Energia geotermica

Home page

Miliardi di anni fa la terra era incandescente. Dopo il suo raffreddamento, il calore è rimasto racchiuso al suo interno in enorme quantità e altro continua a prodursi con il decadimento degli elementi radioattivi. Questo calore, utilizzabile, come fonte di energia, si trova a qualsiasi profondità. La temperatura nella crosta terrestre aumenta per lo più di circa 30° C. per ogni Km (gradiente geotermico). Il calore è quindi distribuito dappertutto, tra strati di terra e rocce, non facilmente raggiungibili. Questa fonte di energia, detta geotermica (dal greco “ge” e “thermos”, che significano rispettivamente terra e calore), sgorga dal suolo, originando fumarole, sorgenti termali con efficacia terapeutica e può essere sfruttata, utilizzando i geyser e i soffioni, oppure artificialmente. Il geyser, dallo stesso nome di quello noto in Irlanda, si origina da una sorgente del sottosuolo, formatasi con l’acqua, infiltrata nel terreno, che scende lungo canali impermeabili, consolidati in genere da depositi minerali di roccia riolite, sciolta per effetto dell’acqua calda. Quando i canali sboccano in profondità, in una zona serbatoio, l’acqua alla presenza di magma vulcanico a temperatura elevata, si riscalda sia a contatto delle rocce, sia con i gas e i vapori vulcanici delle fenditure, raggiunge temperature che superano i 100°C, bolle ed evapora. Risale periodicamente in superficie per mezzo di uno sbocco a cratere insieme con il vapore, quando quest' ultimo raggiunge una pressione superiore a quella dell’acqua, con un getto, che nel geyser irlandese raggiunge l’altezza di trenta - quaranta metri. L’intervallo tra i getti varia da pochi minuti a giorni e aumenta con il trascorrere del tempo. I geysers si trovano in Islanda, negli Stati Uniti (Parco Nazionale di Yellowstone), nella Nuova Zelanda, nelle Azzorre ecc.

I soffioni sono getti di vapore acqueo a elevata temperatura (da 120° a 210°) e pressione (da uno a sei atmosfere). Emergono da spaccature del terreno, sibilando e raggiungendo fino a 20 metri d’altezza. Nel vapore surriscaldato sono contenuti: acido borico, anidride carbonica, idrogeno solforato, ammoniaca, gas rari (elio, argo) ecc. Il vapore dei soffioni è utilizzato per ricavare acido borico ed elio e allo stesso modo dei geysers per produrre energia geotermica. I soffioni boraciferi si trovano in Toscana, soprattutto a Larderello in provincia di Pisa, che produce circa il 10 % dell’energia geotermica mondiale ed è stata il primo esempio al mondo di sfruttamento di questa energia, con un impianto di generazione, realizzato nel 1913. Agli inizi del 2000 anche gli USA, la Nuova Zelanda, l’Islanda, il Messico, le Filippine, l’Indonesia e il Giappone hanno dato ampio sviluppo all’energia geotermica.

Centrali geotermiche

Un altro metodo per produrre energia geotermica si avvale di rilevamenti geologici, che individuano la presenza di rocce a temperature elevate. Nelle aree sfruttabili, definite campi, sorgono le centrali geotermiche per la produzione di energia elettrica. Il vapore, se ha temperature di 150°-250°, mediante tubazioni, detti vaporodotti, giunge alle turbine e genera energia meccanica, trascinando in rotazione l’alternatore, che genera elettricità. Il vapore ad alta temperatura, uscito dalle turbine, è riportato da un condensatore allo stato liquido e dopo depurazione dai gas, è nuovamente iniettato, come acqua, nel sottosuolo. In questo caso gli impianti sono detti a vapore dominante. Gli impianti sono detti ad acqua dominante, quando quest’ultima, allo stato liquido per l’alta pressione è portata in superficie. In parte, come vapore mette in funzione le turbine, e in parte, come acqua è poi inviata nuovamente nel sottosuolo. Gli impianti possono essere inoltre definiti a contropressione, se il vapore dopo l’utilizzazione è disperso nell’ambiente e a condensazione, se il vapore è condensato e poi iniettato nel sottosuolo.

Usi delle centrali geotermiche

In genere la trasmissione del calore avviene per mezzo di uno scambiatore, che utilizza il fluido geotermico per vaporizzare un altro liquido (isopentano), in un circuito chiuso, che impedisce l’emissione di gas dannosi nell’ambiente. Allo stato liquido e con temperature a bassa energia, comprese tra 50° e 90°, l’acqua è sfruttabile per serre, riscaldamento di locali, per usi agricoli e industriali. Questa fonte di energia pur essendo rinnovabile, per l’apporto di fluidi, che si rimettono nuovamente in ciclo contemporaneamente al loro sfruttamento, può comportare dei rischi, che sono comunque molto ridotti rispetto all’uso di gas o carbone per ottenere energia elettrica. Nei sistemi geotermici infatti, i fluidi trascinano con sé anidride carbonica, idrogeno solforato, metano, boro, mercurio, arsenico e negli impianti a contropressione questo inquinamento è quindi indubitabile. Nelle torri di refrigerazione, dove ogni ora circolano circa 36000 litri d’acqua, infatti, si producono tremila metri cubi di vapori con i suoi inquinanti, compreso il gas serra. A temperature medie – basse, il calore del sottosuolo inoltre è utilizzato per il riscaldamento e il raffreddamento delle abitazioni con un sistema geotermico a circuito chiuso, soprattutto nelle zone fredde dell’Europa: d’inverno il calore è ceduto agli ambienti e d’estate al sottosuolo, mediante le pompe di calore, il cui funzionamento è simile a quello del frigorifero. Un fluido generalmente in soluzione passa nei tubi, che trasferiscono la temperatura voluta all’ambiente.