Impianti per la GD: sistemi geotermici

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geothermal plant
di Maria Rosaria Barbato

Il nostro pianeta è dotato di un flusso continuo di calore verso lo strato superficiale. A partire da una profondità di circa 20 metri, la temperatura cresce di circa tre gradi centigradi per ogni 100 m di profondità; in alcune zone, dette zone geotermiche, tale variazione è molto più rapida e, a soli 6-7 chilometri di profondità, possono essere raggiunte anche temperature di 200°C.

Nel 1905, con la costruzione della prima centrale geotermica a Larderello in Toscana, l'Italia è stato il primo paese a sfruttare il grande potenziale di questa fonte rinnovabile; in effetti, sul territorio italiano, le aree con maggiore potenziale per la geotermia sono quattro:

- la prima è proprio la Toscana, con i suoi campi geotermici di Larderello, fino alla caldera di Bolsena e poi in mare per diversi chilometri;

- la seconda è quella dei Campi Flegrei, in Campania;

- la terza, molto grande (e ancora in parte poco conosciuta) è quella del Tirreno meridionale;

- la quarta è il canale di Sicilia, nell'area del vulcano sommerso Empedocle e di Lampedusa.

 

CLASSIFICAZIONE DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI

Un impianto geotermico converte il calore del fluido geotermico, formatosi  grazie al contatto dell’acqua con strati di roccia calda, in energia elettrica. Questa può essere eventualmente combinata con la produzione di calore di riscaldamento (cogenerazione).

Un impianto geotermoelettrico è costituito da un sistema di raccolta, trattamento e convogliamento del fluido geotermico fino all’impianto di produzione dell’energia elettrica: qui l’energia termica viene appunto convertita in energia elettrica, mentre il vapore viene inviato ad un sistema di trattamento.

Il geotermico può essere utilizzato "ad alta temperatura", in acque calde e temperature superiori a 150°C, oppure, come si sta largamente diffondendo negli ultimi anni, a "media entalpia", utilizzando il calore terrestre presente negli strati più superficiali della crosta terrestre, con temperature più basse .

Nei sistemi geotermici ad alta temperatura vi può essere sia risalita di solo vapore secco e surriscaldato (sistema a vapore dominante) sia risalita di acqua liquida mescolata a vapore (sistemi ad acqua dominante). I sistemi a vapore dominante sono i più rari ma allo stesso tempo anche i più efficienti, poiché nel sistema ad acqua dominante la fase liquida deve essere separata dal vapore comportando un maggiore dispendio di energia.

Il vapore viene prelevato attraverso dei pozzi e sistemi di tubazioni ed utilizzato per mettere in movimento le turbine che producono energia elettrica.

Oltre alla produzione di energia elettrica, negli impianti a media entalpia, il calore estratto può essere utilizzato in maniera diretta per la produzione di energia termica utile ad alimentare gli impianti di riscaldamento degli edifici, serre, processi industriali e ecc.

A causa della temperatura più bassa, la produzione di energia di un impianto che sfrutta la media entalpia non può essere paragonata a quella di un impianto ad alta entalpia, ma è comunque capace di soddisfare la richiesta di qualche migliaio di famiglie e presenta, per la grand epresenza di anomalie di temperatura media sul territorio, maggiori prospettive di sviluppo, sia da un punto di vista energetico che di impatto ambientale ed economico.

In presenza di temperature al di sotto dei 90°C si parla di bassa entalpia e, in questo caso, la produzione energetica  viene utilizzata per il riscaldamento e raffrescamento di edifici e nella produzione di acqua calda sanitaria ad uso residenziale o industriale.

 

FUNZIONAMENTO DI UN IMPIANTO GEOTERMICO

Il calore del sottosuolo viene sfruttato attraverso l’installazione di sonde geotermiche accoppiate a pompe di calore geotermiche, le quali permettono lo scambio di calore tra il sottosuolo e l’ambiente da climatizzare.

I sistemi a bassa entalpia possono essere distinti in sistemi a circuito chiuso, che prelevano il calore terrestre attraverso un liquido termovettore di circolazione, e quelli a circuito aperto, che si basano sul prelievo e successiva restituzione di acqua che può essere di falda, fiume o lago; i due sistemi sfruttano il medesimo principio di funzionamento.

Il sistema sfrutta una temperatura di circa 10-15°C, rilevabile ad una profondità di circa 100 m dalla superficie terrestre. Attraverso una pompa di calore, il calore prelevato dal suolo viene portato ad una temperatura  necessaria ad alimentare l’impianto di riscaldamento dell’edificio ed immettere nell’abitazione aria calda nel periodo invernale ed aria fresca nel periodo estivo.

Nonostante l’utilizzo della pompa di calore, che richiede un'alimentazione elettrica , l’impiego di un impianto geotermico a bassa entalpia può essere conveniente: con un consumo di 1kWh, necessario per far funzionare la pompa di calore, è possibile ottenere 4 kWh di energia termica, di cui 3 prelevati dal suolo.