geotermia?

La geotermia è una fonte rinnovabile, con basse emissioni di CO₂, fornisce energia continua e permette un’efficienza energetica elevata. Migliora quindi l’efficienza energetica del fabbricato che dispone di questa tecnologia, con un basso impatto sull’ambiente.

6. Quali sono i potenziali impatti ambientali della geotermia?

Gli impatti variano: l’alta entalpia può causare sismicità indotta e subsidenza; la bassa entalpia ha un impatto ambientale minimo, limitato strettamente alla perforazione in cui verrà installato l’impianto di scambio.

7. Quanto costa un impianto geotermico?

I costi dipendono dal tipo di impianto che intendi realizzare. Un impianto a bassa entalpia, tipico per una casa unifamiliare, costa tra 10.000 e 30.000 euro. Gli impianti ad alta entalpia sono più onerosi poiché devono gestire dei carichi energetici nettamente superiori al fine di riscaldare o raffrescare un immobile a carattere industriale.

8. Qual è la durata di vita di un impianto geotermico?

Gli impianti a bassa entalpia durano oltre 50 anni, con pompe di calore che durano circa 20-25 anni. Gli impianti ad alta entalpia possono durare oltre 30 anni.

9. La geotermia può essere utilizzata ovunque?

Gli impianti energetici che sfruttano la bassa entalpia possono essere installati praticamente ovunque a meno che non si ravvisino particolari criticità ostative. Per la geotermia ad alta entalpia, servono zone con attività geotermica ad alta temperatura, quindi richiede studi preliminari importanti per definire i migliori spot in cui poter raggiungere gli obiettivi preposti dal progetto.

10. L’energia geotermica può esaurirsi?

La geotermia rientra tra le fonti si energia definite “rinnovabili”. Tuttavia, un uso scorretto dell’impianto può ridurre temporaneamente l’efficienza del serbatoio. Una gestione sostenibile impedisce che si possa realizzare questo problema, garantendo continuità regolare di esercizio.

11. Quanto tempo richiede il ritorno sull’investimento?

Il “ROI” (Return on Investment) per impianti a bassa entalpia è di 5-10 anni. Per impianti ad alta entalpia, il ritorno è più lungo, a causa degli alti costi iniziali che prevedono a monte interventi più complessi.

12. La geotermia è rumorosa?

Gli impianti geotermici a bassa entalpia sono silenziosi. Mentre gli impianti ad alta entalpia, situati lontano dai centri abitati, possono generare rumore durante il funzionamento il cui parametro acustico viene individuato e valutato tra gli impatti ambientali che un impianto del genere può comportare.

13. Esistono controindicazioni all’uso della geotermia?

I principali svantaggi sono i costi iniziali e, per l’alta entalpia, i rischi ambientali. Tuttavia, una corretta pianificazione può ridurre questi problemi ad un livello di soglia ritenuto ammissibile.