Scheda informativa: cos'è la geotermia

 

Geotermia "tradizionale" e Geotermia "avanzata"

La disponibilità di fonti energetiche rinnovabili, e non, è oggetto di continua attenzione nel nostro Paese; il tema energetico e le possibili risposte attivabili, fra le quali lo sviluppo delle energie rinnovabili e l'aleggiato rientro italiano nel nucleare, sono oggetto di continui dibattiti sui media.

Fra le energie rinnovabili indichiamo quella geotermica, molto promettente ma oggi molto trascurata: a Larderello (Toscana) l'ENEL trae dalla geotermia il 20% del totale energetico regionale (2% a livello nazionale), a costi competitivi.

La geotermia "tradizionale" è però possibile solo in situazioni geologiche particolarmente favorevoli, è quindi considerata come fenomeno locale e di "nicchia".

Il nostro paese presenta però anche rilevanti giacimenti "non tradizionali" sfruttabili tramite la "geotermia avanzata"- EGS (Enhanced Geothermal Systems), modalità di "geotermia artificiale" necessitante però di tecnologie innovative, oggi allo stato iniziale, ed in Italia poco conosciute e per nulla studiate.

Attraverso la Geotermia di terza generazione, e le tecnologie attinenti, la EGS Association valuta realistico, nel medio termine (10 anni), e purché tenacemente perseguito, raggiungere un contributo della geotermia pari ad almeno il 10% dell�energia prodotta in Italia.

Negli anni '80, con le prime crisi energetiche, il ministro Donat Cattin, richiese (obbligò) ENEL ed ENI a cooperare sul geotermico; attraverso tale cooperazione si effettuarono un migliaio di prospezioni nelle aree italiane geotermicamente più favorevoli, traendo una mappa delle potenzialità geotermiche complessive.

Da sottolineare che unire sul tema ENEL - ENI era molto ragionevole: l'ENEL aveva (ed ha) solida esperienza sul geotermico, le tecnologie geotermiche erano (e sono) mutuate da quelle petrolifere, inoltre solamente le società petrolifere attuano prospezioni e sono quindi consapevoli di cosa nasconda il sottosuolo; tali conoscenze sono ovviamente tenute gelosamente riservate.

Alla fine degli anni '80 ENI ed ENEL proposero al Governo la modifica del Piano Energetico Nazionale (PEN), con l'ampliamento della quota geotermica.

La proposta, con la caduta del Governo, non ebbe seguito, e l'ENI ridusse la propria attenzione al tema.

Ad oggi, quindi, la sola ENEL prosegue ad investire sulla geotermia, con le limitazioni del caso ed in verità senza grandi ambizioni, risultando, a livello nazionale, più conveniente (e talvolta più economico) orientarsi verso il più semplice utilizzo dei combustibili fossili di importazione (metano e recentemente carbone in sostituzione del petrolio).

La EGS Association si ricollega idealmente all'iniziativa degli anni '80, nella convinzione che le attuali criticità nazionali sul tema energetico possano stimolare il riesame delle potenzialità offerte dalla fonte geotermica attraverso le opportunità offerte dalle moderne tecnologie.

L'EGS Association


Operante da diversi anni come gruppo multidisciplinare di esperti appassionati al tema, la EGS Association (con denominazione italiana: AISGA - Associazione Italiana Sistemi Geotermici Avanzati) è stata costituita legalmente nel 2005, quale Associazione no-profit.


La EGS Association ha la missione di creare le condizioni atte allo sviluppo della fonte Geotermica, e particolarmente della Geotermia di terza Generazione, fino a permettere a tale fonte di raggiungere contributi rilevanti nella produzione di energia elettrica nazionale.

I Soci Fondatori e membri della EGS Association sono, per lo più, appartenenti ad Università, Politecnici e Centri di Ricerca (CNR) nazionali, che condividono le potenzialità della fonte Geotermica EGS, particolarmente per il nostro paese.

La proposta EGS-A

Il nostro Paese, fra i paesi maggiormente industrializzati, solidamente affernato nell'industria, nei processi industriali, nelle tecnologie avanzate, già leader nella geotermia "tradizionale", geologicamente favorito nella geotermia EGS, leader nelle competenze scientifiche"adiacenti": geologia/ geofisica/ geochimica/ vulcanologia/ studi sui terremoti, possiede tutte le potenzialità per divenire, in tempi brevi, leader mondiale assoluto nella Geotermia di terza Generazione, in grado di esportare il tema sia in termini di know how che di applicazioni industriali.

In tale direzione stanno orientandosi diversi paesi europei (Islanda, Francia, Germania, Svizzera...), e mondiali (USA, Indonesia, Messico, Filippine, Australia, Giappone,.....), ma ancora nessuno con la determinazione necessaria: o perché frenati da condizioni geologiche meno favorevoli, o perché poco stimolati dal facile accesso ad altre fonti energetiche o perché indirizzati verso altre tecnologie con risvolti diversi (talvolta anche minacciosi).

Generazioni della Geotermia

La Geotermia è fonte energetica naturale nota dall'antichità e sempre utilizzata (Terme, ecc).

Il termine "Bassa Entalpia" indica le possibilità di sfruttamento diretto del calore naturale a fini civili,agricoli ed industriali.

Possiamo iniziare a parlare di "Generazioni di Geotermia" dai primi del 1900, quando, per la prima volta, fù generata in Toscana energia elettrica tramite una fonte geotermica; riportiamo qui le diverse Generazioni che stanno caratterizzando lo sfruttamento geotermico:


1. Geotermia a BASSA ENTALPIA - "naturale" - (utilizzo diretto del calore, anche con limitate temperature delle fonti geotermiche) : l'Italia presenta diversi giacimenti di tale tipo, alcuni già utilizzati da tempi immemorabili (antichi Romani, terme, ecc), altri conosciuti ma non sfruttati, molti altri ad oggi ignoti e potenziali; la loro ricerca, individuazione, sviluppo e sfruttamento non necessita l'impiego di tecnologie particolarmente innovative.

L'utilizzo in Italia delle risorse geotermiche in Bassa Entalpia rimane, però, marginale rispetto ad altri paesi, anche europei; la BE mal si presta a generare energia"nobile" (elettrica) ma può consentire consistenti riduzioni nei combustibili fossili utilizzati per il riscaldamento degli edifici o nell'energia elettrica utilizzata per riscaldare l'acqua per usi civili, agricoli, industriali.

Sono da segnalare, nella geotermicamente "fredda" Europa, un crescente numero di Impianti in BE con "cogenerazione", (elettricità + calore), in grado di migliorare le efficienze complessive degli impianti ed i ritorni economici sugli investimenti.


2.Geotermia di prima Generazione - IDROTERMALE - "naturale - Larderello-like"; (produzione energia elettrica e termica); è il cavallo di battaglia geotermico dell'ENEL: stime ENEL valutano che il contributo-GEO, a livello nazionale, possa passare dal citato 2%, fino ad un 3%.; la Geotermia di 1^ Generazione è di piena applicazione industriale ed utilizza tecnologie sofisticate ma disponibili; le potenze per singolo impianto rimangono però limitate, e sono presenti alcune sfavorevoli implicazioni ambientali che inducono disagi e diffidenza nelle popolazioni locali; quanto sopra rende difficile reperire nuovi siti e conduce ad aumento nei costi; è infine da rilevare che i giacimenti idrotermali nel mondo sono molto rari e concentrati solo in alcuni paesi.


3.Geotermia di seconda Generazione - HDR (hot dry rocks) - "artificiale - Soulz-like"; dai primi esperimenti USA degli anni '70, tale Generazione di Geotermia rimane ancora oggi allo stadio sperimentale; gli impianti pilota fino da oggi realizzati (USA, Gran Bretagna, Giappone, Soulz-Europa, Australia, Svizzera) se hanno permesso di affinare modelli e tecnologie, al contempo hanno evidenziato l'esistenza di molteplici limiti tecnici, industriali ed ambientali che portano ad allontanare nel tempo l'inizio dello sfruttamento industriale ed a costi crescenti; gran parte di tali limiti sono derivati direttamente dalla impostazione concettuale realizzativa HDR (creazione reservoir per fratturazione, circolazione diretta dei fluidi, ecc); in Italia non sono mai state avviate sperimentazioni HDR..


4. Geotermia di terza Generazione - EGS -"artificiale"; (ciclo generativo e di scambio termico CL, di nuova concezione, identificato dalla EGS Association); la Geotermia EGS con il ciclo CL offre una ampia gamma teorica di fonti geotermiche utilizzabili (reservoir, fluidi ipercritici, alta profondità, off-shore e magmatica) ed appare molto promettente sia come potenzialità che come possibili ricadute energetiche (energia, calore, acqua, idrogeno, ecc); il processo di sfruttamento e scambio termico si basa su modelli innovativi che permettono potenze delle Centrali teoricamente elevate coniugate con l'assoluto rispetto dell'ambiente; disponendo delle tecnologie adatte sia le risorse geotermiche utilizzabili che la potenza delle centrali non sarebbero più vincolate dalle condizioni geologiche locali ma solo dai livelli di tecnologie disponibili.

Gli studi e le simulazioni effettuate dalla EGS Association hanno portato a suddividere la Geotermia di terza Generazione  in 3"Livelli" a sviluppo successivo e concatenato, identificando, per ognuno di essi, Target crescenti di: Profondità, Temperatura, Pressione, Flussi di calore, Aggressività dei fluidi, Permeabilità,Tipologia delle rocce, Durezza delle rocce, ecc, ai quali le Tecnologie dovranno rispondere.

Le valutazioni economiche effettuate suffragano costi finali dell'energia così prodotta estremamente favorevoli, permettendo alla Geotermia di terza Generazione di 3° Livello, di raggiungere costi unitari dell'energia assolutamente competitivi o addirittura inferiori a quelli di tutte le altre fonti primarie, nucleare incluso.

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Disponibili ad approfondire quanto qui sinteticamente riportato

Giorgio Santucci

EGS Association

(Enhanced Geothermal Systems - Association)

e-mail address: giorgio.santucci@egs-a.com


web: www.egs-a.com

http://blogs.it/0100206/stories/2007/07/12/laSettimaMossa.html

riporto:

 

 

 


Commenti

Finalmente qualche altro che ne parla oltre al caro Beppe Caravita.

Adesso se riesci a postare qualche dato serio sulle torri energetiche fai un'altra grande cosa.

Io trovo solo cifre sparate senza senso.

Sul principio fisico mi trovo ma sulla resa mi sembra assurdo:

''Esaltante anche la resa: 230 miliardi di kilowatt all'anno e una sterminata quantità di acqua dissalata da usare per l'agricoltura come sostanza di scarto.

Per capire la misura della produzione in termini energetici basti pensare che gli esseri umani oggi consumano complessivamente circa 8 mila miliardi di kilowatt. Cioè basterebbero circa 34 torri per soddisfare il fabbisogno di energia elettrica del pianeta.''

Ma come fa una potenza di mettiamo 600 MW a generare 230 miliardi di kilowatt, addirittura in altri siti ho trovato 230,000 billion of kWh cioè 230mila miliardi di chilowattora in un anno!!!

dal pdf dell'università:
The theoretical potential found in a recent global estimate for Towers with
an average output of 200-600 MW was found to be (conservatively) 230,000 billion kWh per year. The present
global consumption is mere 8,000 billion kWh. If 6 billion people consume electricity at the level of Western
Europe, the total consumption will be in the order of 32,000 billion kWh. With modern long transmission lines,
electricity can be provided to the majority of the global population.

C'è qualcosa che non dicono ....

Bastava che spiegavano come si erano calcolati il COP (coefficient of performance ).

Però devo confessare che non ci capisco molto. Nel mio articolo pubblicato sul blog ho preso per buoni i dati di Focus, Corriere e Repubblica.
Se hai voglia di fare una verifica tu i dati del progetto israeliano e australiano sono in rete...
Se lo fai ti ringrazio e ti offro una cena a Alcatraz quando vuoi.

Ci sto lavorando ma ancora non mi trovo:

''http://physicaplus.org.il/zope/home/en/1124811264/1137833043_en

Another recent estimate of the global theoretical potential was recently carried out. The method was to compute the output of “Energy Towers” at 1200 m height and 400 m diameter, using satellite data on humidity, temperature and wind at 1200m above ground elevation; each Tower was given 400 square kilometers open sky for sufficient hot air imported by the Hadley Cycle. The result between 200 MW and 600 MW average net output from each Tower was theoretically 88600 Towers, providing 230000 X 109 kWh per year. Dividing by 5000 kWh per person for the whole global population, it shows the theoretical possibility to provide electricity at west European level to 46 billion people.''

Comunque non sono il solo ad avere dubbi sul rendimento teorico dichiarato, anche su wikipedia in Inglese :

It is worrisome that Zaslavsky claims instead that the Energy Tower would achieve up to 70-80% of the Carnot limit. If the conversion efficiency turns out to be much lower it is expected to have an adverse impact on projections made for Cost of Energy. It is worrisome that Zaslavsky claims instead that the Energy Tower would achieve up to 70-80% [9] of the Carnot limit.

E' preoccupante che Zaslavsky sostenga che la Torre energetica consentirebbe di raggiungere fino al 70-80% del limite del Ciclo Di Carnot. Se l'efficienza di conversione si rilevasse essere molto più basso ciò avrebbe un effetto negativo  sulle proiezioni fatte per il costo dell'energia.

Purtroppo i dati del progetto ( quelli seri con i calcoli, lo schema d'impianto ecc ecc) non sono in rete.

L'unica cosa che ho verificato è che ci vogliono 25 anni per implementare il progetto.Se iniziano fra 5 minuti.....

 

Allora secondo calcoli da me effettuati rispetto alle informazioni riportate qui:http://www.ecmwf.int/about/special_projects/czisch_enrgy-towers-global-potential/report_2006_extended.pdf
la resa non è buona 250 Energy Tower per produrre energia per 200 milioni di persone.

Ho chiesto anche a Beppe Caravita che mi ha risposto:

Ho approfondito con un docente di ingegneria. Lui sostiene che, per il principio di conservazione dell'energia (che non si crea dal nulla) la corrente d'aria generata nel camino una volta sfruttata in turbina viene semplicemente annullata. Le torri dovrebbero quindi essere mostruosamente grandi e le turbine piccolissime. Ovvero Eroei complessivo ridicolo.

L'EROEI (o EROI), acronimo inglese che sta per Energy Returned On Energy Invested (o Energy Return On Investment) ovvero energia ricavata su energia consumata, è un coefficiente che riferito a una data fonte di energia ne indica la sua convenienza in termini di resa energetica. Infatti qualsiasi fonte di energia non arriva gratis (in termini di costo energetico invece che monetario), ma è costata una certa quantità di energia investita da considerarsi come congelata nella fonte di energia stessa, quantità che l'EROEI cerca di valutare.

Matematicamente è il rapporto tra l’energia ricavata e tutta l’energia spesa per arrivare al suo ottenimento. Una fonte di energia è conveniente se presenta un valore di EROEI maggiore di 1. Fonti energetiche che presentano un EROEI minore di 1 non possono essere considerate fonti primarie di energia poiché per il loro sfruttamento si spende più energia di quanta se ne ricavi. L'EROEI si rivela un parametro fondamentale per valutare, comparare e operare scelte strategiche di approvvigionamento fra le diverse fonti energetiche.

L'EROEI è dato dalla relazione:

EROEI = Energia ricavata / Energia spesa

dove per Energia ricavata si intende ogni forma effettivamente usabile di energia, escludendo ad esempio calore di scarto; mentre nel computo dell'Energia spesa si conteggia solo l'energia a carico umano, escludendo energie naturali all'origine, come ad esempio l'energia solare intervenente nella fotosintesi nel caso dei biocarburanti. Si noti anche che l’EROEI si ottiene dal rapporto di quantità di energia messe in gioco anche in tempi diversi, e la sua rilevanza dipende anche dal tasso di sconto assunto per l’energia investita.

In alcuni casi l’energia restituita, anche se minore di quella impiegata, può offrire particolari utilità. Ad esempio per usi in luoghi dove possa essere difficile convogliare altre forme di energia, come nel caso di isole.

L'EROEI di una Energy Tower dovrebbe essere circa 1 (sempre da calcoli fatti da me con i dati che IO ho a disposizione)

Comunque il progetto è da studiare meglio: sto portando avanti la questione su vari forum.

http://www.energeticambiente.it/index.php
http://www.physicsforums.com/archive/index.php/t-204301.html

Vi farò sapere su nuove evoluzioni della vicenda.

Mi sono fatto una domanda a proposito della geotermia che forse non è totalmente stupida quindi ve la propongo. Per le abitazioni esistono tecnologie per renderle resistenti ai terremoti. Per un impianto geotermico invece? immagino che si destruggerebbe totalmente tutta la parte scavata nel terreno. Magari invece esistono soluzioni che non conosco e che nessuno si è scomodato a raccontare.