L'energia geotermica

È energia termica accumulata nel sottosuolo, che si manifesta mediante eruzioni, quasi sempre non controllabili e quindi non utilizzabili. La totale energia termica immagazzinata nella crosta terrestre è stimata in circa 10³º J, cioè migliaia di volte superiore a ogni possibile domanda di energia dell'umanità (domanda che è nell'ordine dei 10²º J). Tale calore è utilizzabile in presenza di condizioni geologiche e geotermiche favorevoli, ma ancora oggi la potenza termoelettrica, alimentata con vapore geotermico, è nell'ordine di poche migliaia di MW, a cui vanno aggiunti circa 10.000 MW di origine geotermica utilizzati per riscaldamento e usi industriali. A seconda delle caratteristiche del calore geotermico, del mezzo in cui tale calore è immagazzinato e delle tecniche possibili di estrazione di tale calore, si distinguono quattro tipi di giacimenti geotermici:

1. I giacimenti idrotermici a dominante vapore: sono i più adatti per la produzione di energia elettrica ma sono anche i più rari. Sono noti sei campi di questo tipo: due in Italia (Larderello 400 MW; monte Amiata 22 MW), due negli USA (Geyers 670 MW e Nuovo Messico) e due in Giappone (22 MW).

2. I giacimenti idrotermici a dominante liquido: sono più frequenti dei precedenti e possono essere a loro volta “a alta entalpia” o “a bassa entalpia”. I primi si hanno quando dell'acqua fluisce in una cavità con elevata permeabilità, trasferendovi il calore ricevuto da una soprastante sorgente di calore formato da intrusione magnetica. In tal caso possono essere ottenute temperature di 300 ºC alla profondità di 2.000 m. I principali giacimenti di questo tipo utilizzati per la produzione di energia elettrica sono in Nuova Zelanda (200 MW), in Messico (150 MW) e negli USA. I giacimenti a bassa entalpia (temperatura inferiore ai 100 °C) sono utilizzabili per usi termici come il riscaldamento. Giacimenti di questo tipo si trovano in Toscana, in Ungheria, nella zona di Parigi. Lo sfruttamento dei giacimenti a componente prevalentemente liquida pone in generale dei problemi a causa dell'alta percentuale di sostanze corrosive e incrostanti presenti nel fluido geotermico.

3. Giacimenti petrotermici: condizione necessaria per lo sfruttamento del calore geotermico su larga scala è quella di utilizzare il calore dei complessi di rocce secche e impermeabili. Ma poiché la conducibilità termica delle rocce è molto bassa, occorre far sì che si realizzi un'estesa superficie di contatto tra le rocce calde e un fluido termovettore. Si pensa di poter creare tali condizioni frantumando le rocce per via idraulica. Un primo impianto pilota della potenzialità di qualche MW è in funzione.

4. I giacimenti geopressurizzati: si trovano negli strati sedimentari dove si è formata una saldatura efficace di scisti. In tali condizioni, l'acqua è condotta dal materiale scistoso verso le masse sabbiose adiacenti, subendo una compressione superiore alla pressione idrostatica. La pressione dell'acqua geopressurizzata è vicina in certi casi alla pressione litostatica. Questo sistema è caratterizzato spesso da temperature superiori al normale che possono raggiungere i 230 ºC in certi giacimenti sulla costa del golfo del Messico. Altrove le acque e la salamoia geopressurizzate contengono metano disciolto, in molti casi al punto di saturazione.

Gli impianti geotermoelettrici hanno un'efficienza più bassa di quella teorica (che è del 10% per una temperatura della sorgente di 100 ºC e del 30% per una temperatura di 350 ºC). Il consumo di vapore dipende dalla pressione e dalla temperatura del vapore geotermico oltre che dal tipo di turbogeneratore usato. Per vapore a 200-250 ºC il consumo di vapore varia tra 8 e 20 kg per kWh. Un pozzo può produrre fino a 300 t/h di vapore: ma è l'eccezione. In media la produzione di un pozzo è di circa 30 t/h. l costi di produzione di energia geotermoelettrica sono dovuti essenzialmente a quelli di perforazione e di costruzione dell'impianto.