Gli aspetti rinnovabili della risorsa geotermica

Prima parte dell'intervista al professor Daniele Fiaschi

Arpat
2018-05-17

Daniele Fiaschi è Professore Associato di Energie Rinnovabili e Sistemi Energetici all'Università degli Studi di Firenze. Svolge attività di ricerca nel campo dei sistemi di conversione energetica sostenibili a basso impatto ambientale, delle energie rinnovabili, del risparmio energetico nei settori civile e industriale e della progettazione di piccoli e micro espansori per fluidi organici mono e bifase.

A lui abbiamo rivolto qualche domanda sulla rinnovabilità della fonte geotermica, proseguendo il percorso informativo intrapreso sul tema della geotermia, nell'ambito del quale abbiamo intervistato anche il Professor Riccardo Basosi dell'Università di Siena.


Alcuni mettono in dubbio che la geotermia sia effettivamente una fonte energetica rinnovabile, è così? In cosa è preferibile rispetto alle tradizionali fonti fossili?

Le fonti energetiche rinnovabili sono quelle in grado di rigenerarsi grazie a processi naturali, continuamente alimentati dalle tre fonti base, sostanzialmente inesauribili su scale temporali lunghissime (qualche miliardo di anni): solare, geotermica e gravitazionale. Da questa definizione è evidente come la geotermia sia una fonte rinnovabile.

È però altresì vero che una caratteristica fondamentale delle fonti energetiche rinnovabili è la loro disponibilità distribuita praticamente in tutte le zone della terra, ma in concentrazioni molto minori rispetto ai combustibili tradizionali. Ne consegue una bassa densità energetica, spesso accompagnata dalla disponibilità non continua nel tempo.

Da questo punto di vista la geotermia, almeno quella ad alta densità energetica, è una rinnovabile anomala o quantomeno particolare: è infatti disponibile solo in poche aree geografiche della Terra, una delle quali ricade nel territorio regionale toscano. Non solo: laddove presente, la risorsa geotermica garantisce anche una disponibilità praticamente continua nel corso dell’anno (gli impianti geotermoelettrici lavorano mediamente più di 7000 ore/anno) e nelle diverse stagioni, a differenza di altre fonti rinnovabili, come ad esempio quella solare, che riesce difficilmente a garantire più di 1500 ore equivalenti di disponibilità annua.

Quindi, le densità energetiche elevate e disponibilità praticamente continue ma solo in particolari e limitate zone della Terra conferirebbero alla geotermia le caratteristiche tipiche di energie non rinnovabili, quali ad esempio il petrolio, alle cui tecnologie di rilievo e perforazione fanno riferimento almeno in parte, per l’appunto, anche quelle di prospezione geotermica. Per analogia col petrolio si potrebbe parlare di giacimenti geotermici che, se trovati, garantiscono densità energetiche elevate e disponibilità temporali praticamente continue.

E allora, dove stanno gli aspetti rinnovabili (e non) della risorsa geotermica?

In parole assai semplici e senza addentrarci nelle specificità geologiche dei vari siti, potremmo dire che la rinnovabilità della risorsa geotermica sta nella fonte: ovvero la “necessità” della Terra di raffreddarsi continuamente e lentamente, causata dalla presenza di uno stoccaggio termico nel nucleo che raggiunge circa 4000 °C di temperatura ai confini col mantello. Si stima che questa sia diminuita, al più, di 300-350 °C in tre miliardi di anni. Da questo punto di vista, quindi, quella geotermica è sicuramente una fonte rinnovabile.

Ciò che invece può limitare la rinnovabilità della risorsa geotermica è il vettore termico che, in presenza di opportuni “pertugi” all’interno della crosta terrestre che caratterizzano le zone della geotermia, consentono di alimentarla da parte delle acque meteoriche e renderla disponibile, in quantità adeguate ad installazioni geotermoelettriche, a profondità accessibili. Tale vettore è il fluido geotermico, sostanzialmente acqua e/o vapore contenente in soluzione più o meno concentrata complesse formazioni saline e gas incondensabili, stoccato nei cosiddetti serbatoi geotermici (formazioni rocciose semipermeabili sovrastate da uno strato impermeabile a profondità di 2 – 3 km). Senza questo vettore il trasporto di calore endogeno alla superficie terrestre, affidato alla sola conduzione termica, sarebbe estremamente “poco potente” (al massimo 100 – 110 W/m2 in zone attive ovvero vocate alla geotermia).

È la buona conoscenza del serbatoio (in termini fisici, chimici ed energetici) e la sua “coltivazione”, mediante adeguata reiniezione del fluido usato negli impianti, che rendono sostenibile lo sfruttamento della risorsa geotermica. Perché è il fluido nel serbatoio che, sia termicamente che massivamente, si può degradare compromettendo la rinnovabilità della risorsa: ciò richiede un continuo affinamento della conoscenza delle caratteristiche del serbatoio, anche durante l’operatività degli impianti, mediante monitoraggio ed affinamento dei modelli matematici rappresentativi. Senza questo approccio, con l’utilizzo intensivo necessario per il funzionamento delle centrali geotermoelettriche, il serbatoio viene progressivamente ”consumato”, finendo per esaurirsi in tempi più o meno limitati. Ad esempio, la liberalizzazione delle prospezioni geotermiche in USA negli anni 70 e 80 portò all’esaurimento di diversi serbatoi in pochi anni di utilizzo.

L’attrattività rispetto alle risorse fossili è appunto la rinnovabilità della geotermia, nei termini e con le accortezze di cui sopra, con disponibilità annue paragonabili. Tanto che, fino a non molti anni fa e in vari casi anche oggi, l’energia geotermica era nei programmi dei corsi di sistemi energetici standard alle scuole di Ingegneria, anche perché componente strutturale del sistema termoelettrico italiano (6% sul totale produttivo fino a circa 15 anni fa, ad oggi poco meno del 2% per la massiccia immissione di altre fonti rinnovabili).

 

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