Che cos’è l’energia geotermica?

L’energia geotermica è una delle principali fonti di energia rinnovabile: in quanto tale non inquina e non presenta problemi in termini di esauribilità (nonostante non possa essere definita una fonte inesauribile); può essere utilizzata per produrre energia elettrica ed energia termica.

Come si può facilmente intuire dal nome (γεω – terra; ϑερμός – caldo), l’energia geotermica sfrutta il calore della terra, ricavabile dal sottosuolo.

Dopo questa semplice panoramica, cerchiamo ora di capire più a fondo che cos’è l’energia geotermica: partiremo da alcuni cenni sulla storia della geotermia per poi scoprire quali sono le diverse fonti di energia geotermica e come funzionano le centrali geotermiche. Concluderemo con qualche dato sull’uso dell’energia geotermica in Italia e considerazioni sui vantaggi di questa fonte energetica.

Alcuni cenni storici

La pratica di trarre vantaggio dalle fonti geotermiche ha origini molto antiche, basti pensare ai reperti archeologici delle famose terme risalenti all’Impero Romano.

Per quanto riguarda invece l’uso a livello industriale, bisognerà aspettare fino al 1827, data in cui venne costruito il primo impianto geotermico: si cominciò per la prima volta a sfruttare la fonte geotermica di Larderello (Toscana, provincia di Pisa) per l’estrazione di acido borico dai geyser. La storia industriale dell’energia geotermica ha dunque avuto inizio proprio nel nostro Paese.

Circa sessant’anni più tardi ebbe invece inizio l’utilizzo dell’energia geotermica per il riscaldamento, ma sarà solo nei primi anni del ‘900 (1904) che la geotermia verrà finalmente utilizzata anche per la produzione di energia elettrica. In questi anni lo sfruttamento dell’energia geotermica iniziò a diffondersi a livello mondiale, con un intensità particolare in Italia, Stati Uniti e Islanda (per via della maggiore disponibilità naturale di fonti geotermiche in questi Paesi).

Sorgenti geotermiche

Il calore geotermico deriva dal decadimento nucleare (all’interno del nucleo, del mantello e della crosta terrestre) di elementi radioattivi come uranio, potassio e torio.

Esistono tre tipi di sorgenti geotermiche: idrotermiche, geopressurizzate e petrotermiche:

• Le sorgenti idrotermiche sono quelle maggiormente sfruttate dai sistemi industriali, nonché quelle più superficiali. Si trovano ad una profondità che si aggira fra i mille e i duemila metri e, a seconda della pressione, possono essere ad acqua dominante o a vapore dominante. L’acqua o il vapore delle sorgenti idrotermiche sono riscaldati da rocce ad altissima temperatura;
• Le sorgenti geopressurizzate si trovano dai tre ai diecimila metri di profondità: l’acqua contenuta in queste “sacche” o “serbatoi” ha una temperatura non molto elevata (intorno ai 160°C), ma pressione che raggiungono livelli molto alti (circa 1.000 atm);
• Infine, le sorgenti petrotermiche, chiamate anche “hot dry rocks”, rappresentano circa l’80% delle risorse geotermiche. Sono composte da rocce calde e caratterizzate dalla completa assenza di acqua: questo ne rende difficile lo sfruttamento, che spesso avviene tramite iniezione di acqua fredda.

Geotermia ad alta, media e bassa entalpia

L’entalpia (H) è, in termodinamica, una grandezza che può essere spiegata in parole semplici come la quantità di energia che un sistema può scambiare con l’esterno.

La geotermia più classica è quella ad alta entalpia (ovvero ad alto valore energetico), tipica delle zone tettoniche o vulcaniche con temperature che superano i 150 °C, dove l’acqua fuoriesce dal sottosuolo in forma di geyser. Come vedremo successivamente, questa acqua calda viene trasformata in energia dalla centrale geotermica tramite turbine.

Sempre nelle stesse zone, possiamo avere anche casi di geotermia a media entalpia, quando il calore dei “serbatoi” sotterranei è leggermente inferiore (fra i 90 e i 150°C). Per la trasformazione in energia è qui necessario l’utilizzo di un altro tipo di centrale geotermica, detta “a ciclo binario” (Binary Cycle).

Vi è infine la geotermia a bassa entalpia, in zone dove le temperature variano dai 30 ai 90°C, dunque non sufficienti per la produzione di energia. Tuttavia, questa energia termica è sfruttabile per il teleriscaldamento, o per riscaldare terme e piscine. È possibile utilizzare la geotermia a bassa entalpia anche per il sistema di climatizzazione domestico, sostituendo la tradizionale caldaia.

Centrali geotermiche

Le centrali geotermiche trasformano il calore naturale del sottosuolo terrestre in energia utilizzabile. Questo avviene grazie ad una turbina che, mossa dalla forza prodotta dal flusso di vapore proveniente dalla terra, produce energia meccanica che viene poi trasformata in elettricità da un alternatore.

Le centrali possono essere di vari tipi, le principali sono tre:

• Le centrali a contropressione: dove, una volta sfruttato, il vapore viene liberato nell’atmosfera;
• Le centrali a condensazione: il vapore utilizzato viene condensato e iniettato nuovamente dentro la superficie terrestre;
• Le centrali a flash: dotate di un separatore per separare il vapore dall’acqua.

Energia geotermica in Italia

Come è possibile intuire già dai pochi cenni storici menzionati, la maggiore rappresentante della geotermia in Italia è la Toscana che vanta più trenta impianti geotermici, nonché l’impianto più grande d’Europa, situato appunto a Larderello.

Altre aree italiane che vantano numerose risorse geotermiche, seppur non paragonabili alla Toscana, sono il Veneto, il Friuli-Venezia Giulia, la Campania, la Sicilia e l’Emilia Romagna.

Per quanto riguarda i numeri, ogni anno in Italia vengono prodotti dal geotermico circa 6 terawattora di energia (circa 1.100 megawatt di potenza installata). Rispetto all’intera produzione energetica italiana da fonti rinnovabili, quella geotermica rappresenta circa il 5%.

Per quanto riguarda il geotermico, a livello Europeo l’Italia si classifica fra i primi tre Paesi, insieme a Islanda e Turchia.

Vantaggi

L’energia geotermica è un tipo di energia rinnovabile che presenta numerosi vantaggi. Ecco i cinque vantaggi principali:

1. È sempre disponibile e permette una produzione continua di energia, in quanto non è soggetta alle variazioni meteorologiche o di temperatura, nonché all’alternanza giorno-notte;
2. è la fonte di energia rinnovabile in grado di produrre le quantità maggiori di elettricità;
3. gli impianti geotermici sono silenziosi (dunque non vi è alcun problema di tipo acustico) e non producono polveri sottili o CO2;
4. è possibile riciclare e rimettere in circolo gli scarti di produzione (per via della possibilità di riciclare il vapore);
5. il processo di produzione di energia non necessita di alcuna combustione, il che diminuisce la necessità di manutenzione per gli impianti.

Usi domestici

La diffusione dell’uso domestico dell’energia geotermica in Italia è ancora abbastanza ridotta, soprattutto se si paragona agli USA o ai Paesi scandinavi che già da molti anni ne fanno buon uso.

Per il funzionamento del geotermico domestico viene perforato il terreno, al cui interno è inserito un tubo per una profondità di circa 150 metri, il quale trasporta poi l’energia termica direttamente nell’edificio.

L’impianto geotermico domestico “monovalente” funziona sia per il riscaldamento che per il raffreddamento, conciliando in sé i due apparecchi tradizionalmente separati di caldaia e condizionatore. Esiste anche un tipo diverso di impianto detto “bivalente”, che abbina le caldaie a condensazione all’impianto solare termico.

I principali vantaggi dell’uso domestico del geotermico sono:

• il risparmio in bolletta (se confrontato ad un normale sistema di riscaldamento che utilizza la caldaia a metano);
• la ridotta necessità di manutenzione in virtù dell’assenza di canne fumarie o processi di combustione (e di conseguenza un ulteriore risparmio);
• la produzione di energia green, che non inquina e non danneggia l’ambiente.