L'energia pulita

Natura non doveva più soddisfare la sua domanda energetica.

Rinunciare a questa libertà e quindi superare la logica del dominio non sarà facile. Il primo

ostacolo ad una più ampia diffusione delle fonti energetiche pulite e rinnovabili è proprio il

loro legame di dipendenza dalla Natura: eolico, solare o geotermico comportano una parziale

perdita di indipendenza dal ritmo naturale.

L’“illuminista” moderno fatica ad accettare una simile condizione, è portato a dominare la

Natura e vede in lei più che una madre un’odiosa matrigna. Già il grande Leopardi, il cui ori-

ginalissimo pensiero ha punti di contatto con la cultura illuminista settecentesca, descriveva il

rapporto uomo-natura in questi termini. L’uomo moderno sembra proprio il famoso islandese

dell’operetta leopardiana, simbolo di un’umanità che cerca di fuggire dalla Natura in ogni

modo. Tuttavia Leopardi, scrivendo quella famosa

operetta, ha voluto descrivere il rapporto tra

umanità e ambiente avendo ben presenti le li-

mitate possibilità della società di inizio ‘800 di

condizionare e controllare la natura. La società

moderna, invece, ha molti più strumenti per

influenzare l’ambiente: la scienza e la tecnica ci

forniscono le conoscenze necessarie perfino

per distruggere completamente la Terra in po-

chi istanti. Siamo di fronte ad un radicale cam-

biamento di prospettiva rispetto alla poetica di

Leopardi: l’uomo è cresciuto e sembra un “fi-

Giacomo Leopardi, uno dei più grandi gliastro” indisciplinato e irriconoscente dei do-

letterati italiani ni che madre Natura gli ha offerto.

Fortunatamente la cultura sta cambiando e in molti non pensano più da “illuministi”. Molte

nazioni, tra cui paradossalmente proprio l’Islanda, hanno imparato a trovare nella Natura la

risposta alle proprie esigenze, in particolare a quelle energetiche. L’uomo può sfruttare quel-

le risorse infinite che l’ambiente gli fornisce e proseguire il proprio sviluppo in modo sosteni-

bile per il sistema Terra.

In Islanda lo sanno molto bene! In quel freddo paese il 99,9% dell’energia proviene da fonti

energetiche rinnovabili, per il 27% da energia geotermica. L’Islandese leopardiano ha instau-

rato con la Natura una felice convivenza, senza cercare di fuggirla in ogni angolo del globo...

Cerchiamo ora di capire come si possano sfruttare le forme di energia pulita e rinnovabile,

partendo, appunto, da quella geotermica.

L’energia pulita - pag. 8 di 35

LA FIAMMA ANTICA: L’ENERGIA GEOTERMICA

Cenni storici e sviluppo nel mondo

E’ tutto italiano il primo tentativo di utilizzare

l’energia geotermica per produrre elettricità. Nel

1904 a Larderello, Toscana, il principe Piero Gi-

nori Conti accese 5 lampadine mediante una di-

namo trascinata da un motore alternativo spinto

dal vapore proveniente da sorgenti geotermiche.

Il principe Piero Ginori Conti e il primo Dopo vari altri esperimenti, nel 1913 entrò in fun-

generatore funzionante con energia zione la prima centrale geotermoelettrica al mon-

geotermica do, con un impianto da 250 kW di potenza. La

centrale continuò a crescere raggiungendo i 127 MW nel 1944 quando venne distrutta a causa

degli eventi bellici. Oggi la gestione dell’energia geotermica in Italia è affidata a Enel Green-

Power che detiene le concessioni sull’intero territorio.

Dopo i primi impianti italiani, le centrali geotermoelettriche si sono diffuse nel mondo. Oggi i

paesi che sfruttano maggiormente le risorse geotermiche sono Stati Uniti (2900 MW prodot-

ti), Filippine (1900 MW), Messico (760 MW), Giappone (550 MW) e Indonesia (600 MW).

Questi paesi sono tutti limitrofi della cosiddetta

“cintura del fuoco” una vasta regione caratteriz-

zata da intensa attività vulcanica.

L’Italia, con poco meno di 800 MW installati, è

l’unico paese ad utilizzare il geotermico al di fuo-

ri di quella zona, mantenendo un ruolo di primo

piano in Europa sia nell’ambito dello sfruttamen-

to delle fonti geotermiche che dello sviluppo del-

le relative tecnologie. I principali impianti sono

situati in Toscana, nelle aree di Pisa, Siena e

Grosseto.

Ricordimo che l’Islanda con i suoi 480 MW Centrale geotermica di Larderello, Toscana

prodotti da fonti geotermali soddisfa il 27% del

suo fabbisogno energetico. L’energia pulita - pag. 9 di 35

Zone geotermiche; fonte: www.enel.it

Principi

L’energia geotermica è associata al flusso di calore che continuamente risale dall’interno della

Terra. Lungo i margini delle placche, dove è intensa l’attività sismica e vulcanica, e in zone

caratterizzate da vulcanismo secondario il flusso di calore è più elevato che altrove a causa del-

le particolari caratteristiche geologiche. In tali casi le rocce, anche a modeste profondità, sono

così calde che l’acqua che vi circola viene riscaldata notevolmente, con temperature che varia-

no dai 50-60° C fino ad alcune centinaia di gradi. A volte è trasformata in vapore e può risali-

re in superficie producendo soffioni o geyser, ma più spesso rimane intrappolata in profondi-

tà.

Lo sfruttamento di questi fluidi caldi consente la produzione di discrete quantità di energia.

Modalità di sfruttamento

Come è possibile sfruttare il calore imprigionato nella Terra? Anzitutto è necessario indivi-

duare una riserva geotermica, cioè quella parte delle risorse accessibile che può essere estrat-

ta a costi competitivi con le altre fonti energetiche, entro un futuro determinato. Il primo pas-

so consiste in un progetto di esplorazione della superficie di una data zona. Da qui si ricavano

le informazioni necessarie per procedere con eventuali trivellazioni profonde, che rivelino,

mediante pozzi, la presenza di fluidi idonei ad essere utilizzati per fini energetici. Se l’esito

delle perforazioni è positivo si avvia un progetto di sviluppo per lo sfruttamento del campo

geotermico. In questo caso si perfora un numero di pozzi sufficiente a garantire una quantità

di fluido adeguata alla produzione energetica.

L’energia pulita - pag. 10 di 35

Le tipologie di impianti dipendono dalla temperatura e pressione del fluido estratto e dalla

concentrazione in esso di gas non condensabili.

Acque calde

Lo sfruttamento di risorse geotermiche a bassa tem-

peratura (inferiori ad 85° C), quindi di acqua calda,

ha un notevole interesse economico. Temperature

così basse non consentono un diretto impiego per la

produzione di energia elettrica, ma tali fluidi posso-

no essere sfruttati per riscaldare ambienti o serre e

nelle produzioni industriali.

In questo modo si possono risparmiare decine di

Serra riscaldata con acque geoter- migliaia di tonnellate di petrolio... un sollievo per la

miche nel Nuovo Messico, USA nostra atmosfera!

Fluidi ad alta temperatura e produzione di energia elettrica

La generazione di energia elettrica, invece, si basa principalmente sullo sfruttamento del va-

pore naturale ad alte temperature (inferiori in ogni caso ai 250° C). Il principio di funziona-

mento di una centrale geotermica è abbastanza semplice: il flusso di vapore proveniente dal

sottosuolo ad alte temperature produce una forza tale da far muovere una turbina, l'energia

meccanica della turbina viene infine trasformata in elettricità tramite un sistema alternatore.

La quantità di vapore richiesta è variabile ed è determinata da tre parametri: temperatura,

pressione e concentrazione di gas non condensabili.

Schema base della struttura di una centrale geotermoelettrica

L’energia pulita - pag. 11 di 35

Possiamo distinguere, quindi, tre categorie di impianti. Il più semplice ed economico utilizza

direttamente il vapore uscente dal pozzo che, dopo il passaggio nella turbina, è scaricato di-

rettamente nell’atmosfera. Questo sistema richiede grandi quantità di vapore (2o kg/kW) ed

è preferito quando il vapore contiene concentrazioni superiori al 10% di gas non

condensabili.

Il secondo tipo di impianto convoglia invece il vapore proveniente dalla turbina in una torre di

condensazione dove si recupera parte della sua energia residua, diminuendo così il consumo

di fluido geotermico (5 kg/kW).

La terza categoria di impianti sfrutta invece vapore secco ad elevata temperatura, prelevato

direttamente all’uscita del pozzo, per muovere turbine di ingente capacità. Questa è la tipolo-

gia di centrale geotermica con più elevata potenza erogata.

Spesso in questo tipo di centrali si ricorre all'immissione di acqua fredda in profondità per

alimentare la produzione e mantenere costante il flusso del vapore acqueo. In questo modo si

riesce a far lavorare a pieno regime le turbine e a produrre energia con continuità.

Acqua a temperatura intermedia: il ciclo combinato

Se il pozzo fornisce acqua calda a temperatura superiore agli 85° C è ancora possibile produr-

re energia elettrica. Si ricorre ad impianti leggermente più complessi basati su un ciclo com-

binato. A spingere le turbine non è più il vapore acqueo, ma un fluido, detto di lavoro, che è

portato all’ebollizione dall’acqua in risalita dal pozzo. I fluidi di lavoro, ad esempio freon, iso-

butano e ammoniaca, possiedono per l’appunto temperatura di ebollizione inferiore a quella

dell’acqua. Il fluido di lavoro è poi raffreddato e riciclato.

Pur possedendo una bassa efficienza (5% circa) e potenza (intorno ai 2 MW) questo tipo di

impianti è di notevole interesse: sono infatti molto convenienti e permettono lo sfruttamento

efficace di risorse geotermiche a temperature relativamente basse, largamente diffuse in ogni

area del pianeta a profondità accessibili.

Svantaggi

Riassumiamo per punti gli svantaggi che lo sfruttamento di energia geotermica presenta, indi-

cando per ognuno eventuali soluzioni:

• Le riserve geotermiche sono solitamente distribuite su grandi spazi. Costruire una centrale

di questo tipo richiede quindi spazi piuttosto ampi. Tra le soluzioni progettuali adottate per

perforazione deviata

ridurre al minimo il territorio impegnato, la tecnologia della consente

di limitare al massimo le strutture fuori terra realizzando una sola postazione per lo sfrut-

tamento di più pozzi geotermici. La distribuzione dei vapordotti è razionalizzata al fine di

convogliare il fluido verso la struttura principale.

L’energia pulita - pag. 12 di 35

• Le grandi riserve geotermiche sono concentrate in un’area limitata della Terra. L’energia

geotermica resta in ogni caso una potenzialità energetica da sfruttare, laddove possibile,

anche utilizzando le riserve geotermiche di minore portata.

• Alle centrali geotermiche è associato un impatto ambientale dovuto, oltre al vapore acqueo

liberato nell’atmosfera dopo l’utilizzo, alle emissioni di CO2 (in media 0,2 kg/kWh, per

l’olio combustibile sono 0,9 kg/kWh), ammoniaca, acido solfidrico, mercurio e radon. I

solfati producono inoltre uno sgradevole odore di uova marce particolarmente avverso alle

popolazioni residenti nei pressi di una centrale geotermica. L’odore è facilmente neutraliz-

zabile con appositi sistemi di filtraggio, in questo modo si elimina anche parte delle sostan-

ze inquinanti rilasciate in atmosfera. Tuttavia la soluzione più praticata ed effettivamente

più efficace consiste nel reiniettare i fluidi esausti nei pozzi di prelievo. In questo modo si

abbattono le emissioni atmosferiche e si elimina quasi totalmente il fenomeno della subsi-

denza, cioè il progressivo abbassamento del livello della crosta continentale, nelle aree di

sfruttamento.

• Le centrali geotermiche possono rovinare la bellezza paesaggistica di un territorio: questi

impianti con numerose tubature a vista sono certamente antiestetici, anche se non più di un

normale sito industriale. Il problema si risolve semplicemente in fase di progettazione,

adottando basilari criteri estetici, quali il completo interramento delle strutture di trasporto

del fluido.

Vantaggi

La geotermia consente di trarre dalle forze naturali una grande quantità di energia rinnovabile

e pulita a costi contenuti. Un vantaggio non marginale deriva dal costo della materia prima,

gratuita (se escludiamo le concessioni per lo sfruttamento delle riserve che lo stato impone