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Giovedì 02 agosto 2018

Geotermia: una risorsa energetica rinnovabile


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Prima parte dell'intervista al prof Alessandro Sbrana dell’Università degli studi di Pisa

Al tema della geotermia - e agli aspetti impiantistici, ambientali e sanitari ad essa associati - abbiamo dedicato già diverse interviste: ricordiamo dal mondo accademico i Professori Daniele Fiaschi e Riccardo Basosi e dall’Agenzia Regionale di Sanità Fabio Voller.

In questo numero torniamo all’Università, questa volta di Pisa, per parlare con Alessandro Sbrana, Professore Ordinario di Geochimica e Vulcanologia presso il Dipartimento di Scienze della Terra dove insegna Geotermia e Geologia del vulcanismo. Si occupa attivamente di ricerche geotermiche nell’area vulcanica geotermica del Monte Amiata ed in Campania.


La produzione di energia elettrica da fonti geotermiche in Italia è una peculiarità della Toscana. Alcuni mettono in dubbio che la geotermia sia effettivamente una fonte energetica rinnovabile, è così? In cosa è preferibile rispetto alle tradizionali fonti fossili? 
La geotermia è una risorsa energetica rinnovabile. La motivazione risiede nel fatto che la quantità di energia termica contenuta nei serbatoi geotermici è inesauribile alla scala delle utilizzazioni umane. Inoltre al disotto dei serbatoi dei campi geotermici sono presenti rocce a temperatura molto elevata che trasferiscono il calore ai serbatoi sovrastanti consentendone la alimentazione termica continua. La tecnologia attuale consente di utilizzare il calore geotermico attraverso il vettore fluido acquoso, acqua o vapore.

La rinnovabilità della risorsa geotermica sta nell’utilizzazione sostenibile dei serbatoi contenenti fluidi. L’utilizzazione sostenibile è realizzabile applicando buone pratiche di ingegneria di serbatoio tra le quali spiccano

  • la reiniezione dei fluidi vettori del calore negli strati di origine, evitando quindi l’impoverimento dei fluidi nei serbatoi,
  • il monitoraggio termico e di pressione di lungo periodo,
  • le simulazioni numeriche di serbatoio,
  • la conseguente gestione “sostenibile” dei campi geotermici.

La geotermia è preferibile rispetto alle fonti fossili in quanto è una risorsa locale che non presenta impatti ambientali significativi con le tecnologie che abbiamo a disposizione e contribuisce in maniera significativa alla riduzione della immissione dei gas serra clima alteranti in atmosfera e generalmente all’impatto ambientale che la generazione di energia elettrica comporta.

La geotermia in quanto risorsa locale consente di ridurre la dipendenza da combustibili fossili generando opportunità economiche e benessere ambientale nel luogo di produzione.

Gli impianti geotermici presenti in Toscana sono tutti del tipo “tradizionale”. In relazione alle caratteristiche del fluido geotermico presente, si sostiene da più parti che questa sia l’unica soluzione possibile, cosa ci può dire in proposito?
La produzione di elettricità con fluidi geotermici si realizza con diversi tipi di impianti detti a flash o a ciclo binario. In genere la scelta dipende dal tipo di fluido presente in serbatoio, acqua, vapore, dal suo contenuto energetico, dal contenuto in gas incondensabili e da altri fattori tecnici ed economici; la scelta della tecnologia di trasformazione dell’energia termica di fluidi in energia elettrica è una scelta legata alle caratteristiche della risorsa esistente in loco che deve essere valutata in maniera approfondita per ottimizzare le caratteristiche energetiche e chimico fisiche del fluido con il tipo di centrale di produzione.

In Toscana sono presenti esclusivamente centrali a flash ottimizzate per i fluidi geotermici ad alta temperatura presenti nei serbatoi di Larderello e Amiata. Il ciclo impiegato prevede la condensazione di vapore geotermico in torri a circolazione forzata. I fluidi immessi in atmosfera sono trattati in impianti di abbattimento di inquinanti che riducono quasi completamente i composti inquinanti ed il vapore condensato viene reimmesso nei serbatoi di prelievo. In atmosfera viene rilasciata l’anidride carbonica ed è questo un aspetto che è attualmente messo particolarmente in evidenza.

Tornando alla domanda sulla tecnologia degli impianti deve essere considerata l’area o la porzione di territorio che viene impiegata dagli impianti industriali per potenza installata. I sistemi di condensazione del vapore delle centrali flash sono di dimensioni inferiori rispetto ai sistemi di condensazione ad aria del fluido di lavoro secondario delle centrali a ciclo binario. Il consumo di territorio per questi impianti è quindi superiore. Lo stesso vale per le aree di serbatoio geotermico necessarie per il prelievo dei fluidi.

Ad oggi in Toscana è stato installato nelle aree geotermiche in esercizio un impianto a ciclo binario nella centrale di Bagnore 4 in cascata all’impianto a flash. Questa rappresenta l’unica esperienza diretta di impiego del ciclo binario nelle aree geotermiche italiane. In linea di principio gli impianti ORC a ciclo binario operano in campi geotermici ad acqua e possono quindi rappresentare una tecnologia utilizzabile anche nei sistemi geotermici toscani in particolare per i serbatoi superficiali ad acqua o per aree marginali dei sistemi geotermici classici. Il ciclo binario consente nei sistemi ad acqua dominante la reimmissione totale dei fluidi a spese di rendimenti di produzione più bassi rispetto al ciclo flash. Dal punto di vista ambientale il vantaggio della reimmissione di fluidi è controbilanciato da una maggiore occupazione di suolo legata alle maggiori dimensioni del sistema di condensazione del fluido secondario degli impianti ORC.

È stato presentato un progetto per la realizzazione di un impianto geotermico con sistema binario a Castelnuovo Val di Cecina, pensa che sia una via praticabile?
La centrale a ciclo binario prevista a Castelnuovo preleverà fluidi a temperature molto elevate dal serbatoio a vapore profondo di Larderello. Mi occupo di risorsa e non di ingegneria di impianti di produzione ma direi che comunque si tratta di fluidi gassosi a temperature molto più elevate di quelle delle centrali a ciclo binario in esercizio nel mondo che operano normalmente nei campi ad acqua dominante con fluidi acquosi.

La praticabilità di questa strada impiantistica che include la reiniezione totale di gas incondensabili andrà valutata nell’attuazione concreta con i criteri dichiarati dalle aziende titolari del titolo minerario. Per l’anidride carbonica non sappiamo se quella reimmessa rimarrà nei serbatoi geotermici oppure sarà di nuovo rilasciata in superficie.

In conclusione quale dovrebbe essere, dal suo punto di vista, il futuro per la geotermia in Toscana?
Dal punto di vista della risorsa, la geotermia per generazione di elettricità ha un futuro decisivo nel mix di energie rinnovabili che rappresenta la nostra sola possibilità di evitare i problemi che il cambiamento climatico in corso evidenzia sempre di più. La Regione Toscana, unica in Italia, relativamente alle risorse esistenti e di possibile utilizzazione futura, ha la fortuna di possedere una risorsa rinnovabile locale che ha grandi possibilità di sviluppo senza un uso del territorio eccessivo puntando alle aree già in coltivazione e ad una loro estensione limitata (possiamo puntare in Toscana al raddoppio della produzione elettrica al 2050). Questo, assieme al mix di altre risorse rinnovabili, fotovoltaico con sistemi di accumulo in maniera particolare, può consentire la riduzione di importazione di energia e la transizione all’elettrico con grande vantaggio ambientale ed incremento di posti di lavoro ed economico mantenendo intatta la vocazione peculiare della nostra bella regione.

Non dobbiamo trascurare il ruolo che la geotermia a bassa temperatura può avere nella climatizzazione e nel teleriscadamento. La tecnologia delle pompe di calore geotermiche e dei sistemi ibridi a pompa di calore geotermica e fotovoltaico rappresentano una risorsa in grado di migliorare in maniera molto importante l’impatto ambientale legato alla immissione di anidirde carbonica e polveri sottili in aree urbane consentendo inoltre un considerevole risparmio energetico ed economico agli utilizzatori. Ad oggi la penetrazione nel mercato toscano della climatizzazione e del calore è limitato da fattori economici (costi di impianto ancora elevati) e da scarsa conoscenza da parte di installatori e grande pubblico. Negli ultimi anni assistiamo allo sviluppo di vari progetti. Ad esempio l’Università di Pisa sta sviluppando un nuovo polo didattico di grandi dimensioni climatizzato con pompe di calore geotermiche. Questo tipo di progetto consente l’acquisizione di know how locale e rappresenta un esempio di buona pratica di risparmio energetico ed ha possibilità di replicabilità molto elevate sia nel pubblico che nel privato.


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— archiviato sotto:
Azioni sul documento

Geotermia

Inviato da Utente anonimo il 06/08/2018 09:49

La regione Toscana deve essere all'avanguardia nella redazione di leggi utilizzando il grande bagaglio culturale, storico e impiantistico di Enel e delle sue dedicate università di Pisa e Siena che hanno attivato anche corsi importanti formando tecnici che nel mondo, portano alto il nome dell'Italia e delle scienze geotermiche.Rimango tutte le volte sconvolto nel vedere legiferare da parte della Regione leggi fatte da incompetenti che suscitano sgomento fra gli scienziati e le comunità geotermiche che di questo vivono.

Anidride carbonica serbatoi geotermici

Inviato da Utente anonimo il 07/08/2018 09:50

Buongiorno Professore, leggendo la sua intervista mi è venuta una curiosità: è noto che l'emissione di CO2 delle centrali geotermiche toscane è molto elevata, ma se questa non viene reiniettata, da cosa è prodotta? Non dovrebbe esaurirsi, in linea di principio, nel tempo? O almeno diminuire? Grazie

Anidride carbonica serbatoi geotermici

Inviato da Utente anonimo il 14/08/2018 18:28

L'anidride carbonica viene prodotta naturalmente nelle aree vulcaniche/geotermiche o intrusive/geotermiche dal degassamento del mantello terrestre, dal degassamento di magmi basaltici in profondità (qualche Km) oppure dalle reazioni legate al calore dei magmi intrusi in formazioni geologiche carbonatiche o silicee ricche in grafite (2-6Km); ancora più in prossimità della superficie terrestre l'anidride carbonica si genera in serbatoi geotermici per reazioni chimiche legate alla interazione acqua roccia o alla decompressione di acque. Queste modalità di produzione nel sottosuolo di CO2 sono naturali e non indotte dalle attività umane. Nel caso di utilizzazione di un serbatoio geotermico la quantità di CO2 emessa in superficie può diminuire nel tempo a seguito della estrazione di questo gas facilitata dai prelievi di fluidi. Deve considerare comunque che i volumi di rocce che in profondità generano CO2 sono molto grandi (centinaia di Km3) e quindi il processo perdura nel tempo in queste aree della Terra

Il curriculum del Professore non è chiaro.

Inviato da Utente anonimo il 11/08/2018 17:18

Nell'intervista il Prof. Alessandro Sbrana non dice che ha firmato le relazioni geologiche di almeno tre permessi di ricerca geotermica: La Guardiola, San Cipriano e Lucignano. Se gli investitori privati avessero dovuto sborsare diversi soldi per ottenere queste relazioni, l'entusiasmo dimostrato in questa intervista, tutta a favore della geotermia elettrica, avrebbe una diversa spiegazione. Chicco P.

Il curriculum del Professore non è chiaro.

Inviato da Utente anonimo il 14/08/2018 18:34

Un ricercatore universitario nelle Scienze applicate ed in particolare nella ricerca mineraria ma anche ambientale trae l'esperienza e la conoscenza che trasmette da ricerche che coinvolgono le attività umane e industriali in senso generale e specifico alla energia di cui tutti usufruiamo. Per questo non deve essere considerato di parte o non chiaro nelle attività che ha svolto.

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