ENERGIA GEOTERMICA

L’energia geotermica è l’energia generata per mezzo del calore presente nella crosta terrestre ed è considerata una forma di energia alternativa e rinnovabile, è una fonte stabile e si riesce a ricavare energia in modo costante. Oltre ad occupare una porzione di suolo contenuta rispetto ad altre fonti di energia rinnovabile, nel processo di estrazione dell’energia non sono presenti processi di combustione e di conseguenza l’inquinamento atmosferico è ridotto. Le uniche emissioni inquinanti prodotte sono quelle di sostanze tossiche presenti nei fluidi geotermali come zolfo, mercurio e arsenico.

 

Questa energia può essere utilizzata sia come fonte di energia elettrica che come fonte di calore, secondo il processo della cogenerazione.

Cos’è la cogenerazione?

La cogenerazione è il processo della produzione contemporanea di energia meccanica (solitamente trasformata in energia elettrica) e di calore, utilizzabile per riscaldamento di edifici e/o per processi produttivi-industriali.

 

Esistono diversi tipi di sorgenti geotermiche:

• Sorgenti idrotermali, sono le sorgenti a profondità minori e le uniche attualmente sfruttabili.
• Sorgenti geopressurizzate, sono più in profondità rispetto a quelle idrotermali, in queste sorgenti l’acqua è a pressioni molto elevate.
• Sorgenti petrotermiche, queste sorgenti sono a profondità maggiori delle precedenti e sono principalmente rocciose e data la scarsità di acqua anche difficilmente sfruttabili.

 

Energia geotermica a bassa entalpia:

La geotermia a bassa entalpia è lo sfruttamento del calore contenuto nel primo strato di sottosuolo, attraverso un fluido vettore (una sostanza allo stato liquido oppure gassoso che trasporta il calore.), per mezzo di una pompa di calore. Poiché il calore nel sottosuolo proviene in gran parte dall’interno della Terra, la geotermia a bassa entalpia è classificata come fonte di energia rinnovabile, nonostante la pompa di calore consumi di per sé energia elettrica, solitamente prodotta a partire da altre fonti di energia. L’energia geotermica a bassa entalpia viene principalmente utilizzata per impianti di climatizzazione di edifici.

Il suolo rappresenta per la pompa di calore una “sorgente” o un “pozzo” di calore.                       Lo scambio di calore con il sottosuolo può avvenire in tre modi:

• scambio diretto, dove il circuito dell’evaporatore della pompa di calore è a diretto contatto con il sottosuolo;
• impianti a circuito chiuso, dove la pompa di calore effettua lo scambio termico col suolo indirettamente, a mezzo di un circuito idraulico nel quale scorre un fluido termovettore;
• impianti a circuito aperto, nei quali viene prelevata acqua di falda sulla quale viene effettuato lo scambio termico.

 

Come possiamo estrarre l’energia geotermica?

Il processo di estrazione di energia geotermica consiste nel convogliare vapori ad alta pressione generati dalle elevate temperature del sottosuolo in una turbina, il vapore fa girare la turbina e produce energia meccanica, la quale viene convertita in energia elettrica con un alternatore.

Collegato allo scarico della turbina troviamo un condensatore nel quale vengono spruzzate delle gocce d’acqua in modo da mettere in contatto l’acqua con il vapore. L’acqua condensata viene raccolta in un “pozzo caldo” da dove viene inviata tramite una pompa di calore elettrica verso la torre di raffreddamento, che è una torre solitamente di cemento nella quale l’acqua calda evapora, sulle pareti interne invece si forma una condensa di acqua fredda che viene ri-immessa nel serbatoio geotermico.

Infine un trasformatore, permette di trasferire la corrente alternata alla rete di distribuzione.

 

Centrale geotermica a bassa entalpia:

Un impianto geotermico a bassa entalpia è un particolare impianto geotermico che sfrutta il calore dei primi strati del sottosuolo, con lo scopo principale non di produrre energia elettrica ma di produrre calore per impianti di riscaldamento delle abitazioni o per le industrie

 

Pozzi di estrazione e vapordotti:

 

I pozzi di estrazione consistono in delle tubature in acciaio che scendono nelle profondità della terra vicino i serbatoi naturali di acqua sedimentata; questi sono connessi con i vapordotti che permettono il trasporto di questi vapori caldi fino alla vera e propria centrale geotermica.

 

 

 

Turbina:

La turbina a vapore consiste in una macchina in acciaio a forma di cilindro alla quale sono attaccate delle pale che vengono spinte dal vapore e di conseguenza fanno girare la turbina e viene prodotta energia meccanica.

 

 

 

Alternatore e trasformatore:

Attaccato alla turbina troviamo un alternatore di corrente elettrica, il quale attraverso un rotore trasforma l’energia meccanica prodotta dalla turbina in energia elettrica.

Per evitare dispersioni di energia nella distribuzione, all’alternatore è collegato un trasformatore il quale alza la tensione della corrente; infatti maggiore è la tensione minore la dispersione di energia elettrica in calore.

 

 

 

Criticità degli impianti di energia geotermica:

Sono state avanzate alcune critiche al sistema di produzione dell’energia geotermica, relative alla necessità di utilizzare pompe e compressori che consumano essi stessi energia.

Anche la stabilità del terreno può essere compromessa. Per esempio, in Germania, è avvenuto un innalzamento tettonico dovuto a uno strato di anidrite venuto in contatto con acqua, formando gesso e raddoppiando in volume.

I sistemi geotermici possono, raramente, iniziare scosse di terremoto, dovute alle fratturazioni provocate dall’acqua, come è successo in svizzera dove le scosse sono avvenute nei primi sei giorni seguenti all’iniezione di acqua.

lo spazio e l’acqua necessari nei moderni impianti non sono così estensivi, soprattutto in confronto a centrali come quelle a carbone o nucleari che occupano porzioni di terreno molto maggiori.

I principali aspetti negativi sono in realtà legati agli odori estremamente sgradevoli solitamente emanati da queste centrali e dall’inquinamento paesaggistico delle centrali.

Invece il geotermico a bassa entalpia non ha di queste controindicazioni, ma non è un sistema di climatizzazione efficiente come da altre fonti (non rinnovabili), e comunque richiede l’operazione di una pompa di calore.

Rinnovabilità e impatto sull’ambiente:

Le centrali geotermiche utilizzando una fonte di energia rinnovabile, ovvero il calore interno alla terra, hanno un impatto praticamente nullo sull’ambiente.

I fluidi geotermici che vengono rilasciati nell’atmosfera tramite le torri di raffreddamento, sono dei gas già presenti nell’aria derivanti da processi “naturali”. Si tratta dell’idrogeno solforato, una tipologia di gas che è prodotto di solito nelle attività vulcaniche o soffioni e geyser.

Si può quindi affermare che l’energia geotermica è una fonte di energia pulita, gratuita e illimitata, ha però un elevato costo di estrazione e consente una produzione di energia minore rispetto ai tradizionali combustibili fossili.

L’elettricità da fonti geotermiche è considerata rinnovabile poiché il calore estratto localmente è minimo rispetto al calore contenuto e generato dall’intero pianeta, quindi non penalizzante a livello di equilibrio e sostenibilità.

Questa fonte di energia è sostenibile anche in quanto rispetta completamente gli ecosistemi presenti sul pianeta terra. In nessun modo lo sfruttamento 

di energia geotermica mette a rischio la possibilità dell’uomo di avere a disposizione la stessa quantità di risorsa geotermica attualmente disponibile (se usata correttamente e con i giusti accorgimenti).

Inoltre, è una delle risorse rinnovabili con minor impatto ambientale anche dal punto di vista di intero processo energetico rispetto ad altri metodi.

L’estrazione, tuttavia, deve essere strettamente monitorata per evitare un esaurimento a livello locale, malgrado la sostenibilità a livello globale.

Dalla terra non fuoriesce esclusivamente acqua calda ma anche composti in forma gassosa. Alcuni di questi gas sono potenzialmente pericolosi per l’ambiente e contengono diossido di carbonio (CO2), solfuro di idrogeno (H2S), metano (CH4), e ammoniaca (NH3). Questi agenti inquinanti contribuiscono a fenomeni come il riscaldamento globale e delle piogge acide.

Comparati però con una centrale a combustibili fossili il paragone è del tutto irrilevante (le emissioni sono circa un millesimo).

Comunque, tutti i moderni impianti di estrazione hanno sistemi di misurazione e controllo delle emissioni di gas pericolosi e detti sistemi contribuiscono anche a ridurre queste ultime.

Uno studio condotto dal Massachusetts Institute of Technology afferma che la potenziale energia geotermica contenuta sul nostro pianeta si aggira attorno ai 12.600.000 ZJ (uno Zeta Joule vale 10^21 J!) e che con le attuali tecnologie sarebbe possibile utilizzarne solamente 2000 ZJ e, dato che il consumo mondiale di energia ammonta a un totale di 0,5 ZJ all’anno, con solo l’energia geotermica si potrebbe teoricamente soddisfare il fabbisogno energetico planetario per i prossimi 4000 anni.