Tesina sulla risorsa geotermica ad alta e media entalpia: compatibilità ambientale e valutazioni economiche

RELAZIONE

LA RISORSA GEOTERMICA AD ALTA E MEDIA ENTALPIA: CONSIDERAZIONI ECONOMICHE E VALUTAZIONI AMBIENTALI

Premessa...

1. GENERALITA’

   1. La risorsa geotermica...
   2. Componenti di un sistema geotermico ...
   3. Classificazione della risorsa ...
   4. Tecnologie disponibili per la produzione elettrica ...
   5. Impianti idrotermali ...
      1. Impianti a fluido bifase...
      2. Impianti a vapore secco ...
      3. Impianti a ciclo binario...

2. FASI DELLA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI GEOTERMOELETTRICI

   1. Fase di esplorazione...
   2. Fase di perforazione...
   3. Costruzione impianto, esercizio e manutenzione ...

3. VALUTAZIONI DI CARATTERE ECONOMICO

   1. Ripartizione dei costi...
      1. Costi di esplorazione ...
      2. Costi di perforazione ...
      3. Costo dell'impianto ...
      4. Costi operativi e di gestione ...
      5. Costi per permessi e VIA...
   2. Ricavi...
   3. Confronto con altre tecnologie ...
   4. Metodi di valutazione economica...
      1. Metodo del tempo di ritorno ...

1. Analisi di redditività (VAN e IRR) ........................................................................................... 27
2. Analisi di sensibilità .................................................................................................................. 30

4. IMPATTO AMBIENTALE E MISURE DI MITIGAZIONE ................................................. 31

1. Impatto in fase di perforazione .................................................................................................. 31
2. Impatti in fase di costruzione ed esercizio ............................................................................... 32
   1. Emissioni in atmosfera, in falda o nel suolo ........................................................................ 32
   2. Inquinamento termico ............................................................................................................. 33
   3. Inquinamento acustico ............................................................................................................ 33
   4. Subsidenza indotta ................................................................................................................... 33
   5. Microsismi indotti .................................................................................................................. 33
   6. Impatto sul paesaggio ............................................................................................................. 34
3. Monitoraggio ante e post-operam ............................................................................................. 34
4. Ricadute socio-economiche ....................................................................................................... 35
5. Stato dell’arte, criticità e prospettive di sviluppo .................................................................... 35

CONCLUSIONI .................................................................................................................................. 37

Bibliografia e Sitografia ................................................................................................................. 39

1.3 Classificazione della risorsa

E' possibile classificare le diverse risorse geotermiche in tre grandi categorie: risorse geotermiche idrotermali (a liquido o a vapore dominante), sistemi geopressurizzati, sistemi HDR (hot dry rocks) e magmatici.

1. Il sistema idrotermale è composto da una fonte di calore, un serbatoio e un'area in cui il fluido geotermico può essere reintrodotto sottoforma di acqua meteorica. Questi tipi di sistemi sono quelli maggiormente sfruttati per la produzione di energia elettrica e sono caratterizzati da intrusioni magmatiche che inducono una circolazione convettiva dell'acqua nel serbatoio. I sistemi geotermici di tipo idrotermale vengono classificati in sistemi a vapore dominante o a liquido dominante e di cui si parlerà più dettagliatamente nel paragrafo 1.5.
2. I sistemi geopressurizzati sono formati in bacini in cui l'acqua calda si trova in rocce sedimentarie permeabili, inglobata entro strati impermeabili e sottoposta a pressioni litostatiche molto elevate. Si possono identificare tre caratteristiche peculiari per questa risorsa:
   • a) la pressione molto elevata, che favorirebbe la produzione di energia meccanica facendo passare il fluido geotermico attraverso turbine idrauliche;
   • b) la temperatura elevata sarebbe utile per la produzione di energia termica o sfruttabile come sorgente di un ciclo termodinamico per la produzione di energia elettrica;
   • c) in questi acquiferi, è contenuto metano, che potrebbe essere sfruttato per ottenere energia aggiuntiva. Tuttavia sistemi di questo tipo, pur essendo stati testati in varie zone come nella regione della costa del Golfo della Louisiana e nel Texas dimostrando la fattibilità tecnica, non sono economicamente sfruttabili.

Figura 6. Rappresentazione schematica di un impianto a vapore dominante a condensazione. Il vapore estratto dal serbatoio geotermico (1), dopo un trattamento per la rimozione di eventuali impurità in apposito separatore (2), è mandato direttamente in turbina (3). A seguito dell'espansione il fluido passa nel condensatore: analogamente a quanto già visto per l'impianto di Figura 4, parte del fluido in uscita dal condensatore non viene reimmesso tutto direttamente nel sottosuolo ma in parte è utilizzato per raffreddare, in apposita torre di raffreddamento, il fluido che alimenta il condensatore a miscela.

La scelta del sistema da adottare, a scarico libero o a condensazione, è legata alla percentuale di CO₂ presente nel fluido di lavoro: per percentuali significative infatti, l'estrattore di CO₂ presente nella configurazione a condensazione assorbe buona parte del lavoro utile ricavato dall'espansione in turbina; per tale motivo il sistema a condensazione è in genere usato per percentuali di anidride carbonica non troppo elevate.

Adottando una configurazione con scarico diretto in atmosfera si ha, per contro, l'inconveniente di un bilancio negativo nell'impiego della risorsa, dal momento che frazioni elevate (anche del 40-50%) di fluido estratto vengono disperse in atmosfera; tale vapore, se non opportunamente trattato, può rappresentare inoltre fonte di impatto atmosferico a causa della presenza, ad esempio, di idrogeno solforato o metano, oltre all'anidride carbonica.

1.5.3 Impianti a ciclo binario

Gli impianti binari utilizzano un fluido secondario di lavoro – di solito un fluido organico o idrocarburi (isobutano, isopentano, etc.) – che ha un basso punto di ebollizione ed un’elevata pressione di vapore a bassa temperatura rispetto al vapore acqueo. Il fluido secondario lavora in un

1 taglia fissa

2 torre di perforazione tipo mast

3 piattaforma del pontista

4 taglia mobile

5 gancio

6 testa di iniezione

7 elevatori

8 asta quadra o asta motrice

9 bushing di trascinamento

10 quadroni

11 foro di ricevero per l’asta quadra

12 foro di ricevero per l’asta da connettere

13 argano

14 indicatore del peso della batteria

15 postazione di lavoro del perforatore

16 cabina del perforatore

17 tubo flessibile

18 accumulatori di pressione per il comando dei BOP

19 corridoio di sfilamento delle aste

20 scivolo

21 rastrelliera di ricovero delle aste

22 sottostruttura

23 tubazione di ritorno del fango

24 vibrovaglio

25 circuito di superficie per il controllo pozzo

26 separatore gas-fango

27 degassatore

28 vasca del fango di riserva

29 vasche fango

30 apparecchiature per la rimozione della sabbia

31 apparecchiature per la rimozione del silt

32 pompe fango

33 serbatoi di mandata del fango

34 deposito dei materiali per il confezionamento dei fanghi

35 cabina di preparazione dei fanghi

36 serbatoi per l’acqua

37 serbatoi per il carburante

38 impianto di generazione della potenza

39 cavo

Figura 11. Principali componenti di un impianto di perforazione.