Come funziona l’energia geotermica

L’energia geotermica è un’energia pulita e rinnovabile, capiamo insieme qualcosa in più su come funziona, si basa sui principi della geotermia, ovvero sullo sfruttamento del calore naturale della terra, vedremo anche, come viene prodotto  il calore e come funziona una centrale geotermica.

Iniziamo dal nome: il termine – geotermico – ha il suo etimo dal greco “gê” e “thermòs”, che significa letteralmente“ calore della Terra”.

Questo calore è rilasciato naturalmente dai processi di decadimento nucleare degli elementi radioattivi (uranio, torio e potassio) all’interno di nucleo, mantello e crosta terrestre.

Grazie ad alcuni  elementi contenuti nel nucleo, a molti chilometri di profondità, grazie al  loro decadimento, abbiamo una reazione esotermica.

Come si produce l’energia geotermica

Per estrarre e utilizzare il calore sprigionato dalla Terra è necessario andare a individuare le zone con un’anomalia termica positiva, ovvero, dove si concentra il calore terrestre.

Al fine di ottenere un riscaldamento ottimo di solito, l’impianto utilizza un’azione di fluidi con temperatura bassa, mentre per ottenere energia elettrica si usano ad alte temperature.

Ci sono diversi sistemi geotermici, ma recentemente si sfruttano, ai fini industriali, solo i sistemi idrotermali, costituiti da formazioni rocciose di tipo permeabile nei quali l’acqua piovana e dei fiumi si infiltra ed è riscaldata dalle rocce ad alta temperatura.

Le temperature raggiunte sono comprese tra 50 -100°C.

Le centrali geotermiche sono alimentate da una miscela di vapore acqueo e di  gas, in un rapporto che cambia a seconda dell’area geotermica presa in considerazione, il fluido geotermico estratto dal serbatoio geotermico, insieme all’acqua, da cui viene separato tramite un separatore, avvenuta la separazione, l’acqua viene inviata ai pozzi  e viene immessa nel serbatoio geotermico e arriva alla centrale grazie ai vapordotti.

Il fluido viene quindi inviato alla turbina, dove si espande cedendo energia, trasformandolo in energia meccanica poi mediante un alternatore in energia elettrica geotermica che viene immessa nella rete. Il fluido una volta uscito dalla turbina, viene inviato al condensatore a miscela, dove viene a contatto  con acqua fredda, con un trasformatore, detto scambiatore e viene raffreddato.

L’acqua raffreddata viene portata ai pozzi di giacimenti e si inizia da capo.

Ecco il processo in immagini:

Energia Geotermica come funziona

La possibilità di produrre, oltre che acqua calda per il riscaldamento invernale e per gli usi sanitari, anche acqua fredda per rinfrescare durante l’estate, rende gli impianti geotermici l’alternativa ideale ai tradizionali impianti.
Il grande vantaggio deriva dal fatto che un sistema geotermico racchiude in unico impianto le stesse funzioni normalmente demandate a due diversi apparecchi, cioè caldaie e condizionatori.Un impianto geotermico, se opportunamente dimensionato, è in grado di riscaldare e raffrescare un edificio senza l’ausilio di altri apparecchi. In questo caso si parla di impianto geotermico monovalente.

In ogni caso si tratta di impianti che si prestano bene all’integrazione con altri generatori di calore ad alta efficienza.

Molto interessante, ad esempio, risulta l’abbinamento con impianti solari termici oppure con caldaie a condensazione, in regime bivalente.

Scegliere un impianto geotermico, dove possibile, significa assicurarsi un ambiente domestico confortevole, utilizzando una tecnologia rispettosa dell’ambiente e un risparmio dal punto di  vista economico.

I sistemi geotermici a bassa temperatura sono diffusi, in ambito residenziale, soprattutto nel Nord Europa e negli Stati Uniti, mentre in Italia sono ancora poco conosciuti.

La possibilità di produrre, oltre che acqua calda per il riscaldamento invernale e per gli usi sanitari, anche acqua fredda per rinfrescare durante l’estate, rende gli impianti geotermici l’alternativa ideale ai tradizionali impianti.

Il grande vantaggio deriva dal fatto che un sistema geotermico racchiude in unico impianto le stesse funzioni normalmente demandate a due diversi apparecchi, cioè caldaie e condizionatori.
I 3 elementi fondamentali di un impianto geotermico sono:

1. Un sistema di captazione del calore

Di norma si tratta di tubature in polietilene che fungono da scambiatori di calore, sfruttando l’energia termica presente nel sottosuolo o nell’acqua. Le tubature possono essere interrate verticalmente nel terreno a grandi profondità (sonde geotermiche verticali), oppure orizzontalmente a 1-2 metri di profondità (sonde o collettori orizzontali). Anche l’utilizzo dell’acqua, come sorgente di calore in alternativa al terreno, comporta l’utilizzo di sonde verticali.

E’ proprio la scelta del sistema di captazione, a seconda anche dalle caratteristiche geologiche e climatiche del luogo scelto per l’installazione, a caratterizzare le diverse opzioni impiantistiche dei sistemi geotermici.

2. La pompa di calore geotermica
Installata all’interno degli edifici, la pompa di calore geotermica è il cuore dell’impianto. Consente infatti di trasferire calore dal terreno o dall’acqua all’ambiente interno, quando il riscaldamento è in funzione e di invertire il ciclo nella fase di rinfrescamento.

3. Un sistema di accumulo e distribuzione del calore
Gli impianti geotermici sono particolarmente adatti per lavorare con terminali di riscaldamento/rinfrescamento funzionanti a basse temperature (30-50°C), come ad esempio i pannelli radianti e i ventilcovettori
I pannelli radianti rappresentano la migliore soluzione impiantistica: in inverno fanno circolare acqua calda a 30-35 °C e in estate acqua fredda a 18-20 °C, riscaldando e rinfrescando con il massimo grado di comfort e risparmio energetico.
La presenza di un serbatoio di accumulo per l’acqua calda risulta indispensabile per immagazzinare il calore e quindi distribuirlo all’edificio, per il riscaldamento e per gli usi sanitari.

Energia geotermica in Italia

L’inizio della geotermia in Italia risale all’inizio del Novecento. In realtà, però, nell’area dell’attuale Toscana, fonti storiche hanno rivelato che il calore della terra e le sorgenti naturali sono state sfruttate fin dall’antichità, almeno per tutto il primo millennio avanti Cristo dalle popolazioni etrusche.

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Le zone ad alta geotermia in Italia e si trovano entrambe in Toscana: il triangolo Larderello-Travale-Radicondoli e il Monte Amiata.

Proprio in quest’area si trovano anche gran parte delle centrali geotermiche italiane. Nella provincia di Pisa, a Larderello, è stato costruito il primo impianto geotermico della storia.

All’inizio veniva utilizzato il vapore che fuoriesce naturalmente dalla terra come alternativa alle macchine a vapore alimentate a carbone, in seguito ci si è sempre più orientati nella trasformazione del calore in energia elettrica trasportabile.

In Italia la produzione di energia geotermica è di circa 6 tera-wattora  ogni anno, potenza installata dell’ordine degli 1,1 giga-watt, corrisponde a circa il 5% dell’energia green nazionale.

Energia geotermica: pro e contro

L’energia geotermica è un’energia alternativa, pulita, oltre che totalmente rinnovabile.

Grazie al riciclo del vapore prodotto, tutto lo scarto di produzione è rimesso in circolo e non essendo presente il processo di combustione, le centrali non emettono CO2 o altre forme di polvere sottili, quindi non inquina e non ha impatto sull’ambiente, non ha bisogno di manutenzione.

Di solito l’ubicazione sfrutta per il suo calore, un giacimento di rocce fuse, per una durata considerevole, più di 100 anni, ultimo ma non per rilevanza.

Una particolarità: l’energia geotermica determina una maggior produzione elettrica, a parità di potenza elettrica installata, ovvio.

Ci sono, certo, dei contro di fatto è molto difficile individuare i giacimenti. Questi spesso si trovano davvero a profondità notevoli, da cui sovente è difficile  attingere.

Le centrali, inoltre, hanno un impatto estetico importante, il territorio avrà un percorso di tubi che non si possono sotterrare, come in Islanda per fare un esempio, oltre causare odore sulfureo sgradevole.

Un altro pro sicuramente e che penetrando in profondità nella superficie della Terra, la temperatura si fa sempre più elevata, aumentando di 30°C all’incirca per ogni chilometro.

Tuttavia i giacimenti di energia sono dispersi e oltre a una certa profondità non è più possibile sfruttarla.

Vale la pena, certo, ma quel calore lo devono sfruttare le comunità limitrofe. Non è possibile per ora, soddisfare le esigenze nazionali, ma chissà sarebbe bello se fra 100 anni l’energia geotermica si trasferisse tramite un Wi-Fi ad hoc, risolveremmo qualche problema.