QUALI
Le risorse geotermiche di bassa temperatura (<100°C) sono generalmente impiegate negli usi termici-diretti. Oltre la classica balneologia, il loro calore è impiegato per il riscaldamento e il raffrescamento di ambienti tramite sonde geotermiche e geostrutture, riscaldamento di interi quartieri e città, allevamento ittico, floricoltura, pastorizzazione del latte e produzione di formaggi, birrificazione, essiccazione degli alimenti e produzione della carta. Al contrario, il calore delle risorse a media e alta temperatura (>100°C) sono generalmente utilizzate in modo indiretto per la produzione di energia geotermoelettrica.
La scelta dell’impiego da usare è strettamente legata alla temperatura del fluido geotermico (entalpia) e dalla profondità a cui si trova il fluido.
Illustrazione sugli utilizzi della risorsa geotermica in funzione della temperatura
Solitamente le risorse utilizzate per usi termici-diretti si trovano a profondità dell’ordine delle decine-centinaia di metri mentre quelle utili alla produzione elettrica sono ospitate a profondità dell’ordine del chilometro.
Come è possibile produrre elettricità dal calore terrestre?
La risposta è nel vapore, che attraverso pozzi di estrazione, risale in superficie da un serbatoio geotermico (rocce ricche in fluidi) posto a migliaia di metri di profondità, arriva poi nelle turbine e generando energia meccanica, che grazie ad un alternatore viene trasformata in energia elettrica alternata e trasmessa poi al trasformatore per permetterne la distribuzione in rete. L’acqua prodotta dalla condensazione del vapore viene quindi re-immessa nel sottosuolo attraverso pozzi di reiniezione, seguendo protocolli ben specifici. In genere, questi serbatoi geotermici hanno temperature superiori ai 235°C e sono estremamente ricchi in vapore (sistemi geotermici vapore dominante).
Schema semplificato di un impianto geotermico (tipo dry steam) che produce energia elettrica utilizzando il vapore (https://www.saveonenergy.com)
La maggior parte dei sistemi geotermici da cui si produce elettricità sono “liquido dominante”, hanno temperature maggiori di 150-170°C e il fluido nel serbatoio è quasi totalmente acqua calda e in minima parte vapore. In questo caso l’acqua che risale dai pozzi di estrazione, per depressurizzazione passa allo stato vapore (processo di flash). Il vapore arriva poi nelle turbine e segue il processo alternatore-trasformatore descritto in precedenza.
Schema semplificato di un impianto geotermico (tipo flash steam) che produce energia elettrica utilizzando vapore che si è formato a seguito della risalita di acqua molto calda (https://www.saveonenergy.com/green-energy/geothermal-energy/)
Nei serbatoi geotermici caratterizzati da acqua a temperature moderate (tra i 120 e i 180 °C), il fluido geotermico viene utilizzato per vaporizzare, attraverso uno scambiatore di calore, un secondo fluido (solitamente isobutano o isopentano), con temperatura di ebollizione più bassa rispetto all’acqua. Il fluido secondario si espande in turbina e viene condensato e riavviato allo scambiatore in un circuito chiuso, senza scambi con l’esterno. Questo tipo di tecnologia prende il nome di ciclo binario.
Schema semplificato di un impianto geotermico (tipo ciclo binario) in cui il vapore usato nel processo di produzione elettrica deriva dalla vaporizzazione di un fluido secondario riscaldato dal fluido geotermico (Fonte: https://www.saveonenergy.com/green-energy/geothermal-energy/)