Il calore della Terra come fonte di energia
L’energia geotermica è l’energia generata dal calore naturale presente all’interno della Terra. Questo calore aumenta progressivamente con la profondità, secondo il cosiddetto gradiente geotermico, che in media è di circa 3°C ogni 100 metri. In alcune aree geologicamente favorevoli – come quelle vulcaniche o caratterizzate da particolari anomalie – il gradiente può essere anche di 9-12°C ogni 100 metri.
L’energia geotermica viene resa disponibile attraverso fluidi vettori (acqua o vapore), che si trovano naturalmente nel sottosuolo o che possono essere immessi artificialmente. Questi fluidi, riscaldati dalle rocce calde, risalgono in superficie spontaneamente (come nei geyser o nelle sorgenti termali) oppure vengono estratti tramite pozzi geotermici, realizzati con perforazioni meccaniche.
La geotermia a media e alta entalpia
In Italia, le principali aree geotermiche a media e alta entalpia attualmente sfruttate per la produzione di energia elettrica si trovano in Toscana, nelle zone di Larderello-Travale/Radicondoli e del Monte Amiata.
L’Italia è stata un Paese pioniere nell’uso dell’energia geotermica: a Larderello, nel 1904, fu condotto il primo esperimento al mondo di produzione di elettricità dal calore del sottosuolo. Il primo impianto geotermoelettrico fu poi avviato nel 1913. Oggi, in Toscana, la potenza installata complessiva supera i 900 MW, confermando la regione come leader nazionale nel settore.
I serbatoi geotermici toscani
Le aree geotermiche della Toscana si basano su due tipi di serbatoi:
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Un serbatoio superficiale, collocato all’interno di rocce carbonatiche-evaporitiche, che produce vapore surriscaldato.
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Un serbatoio profondo, più esteso e posto oltre i 2.000 metri di profondità, formato da rocce metamorfiche fratturate.
Nel campo geotermico Larderello-Travale/Radicondoli, il serbatoio profondo è a vapore dominante, con pressioni fino a 20 MPa e temperature tra 300 e 350°C a circa 3.000 metri di profondità. Nel Monte Amiata, invece, il serbatoio è ad acqua dominante.
Come funziona una centrale geotermoelettrica
Le centrali geotermiche convertono il calore sotterraneo in energia elettrica. Esistono tre principali tipologie di impianto:
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A vapore secco
È la tecnologia più antica: il vapore estratto direttamente dal sottosuolo viene convogliato verso una turbina, che lo trasforma in energia meccanica, successivamente convertita in energia elettrica da un generatore. -
Flash (a separazione)
L’acqua ad alta pressione viene portata in superficie, dove subisce una decompressione che genera vapore. Questo vapore aziona la turbina. -
Binarie (a ciclo binario)
L’acqua calda del sottosuolo scalda un secondo fluido a basso punto di ebollizione, che vaporizza e aziona la turbina. Questo sistema è particolarmente adatto a temperature moderate.
Il ciclo del vapore
Nelle centrali a vapore secco, il vapore geotermico viene trasportato alla centrale tramite vapordotti. Dopo aver azionato la turbina e generato energia elettrica, il vapore viene raffreddato nel condensatore, dove una pioggia d’acqua fredda proveniente dalle torri di raffreddamento lo trasforma in liquido.
Una parte del fluido viene poi reimmessa nel sottosuolo tramite pozzi di reiniezione, contribuendo a mantenere l’equilibrio del serbatoio e a prolungarne la vita utile. Il resto evapora nelle torri di raffreddamento ed è disperso nell’atmosfera.
La geotermia a bassa entalpia
Oltre alla geotermia ad alta e media entalpia, esiste anche la geotermia a bassa entalpia, molto più diffusa e impiegata per usi diretti del calore (riscaldamento, raffrescamento, edilizia, agricoltura).
Questa forma di geotermia sfrutta il calore costante del sottosuolo (circa 10-15°C già a 1 metro di profondità), attraverso pompe di calore geotermiche. Questi impianti possono:
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in inverno, assorbire calore dal terreno per riscaldare edifici;
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in estate, cedere calore al terreno, raffrescando gli ambienti.
Le pompe di calore geotermiche sono altamente efficienti: per ogni 1 kW di energia elettrica consumata, producono in media 3 kW termici. Possono essere installate in qualsiasi area e rappresentano una soluzione sostenibile e accessibile per molte applicazioni domestiche, pubbliche e industriali.