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Energia geotermica, quella risorsa nascosta

Tra le fonti rinnovabili è forse quella meno nota e sviluppata, ma il suo utilizzo può essere importante già a partire dall'ambito domestico

Nel panorama mondiale le fonti rinnovabili costituiscono ancora una piccola percentuale della produzione energetica. Tra loro a farla da padrone sono il fotovoltaico e il solare termico, sostenute anche dalle iniziative dei vari governi. La loro diffusione capillare potrà determinare una produzione distribuita di energia riducendo fortemente le necessità di quella primaria. Tutto questo può avvenire senza dover produrre ulteriore copertura di suolo garantendo un aspetto di sostenibilità certo a breve scadenza. La sicurezza di impatto sulla produzione di energia deve essere integrata con elementi che consentano di risparmiare energia.

Risparmiare nel senso di utilizzare in modo efficiente quest'ultima, magari autoprodotta, soddisfacendo il fabbisogno e il benessere ambientale. In questa direzione intervengono le azioni migliorative dirette sull'involucro edilizio che utilizzano materiali e tecniche costruttive che consentono di ridurre le dispersioni di energia dell'edificio. Ci riferiamo alla cosiddetta geotermia. Quando si parla di geotermia si intende la produzione di energia primaria o elettrica a partire dai fluidi caldi contenuti all'interno del sottosuolo. Per anni ci siamo vantati di avere un fiore all'occhiello del giacimento idrotermale di Larderello (Pisa) in Toscana; infatti, il deposito era unico al mondo essendo un accumulo di vapore surriscaldato ricco di sali minerali.

Il suo sfruttamento inizia con la produzione di acido borico per condensazione dei soffioni in apposite camere. La crisi commerciale dell'acido borico dovuta alla produzione massiva ed a costi minori negli Stati Uniti portò all'invenzione di una nuova applicazione. L'idea era far funzionare un macchina a vapore usando il vapore che proveniva dal sottosuolo per produrre energia elettrica con una dinamo. Una piccola rivoluzione che aprì la strada alla geotermia.

Per la produzione di energia primaria è necessario che i fluidi prelevati nel sottosuolo abbiamo temperature elevate, maggiori di 80-90 gradi centigradi. Questo consente il loro sfruttamento diretto senza utilizzare altra energia. Quando si hanno situazioni con temperature inferiori fino ai 30-40°C il loro impiego prevalente è per la produzione di energia termica o calore. E' possibile utilizzare i fluidi per riscaldare abitazioni, serre, allevamenti e non solo. Ma la distribuzione di queste fonti è poco uniforme e di difficile reperimento. E così, per anni, si è abbandonata l'idea di utilizzare questa fonte energetica reperibile a costo quasi nullo.

Recentemente l'introduzione delle pompe di calore nell'ambito dei sistemi di climatizzazione, con efficienze energetiche elevate e costi contenuti, ha portato a una nuova produzione energetica: quella della cosiddetta geotermia a bassa entalpia. Si è così aperta una nuova possibilità di utilizzare il calore contenuto nel sottosuolo per riuscire a coprire il fabbisogno energetico degli edifici. Le soluzioni applicative vedono la loro ottimalità se l'impianto interno è costituito da pannelli radianti e/o superfici radianti che richiedono temperature di esercizio basse.

Per ciò che riguarda l'impianto geotermico si tratta di installare una tubazione nel terreno per consentire lo scambio termico. Questa tubazione può essere verticale, in tal caso si tratta di utilizzare delle perforazioni, oppure orizzontale, si ha a che fare con una tubazione posta in opera a profondità comprese tra 80 e 100 centimetri. In entrambi i casi parliamo di impianti chiusi dove il fluido circola all'interno delle tubazioni ed ha solamente il compito di fluido termovettore. In genere si tratta di acqua o miscele di acqua e glicole in relazione al salto termico che si vuole ottenere. In casi estremi si possono utilizzare gas frigoriferi con l'accortezza di evitare danni ambientali per il raggiungimento di temperature eccessivamente basse.

L'analogia impiantistica in realtà cela un differente impiego del sottosuolo. Nel caso delle sonde verticali le temperature si possono considerare costanti (si tratta in genere di pozzi con uno sviluppo di circa 100 metri) e la loro variazione è dovuta solo allo scambio termico sul posto. Nel caso di impianto orizzontale non si utilizza di fatto l'energia termica contenuta nel sottosuolo ma, visto che si è all'interno della fascia di variazione della temperatura stagionale e giorno/notte, utilizza la rigenerazione termica del suolo/sottosuolo dovuta alla radiazione solare.

Una particolare applicazione di questi sistemi è l'impiego dell'aria come fluido vettore. In questo caso si tratta di applicazioni mirate ad utilizzare la fonte termica del suolo quale pre-condizionamento dell'aria primaria così da contenere l'apporto termico necessario per portare l'aria di ventilazione alla temperatura ambiente. Estremamente utile nel caso di edifici che richiedono grandi ricambi d'aria così da ridurre la potenza termica installata per la climatizzazione.

Già in questa applicazione si vede come si è lontani dalla geotermia strictu senso ma si è esteso il significato all'uso termico del sottosuolo ovvero all'uso della capacità termica del suolo che risulta particolarmente elevata in presenza di acqua. Proprio a questo principio si ispira la tecnologia di stoccaggio termico nell'acquifero (conosciuta anche come Ates). In questo caso si tratta di utilizzare l'acqua di falda come fluido termovettore andando a creare un dipolo termico. Quest'ultimo è costituito da un pozzo caldo ed un pozzo freddo dai quali, in funzione della stagione termica, si preleva il fluido necessario.

Così facendo si può immagazzinare il freddo d'inverno mentre si preleva il calore e, invertendo il ciclo, immettere il caldo mentre si preleva il freddo. Questa operazione relativamente semplice in realtà nasconde dei limiti funzionali legati all'impatto ambientale che può essere prodotto sul sistema naturale. Si tratta di mantenere le variazioni di temperatura nel sottosuolo limitate e soprattutto di rendere il ciclo stagionale bilanciato evitando di sottrarre o accumulare troppo calore inducendo uno sfruttamento e uno sbilanciamento del sistema naturale.

La geotermia, dunque, risulta essere una valida alternativa ad altre fonti energetiche che vengono utilizzate nella climatizzazione degli ambienti. I limiti individuati sono di tipo amministrativo ed economico. Il primo si riferisce all'assenza di una normativa specifica che lascia si dei margini di azione ampi ma costituisce un potenziale rischio di limitazioni che le singole amministrazioni possono applicare a fine cautelativo. Il limite economico deve vedersi nei costi di investimento necessari che sono condizionati dai costi di perforazione dei pozzi. La potenziale riduzione dei costi non è ad oggi possibile ma si può intravedere considerando soluzioni tecniche ed aziendali innovative.

Emanuele Marinucci

09 Giugno 2009

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