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Vecchi e nuovi continenti

Il geotermico: ottenere energia dalla Terra

Di Lester R. Brown

Earth Policy Release

Book Byte

31 Agosto, 2010

Il calore nelle 6 miglia superiori della crosta della Terra contiene energia 50.000 volte di più di quella trovata nelle riserve combinate di petrolio e gas di tutto il mondo. Nonostante questa abbondanza, solo 10.700 megawatts di elettricità geotermica della capacità generabile è stata sfruttata nel mondo.

In parte a causa del dominio delle industrie del petrolio, del gas e del carbone che sono state rifornite con carburante poco costoso omettendo i costi del cambiamento del clima e di inquinamento dal prezzo, è stato investito molto poco nello sviluppo delle risorse geotermiche della Terra. Nell’ultimo decennio, il geotermico è stato sviluppato di un 3% scarso all’anno.

All’incirca la metà della capacità generabile esistente del mondo è negli Stati Uniti e nelle Filippine.

Indonesia, Messico, Italia e Giappone registrano la maggior parte del rimanente.

Nell’insieme 24 nazioni ora convertono l’energia geotermica in elettricità.

El Salvador, Islanda e le Filippine ottengono rispettivamente il 26, il 25 e il 18% della loro elettricità dagli impianti energetici geotermici.

Il potenziale dell’energia geotermica di fornire elettricità, scaldare le case e di fornire il processo del calore per l’industria è vasto.

Tra le nazioni ricche di energia geotermica ci sono quelle che circondano il Pacifico nel cosiddetto Ring of Fire che include Cile, Perù, Colombia, Messico, gli Stati Uniti, Canada, Russia, Cina, Giappone, le Filippine, Indonesia e Australia. Altre nazioni ricche di geotermico includono quelle lungo la Great Rift Valley dell’Africa, come il Kenya e l’Etiopia e quelle intorno al Mediterraneo Orientale.

Oltre alla generazione elettrica geotermica, una stima di 100.000 megawatts termici di energia geotermica sono usati direttamente – senza conversione in elettricità – per scaldare case e serre e come processo di calore nell’industria.

Questo include, per esempio, l’energia usata nei bagni caldi in Giappone e per scaldare le case in Islanda e le serre in Russia.

Un team interdisciplinare di 13 scienziati e ingegneri del (MIT) Massachussetts Institute of Technology nel 2006 valutarono il potenziale di generare l’elettrico geotermico in USA.

Usando le ultime tecnologie, incluse quelle delle compagnie petrolifere e del gas per trivellare e migliorare il recupero del petrolio, il team stimò che i sistemi geotermici migliori sarebbero utili per sviluppare moltissimo l’energia geotermica. Tale tecnologia consiste nel trivellare sotto lo strato roccioso caldo, il frantumare la pietra e il pompare acqua nella roccia spaccata, poi estrarre l’acqua calda per spingere una turbina a vapore.

Il team MIT nota che con tale tecnologia gli USA hanno un’energia geotermica sufficiente a soddisfare 2.000 volte i suoi bisogni energetici.

Sebbene sia ancora costosa, questa tecnologia può essere usata quasi dappertutto per convertire il calore geotermico in elettricità.

L’Australia è attualmente il leader dello sviluppo di impianti pilota che usano questa tecnologia, seguita da Germania e Francia.

Il MIT team stimò che il governo avrebbe avuto bisogno di investire $1 miliardo in ricerca geotermica e suo sviluppo nei prossimi anni: all’incirca il costo di una centrale elettrica che brucia carbone per realizzare a pieno questo potenziale per gli USA.

Gli investitori vanno avanti con le tecnologie esistenti persino prima che la nuova tecnologia entusiasmante sia completamente sviluppata.

Per anni, l’energia geotermica USA fu confinata in gran parte nel progetto Geyser a nord di San Francisco, senza dubbio il più grande complesso che genera geotermico del mondo con 850 megawatts di capacità generabile. Ora gli USA, con più di 3.000 megawatts di generazione geotermica, sperimentano una rinascita geotermica. Dai 152 impianti energetici in sviluppo in 13 stati si spera di avvicinare il triplicamento della capacità di generare il geotermico in USA.

Il palcoscenico è pronto per il massiccio sviluppo del geotermico USA con California, Nevada, Oregon, Idaho e Utah che aprono la strada e con molte nuove imprese sul terreno.

L’Indonesia, molto dotata di energia geotermica, rubò la ribalta nel 2008 quando essa annunciò un piano per sviluppare 6.900 megawatts di capacità di generare geotermico. Anche le Filippine pianificano numerosi nuovi progetti.

Tra le nazioni del Great Rift in Africa – incluse la Tanzania, il Kenya, l’Uganda, l’Eritrea, l’Etiopia e Gibuti – il Kenya è il leader più avanzato. Ora esso ha più di 100 megawatts di capacità di generare geotermico e pianifica altri 1.200 megawatts in più entro il 2015.

Questo raddoppierebbe quasi la sua capacità attuale di generare elettricità di 1.300 megawatts ricavate da tutte le fonti.

Il Giappone che ha un totale di 535 megawatts di capacità generabile, fu un leader avanzato in questo campo.

Ora, dopo quasi due decenni di inattività, questo paese ricco di geotermico – noto da tempo per le sue migliaia di bagni caldi – ha iniziato a costruire centrali energetiche geotermiche.

In Europa, la Germania ha 5 piccole centrali energetiche geotermiche operative e quasi 150 impianti in corso di realizzazione. Werner Bussmann, capo del German Geothermal Association, dice: “Le fonti geotermiche potrebbero fornire le necessità elettriche della Germania oltre 600 volte”.

Oltre le centrali geotermiche, le pompe di calore (fonte il terreno) geotermiche sono molto usate ora sia per scaldare che per raffreddare.

Queste danno un vantaggio di stabilità notevole della temperatura del terreno vicino alla superficie e poi usano quella come fonte di calore in inverno quando la temperatura dell’aria è bassa e come fonte di freddo in estate quando la temperatura è alta.

La grande attrazione di questa tecnologia è che essa può fornire sia calore che freddo e fa così con il 25-50 per cento in meno di elettricità che sarebbe necessaria con i sistemi convenzionali.

In Germania, per esempio, ci sono ora 178.000 pompe di calore geotermico all’opera in costruzioni commerciali o residenziali.

Tale base è cresciuta stabilmente: come minimo 25.000 nuove pompe sono installate ogni anno.

Nell’uso diretto del calore geotermico, Islanda e Francia sono tra i leaders.

L’uso dell’Islanda dell’energia geotermica per scaldare quasi il 90% delle sue case ha in gran parte eliminato il carbone per tale uso.

L’energia geotermica copre più di un terzo dell’uso energetico totale dell’Islanda.

Dopo i 2 bruschi aumenti del prezzo del petrolio negli anni 70, molti dei 70 impianti di calore geotermico furono fatti in Francia per dare calore e acqua calda a quasi 200.000 residenze.

Altre nazioni che hanno sistemi di calore in distretti basati sul geotermico estensivo includono la Cina, il Giappone e la Turchia.

Il calore geotermico è ideale per le serre nelle nazioni del nord.

Russia, Ungheria, Islanda e USA sono fra le molte nazioni che le usano per produrre verdura fresca in inverno. Con le crescite dei prezzi del petrolio per fare il fresco che producono costi di trasporto, questa pratica probabilmente diverrà molto più comune nei prossimi anni.

Tra le 22 nazioni che usano l’energia geotermica per l’acquicoltura, ci sono la Cina, Israele e gli USA. In California, ad esempio 15 allevamenti di pesce producono annualmente quasi 10 milioni di pounds di tilapia, persico a strisce e pesce gatto usando acqua calda del sottosuolo.

L’acqua calda del sottosuolo è largamente usata sia per i bagni e le piscine.

Il Giappone ha 2.800 stazioni termali, 5.500 sale per bagni pubblici e 15.600 hotel e locande che usano acqua calda geotermica.

L’Islanda usa l’energia geotermica per scaldare 135 piscine pubbliche: la maggior parte di loro sono piscine scoperte aperte tutto l’anno.

L’Ungheria scalda 1.200 piscine da nuoto con l’energia geotermica.

Se le 4 nazioni più popolose situate nel Pacific Ring of Fire – gli Stati Uniti, il Giappone, la Cina e l’Indonesia – investissero seriamente nello sviluppo delle loro risorse geotermiche, essi potrebbero facilmente fare di queste la principale fonti di energia del mondo.

Con una potenziale stimato in modo conservativo solo in USA e in Giappone di 240.000 megawatts di generazione, è facile figurarsi un mondo con migliaia di impianti energetici geotermici che genereranno quasi 200.000 megawatts di elettricità entro il 2020.

Per l’uso diretto del calore terrestre, lo scopo del Piano B 2020 è di 500.000 megawatts termali.

Tutto insieme, il potenziale geotermico è enorme.

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Tratto dal Capitolo 5 “Stabilizing Climate: Shifting to Renowable Energy”, in Lester R. Brown, Plan B 4.0: Mobilizing to Save Civilization (New York: W.W. Norton & Company, 2009).

Altri dati e fonti di informazione su www.earthpolicy.org

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Geothermal: Getting Energy from the Earth

By Lester R. Brown

Earth Policy Release

Book Byte

August 31, 2010

The heat in the upper six miles of the earth's crust contains 50,000 times as much energy as found in all the world's oil and gas reserves combined. Despite this abundance, only 10,700 megawatts of geothermal electricity generating capacity have been harnessed worldwide.

Partly because of the dominance of the oil, gas, and coal industries, which have been providing cheap fuel by omitting the costs of climate change and air pollution from fuel prices, relatively little has been invested in developing the earth's geothermal heat resources. Over the last decade, geothermal energy has been growing at scarcely 3 percent a year.

Roughly half the world's existing generating capacity is in the United States and the Philippines.

Indonesia, Mexico, Italy, and Japan account for most of the remainder.

Altogether some 24 countries now convert geothermal energy into electricity.

El Salvador, Iceland, and the Philippines respectively get 26, 25, and 18 percent of their electricity from geothermal power plants.

The potential of geothermal energy to provide electricity, to heat homes, and to supply process heat for industry is vast.

Among the countries rich in geothermal energy are those bordering the Pacific in the so-called Ring of Fire, including Chile, Peru, Colombia, Mexico, the United States, Canada, Russia, China, Japan, the Philippines, Indonesia, and Australia. Other geothermally rich countries include those along the Great Rift Valley of Africa, such as Kenya and Ethiopia, and those around the Eastern Mediterranean.

Beyond geothermal electrical generation, an estimated 100,000 thermal megawatts of geothermal energy are used directly - without conversion into electricity - to heat homes and greenhouses and as process heat in industry.

This includes, for example, the energy used in hot baths in Japan and to heat homes in Iceland and greenhouses in Russia.

An interdisciplinary team of 13 scientists and engineers assembled by the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in 2006 assessed U.S. geothermal electrical generating potential.

Drawing on the latest technologies, including those used by oil and gas companies in drilling and in enhanced oil recovery, the team estimated that enhanced geothermal systems could be used to massively develop geothermal energy. This technology involves drilling down to the hot rock layer, fracturing the rock and pumping water into the cracked rock, then extracting the superheated water to drive a steam turbine.

The MIT team notes that with this technology the United States has enough geothermal energy to meet its energy needs 2,000 times over.

Though it is still costly, this technology can be used almost anywhere to convert geothermal heat into electricity.

Australia is currently the leader in developing pilot plants using this technology, followed by Germany and France.

To fully realize this potential for the United States, the MIT team estimated that the government would need to invest $1 billion in geothermal research and development in the years immediately ahead, roughly the cost of one coal-fired power plant.

Even before this exciting new technology is widely deployed, investors are moving ahead with existing technologies.

For many years, U.S. geothermal energy was confined largely to the Geysers project north of San Francisco, easily the world's largest geothermal generating complex, with 850 megawatts of generating capacity. Now the United States, which has more than 3,000 megawatts of geothermal generation, is experiencing a geothermal renaissance. Some 152 power plants under development in 13 states are expected to nearly triple U.S. geothermal generating capacity.

With California, Nevada, Oregon, Idaho, and Utah leading the way, and with many new companies in the field, the stage is set for massive U.S. geothermal development.

Indonesia, richly endowed with geothermal energy, stole the spotlight in 2008 when it announced a plan to develop 6,900 megawatts of geothermal generating capacity. The Philippines is also planning a number of new projects.

Among the Great Rift countries in Africa - including Tanzania, Kenya, Uganda, Eritrea, Ethiopia, and Djibouti - Kenya is the early leader. It now has over 100 megawatts of geothermal generating capacity and is planning 1,200 more megawatts by 2015.

This would nearly double its current electrical generating capacity of 1,300 megawatts from all sources.

Japan, which has a total of 535 megawatts of generating capacity, was an early leader in this field.

Now, following nearly two decades of inactivity, this geothermally rich country - long known for its thousands of hot baths - is again beginning to build geothermal power plants.

In Europe, Germany has 5 small geothermal power plants in operation and some 150 plants in the pipeline. Werner Bussmann, head of the German Geothermal Association, says, “Geothermal sources could supply Germany's electricity needs 600 times over.”

Beyond geothermal power plants, geothermal (ground source) heat pumps are now being widely used for both heating and cooling.

These take advantage of the remarkable stability of the earth's temperature near the surface and then use that as a source of heat in the winter when the air temperature is low and a source of cooling in the summer when the temperature is high.

The great attraction of this technology is that it can provide both heating and cooling and do so with 25-50 percent less electricity than would be needed with conventional systems.

In Germany, for example, there are now 178,000 geothermal heat pumps operating in residential or commercial buildings.

This base is growing steadily, as at least 25,000 new pumps are installed each year.

In the direct use of geothermal heat, Iceland and France are among the leaders.

Iceland's use of geothermal energy to heat almost 90 percent of its homes has largely eliminated coal for this use.

Geothermal energy accounts for more than one third of Iceland's total energy use.

Following the two oil price hikes in the 1970s, some 70 geothermal heating facilities were constructed in France, providing both heat and hot water for an estimated 200,000 residences.

Other countries that have extensive geothermally based district-heating systems include China, Japan, and Turkey.

Geothermal heat is ideal for greenhouses in northern countries.

Russia, Hungary, Iceland, and the United States are among the many countries that use it to produce fresh vegetables in the winter. With rising oil prices boosting fresh produce transport costs, this practice will likely become far more common in the years ahead.

Among the 22 countries using geothermal energy for aquaculture are China, Israel, and the United States. In California, for example, 15 fish farms annually produce some 10 million pounds of tilapia, striped bass, and catfish using warm water from underground.

Hot underground water is widely used for both bathing and swimming.

Japan has 2,800 spas, 5,500 public bathhouses, and 15,600 hotels and inns that use geothermal hot water.

Iceland uses geothermal energy to heat 135 public swimming pools, most of them year-round open-air pools.

Hungary heats 1,200 swimming pools with geothermal energy.

If the four most populous countries located on the Pacific Ring of Fire - the United States, Japan, China, and Indonesia - were to seriously invest in developing their geothermal resources, they could easily make this a leading world energy source.

With a conservatively estimated potential in the United States and Japan alone of 240,000 megawatts of generation, it is easy to envisage a world with thousands of geothermal power plants generating some 200,000 megawatts of electricity by 2020.

For direct use of geothermal heat, the 2020 Plan B goal is 500,000 thermal megawatts.

All together, the geothermal potential is enormous.

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Adapted from Chapter 5, “Stabilizing Climate: Shifting to Renewable Energy,” in Lester R. Brown, Plan B 4.0: Mobilizing to Save Civilization (New York: W.W. Norton & Company, 2009).

Additional data and information sources at www.earthpolicy.org

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