Che cos'è l'energia geotermica
L’energia originata dal calore della Terra
L’etimologia greca del nome dice tutto: geo, Terra, e thermós, caldo. L’energia geotermica è infatti una forma di energia rinnovabile che trae origine dal calore naturale proveniente dal sottosuolo.
Questo calore viene utilizzato per produrre elettricità o per riscaldare edifici: gli impianti geotermici lo estraggono attraverso pozzi profondi, trasformandolo in energia termica o elettrica.
Dato che è una fonte pulita e costante, l’energia geotermica offre vantaggi ambientali significativi, con emissioni molto ridotte rispetto ai combustibili fossili.ù
Il calore geotermico
Il calore geotermico è generato principalmente dal calore immagazzinato nel nucleo e nel mantello terrestre e dal decadimento di materiali radioattivi nel mantello della Terra.
Questo calore, a seconda della profondità, si manifesta a diverse temperature e può essere catturato con tecniche diverse:
- i sistemi a bassa entalpia (fino a 100 °C),
- a media entalpia (tra 100 °C e 150 °C)
- ad alta entalpia (oltre 150 °C).
Le applicazioni di bassa entalpia utilizzano il calore vicino alla superficie, normalmente a poche decine di metri di profondità, per il riscaldamento diretto di edifici e impianti idrici attraverso pompe di calore (o appunto impianti geotermici a bassa entalpia).
Nella media e alta entalpia, il calore viene estratto da riserve più profonde e utilizzato per azionare turbine per la produzione di elettricità.
Oltre alla produzione di elettricità il calore a media e alta entalpia può essere utilizzato anche per il riscaldamento diretto di edifici (space heating), per fornire calore a serre o per applicazioni industriali del calore. Gli impianti geotermici, soprattutto quelli ad alta entalpia, si trovano in zone ricche di attività geotermica come faglie o aree vulcaniche.
La storia dell’energia geotermica
Tra letteratura, medicina e tecnologia
Come funziona l'energia geotermica
Viaggio al centro della Terra
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Gli impianti geotermici sono progettati per valorizzare il calore della Terra e convertirlo in energia elettrica o riscaldamento.
Per la produzione di elettricità, vengono perforati pozzi profondi fino a 3.000 metri in aree con risorse geotermiche significative.
Il calore sotterraneo, sotto forma di vapore ad alta pressione, risale dal sottosuolo e viene convogliato verso una turbina.
Esistono diversi cicli di sfruttamento del calore:
- nei cicli a vapore secco, il vapore naturale proveniente direttamente dal terreno aziona la turbina;
- nel ciclo a flash, il calore del sottosuolo viene utilizzato per vaporizzare acqua ad alta pressione, con una parte che passa allo stato gassoso e alimenta la turbina.
- Nel ciclo binario, invece, il calore viene trasferito a un fluido a basso punto di ebollizione che evapora e aziona la turbina, permettendo l’uso di risorse geotermiche a temperature inferiori. Il vapore viene poi condensato e trasformato in acqua, spesso attraverso uno scambiatore di calore o un condensatore. L’acqua può essere reimmessa nel sottosuolo per completare un ciclo chiuso, sostenendo l’intero processo.
Oltre alla produzione di elettricità, il calore geotermico può essere utilizzato anche per il riscaldamento diretto.
Lo si fa essenzialmente in due modi:
- Dove la risorsa è ad elevato contenuto energetico (geotermia media – alta entalpia) il calore proveniente da acque calde o vapore estratti da pozzi geotermici può essere convogliato ad impianti di scambio termico per usi domestici o usi industriali.
- Nel caso degli impianti a bassa entalpia si usano pompe di calore geotermiche installate a profondità relativamente basse, che trasferiscono il calore dal sottosuolo a edifici o abitazioni, mantenendoli caldi d’inverno e freschi d’estate. Il funzionamento si basa si un circuito chiuso in cui un fluido viene fatto circolare, scaldandosi sottoterra e rilasciando poi il calore all’interno degli edifici .
Scopri le Energie Rinnovabili
I vantaggi del calore verde
Un potenziale incredibile
Un rapporto del Massachusetts Institute of Technology del 2006 evidenzia come il potenziale geotermico della Terra potrebbe fornire energia verde al pianeta per 4.000 anni.
Ininterrotta e costante
Giorno, notte, sole, pioggia: nessuna di queste situazioni influisce sull’esercizio dell’energia geotermica. Il calore della Terra è sempre pienamente disponibile.
Bassi costi di gestione
Una volta realizzata, una centrale geotermica ha costi di gestione nettamente inferiori rispetto ad altre tecnologie.
Domande frequenti sull’energia geotermica
La quantità di energia che si trova nel sottosuolo è enorme, grazie a un potenziale ancora inesplorato. Un’energia che ottimizza le risorse: il calore che non può essere valorizzato immediatamente viene reimmesso in circolo, favorendo il risparmio. Ecco tutte le risposte alle tue curiosità su questa fonte rinnovabile.
Lo sapevi che?
Geotermia, cultura ed enogastronomia: la sfida possibile della Toscana
Come può un nugolo di paesini sulle colline toscane attirare oltre 60 mila visitatori in un anno, con trend in continua crescita? Con un’offerta culturale variegata – in grado di incuriosire grandi e piccini – ed una produzione enogastronomica di eccellenza, con la geotermia protagonista in diverse accezioni. A Larderello sorge il suggestivo Museo della Geotermia (oltre 30 mila ingressi annui) a fare da traino, mentre proprio all’interno della centrale Larderello 3 è stata realizzata nel 2017 un’arena per spettacoli teatrali e musicali. Percorsi naturalistici e di trekking, come il Parco delle Biancane di Monterotondo Marittimo o quello delle Fumarole di Sasso Pisano, integrano la ricca offerta di turismo geotermico sostenibile.
Nel 2009, in Toscana, è nata anche la prima Comunità del Cibo a Energie Rinnovabili del mondo: un’associazione agroalimentare che raccoglie sotto la propria ala diversi imprenditori di settore. Cosa hanno in comune? Una ricca produzione enogastronomica d’eccellenza – prodotti caseari, basilico, birre artigianali, oli e vini – realizzata avvalendosi dell’utilizzo di energia geotermica.
L’energia geotermica nel mondo
Nel 2021, secondo il più recente rapporto dell’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA), la capacità geotermica installata globale era di 16 Gigawatt, pari allo 0,5% del totale delle rinnovabili, con oltre 30 i Paesi che producono elettricità geotermica.
Gli Stati Uniti, leader globale del settore, hanno una capacità installata di oltre 3,7 GW.
Le Filippine, con circa 1,9 GW, coprono quasi un quinto della loro domanda elettrica con la geotermia.
L’Indonesia ha installato circa 2,2 GW, puntando a un’espansione significativa.
In Asia abbiamo anche il Giappone con i suoi 576 MW
Anche il Messico è un attore rilevante, con quasi 1 GW di capacità installata, prevalentemente nella regione di Cerro Prieto.
La Nuova Zelanda conta 1042 MW.
L’Islanda ha una capacità installata minore (circa 0,7 GW) ma usa la geotermia soprattutto per la produzione di calore, con cui copre quasi il 90% del fabbisogno di riscaldamento domestico del Paese.
La Turchia, invece, con 1,7 GW di potenza, sta vedendo una crescita rapida grazie a nuovi progetti geotermici.
Anche l’Africa, in particolare il Kenia sta sviluppando molto la produzione geotermica che attualmente ammonta a 985 MW di potenza installata
Nella classifica dei 10 maggiori nazioni produttrici di energia geotermoelettrica c’è anche l’Italia con una potenza installata di 916MWe
Innovazioni e futuro
Le innovazioni tecnologiche nel campo dell’energia geotermica stanno rendendo il settore sempre più efficiente e versatile. Una delle principali novità è l’introduzione di tecniche di perforazione avanzate, come la perforazione a laser o quella a plasma, che consentono di raggiungere profondità maggiori riducendo i costi di esplorazione.
Inoltre, i sistemi geotermici avanzati (Enhanced Geothermal Systems, EGS) utilizzano iniezioni di fluidi per aumentare la permeabilità delle rocce calde ma secche, espandendo le possibilità di utilizzo anche in aree non naturalmente ricche di risorse.
Un’altra importante innovazione riguarda i cicli binari migliorati, che consentono di valorizzare fonti di calore a temperature più basse, grazie all’uso di fluidi a basso punto di ebollizione. Inoltre, l’integrazione con reti di teleriscaldamento e sistemi di accumulo di energia sta ottimizzando l’utilizzo del calore geotermico per usi termici e per bilanciare la generazione elettrica da fonti rinnovabili non programmabili, come il solare e l’eolico.
In alcuni Paesi – come Canada, Colombia e Ungheria – sono in corso di realizzazione diversi progetti pilota per utilizzare o rinconvertire pozzi esistenti nei giacimenti di petrolio e gas per recuperare energia geotermica, a costi significativamente ridotti.
Negli ultimi anni si sono intensificate le ricerche sul recupero di minerali dalle sorgenti geotermiche. Progetti dimostrativi di successo in Francia, Germania, Islanda, Nuova Zelanda, Regno Unito e Stati Uniti hanno dimostrato che la produzione di litio e biossido di silicio è tecnicamente fattibile. I progetti commerciali su larga scala dipendono ancora da ulteriori sviluppi per rendere il processo economicamente e ambientalmente sostenibile.
