Geotermia per la produzione di energia elettrica

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1 Geotermia per la produzione di energia elettrica Fonti rinnovabili di energia (I Periodo) - Prof. Andrea Corti Ing. Tommaso Olivieri Dipartimento di Energetica "Sergio Stecco" Università degli Studi di Firenze via di S. Marta Firenze (Italy) Tel , Fax olivieritommaso@gmail.com

2 Introduzione Energia geotermica Energia derivante dal calore posseduto dalla Terra. La Terra contiene, sotto forma di calore, elevati quantitativi di energia, che possono essere portati in superficie per mezzo di fluidi vettori. L origine di questo calore è in relazione con la natura interna del nostro pianeta e con i processi fisici che in esso hanno luogo. Tale calore è presente in quantità praticamente inesauribile. In particolare si fa riferimento a sottosuoli caldi, per temperature del suolo superiori a 40 C. Il calore interno si dissipa con regolarità verso la superficie della terra, la quale emana calore nello spazio quantificabile in una corrente termica media di 0,065 Watt per metro quadrato. 2 2

3 Introduzione Energia geotermica Il calore immagazzinato nella crosta terrestre, per arrivare in superficie, si propaga attraverso le rocce o tramite fluidi vettori, quali l acqua e il gas La parte di tale calore che si trasmette attraverso le rocce arriva in superficie sotto forma di flusso di calore o flusso geotermico La sua unità di misura è l heat flow unit [hfu]: 1 cal cm s 6 hfu = 10 = 2 42 mw 2 m La media terrestre è intorno a 1,5 hfu = 63 mw/m^2 Il calore nel sottosuolo si propaga : per conduzione (senza trasporto di materia) per convezione (con trasporto di materia) Per irraggiamento (praticamente trascurabile) 3 3

4 Introduzione Energia geotermica Il gradiente geotermico è uguale al rapporto tra il flusso geotermico qgeo conduttività del terreno λ [W/(m K)]: [W/m] e la T geo = q geo λ [K] A una profondità superiore ai 100 m, la conduttività del terreno si considera in genere costante e pari a 2,2 W/m K Il flusso geotermico si è detto essere pari a 0,065 W/m Con tali valori il gradiente di temperatura risulta 3 C/100m, a meno delle anomalie termiche (presenza di faglie, vulcani, ecc.), piuttosto comuni nel territorio italiano 4 4

5 Introduzione Energia geotermica Secondo la teoria della tettonica a zolle, i continenti risultano in moto continuo ed i fondali oceanici in espansione La litosfera terrestre è suddivisa in sette grandi zolle principali rigide e sei minori 5 5

6 Introduzione Energia geotermica Secondo la teoria della tettonica a zolle, i continenti risultano in moto continuo ed i fondali oceanici in espansione. La litosfera terrestre è suddivisa in sette grandi zolle principali rigide e sei minori. Le sei in continuo movimento si incontrano e scivolano una rispetto all altra e le giunture tra le diverse zolle sono le dorsali medio-oceaniche, imponenti catene di montagne sommerse, che talvolta affiorano in superficie. Dall asse delle dorsali fuoriesce magma basaltico alimentando le frontiere delle zolle che, quindi, devono restringersi distruggendosi nelle cosiddette zone di subduzione, che corrispondono a fosse oceaniche dove il margine della zolla viene riassorbito dal mantello terrestre. Soprattutto le zone di subduzione, ma anche quelle dorsali, presentano eccellenti caratteristiche endogene, che si manifestano con vistose emissioni di acqua calda o di vapore dal sottosuolo, come in Islanda (geysers), in Italia (soffioni), in Nuova Zelanda, in California, ecc. 6 6

7 Introduzione Energia geotermica Dove l attività geotermica è intensa è elevato il gradiente termico, reciproco del grado geotermico (differenza di quota necessaria perché la temperatura della roccia aumenti di 1 C). Nelle zone attive il grado geotermico si riduce anche a 20 m, mentre nelle zone scarsamente endogene il grado geotermico può arrivare a 50 m. L energia geotermica accumulata in queste zone viene resa disponibile a profondità accessibili da vettori termici presenti nella crosta terrestre e denominati fluidi geotermici. I fluidi geotermici sono essenzialmente composti da acqua meteorica che penetra nel sottosuolo e si riscalda a contatto con le rocce calde: si formano così degli acquiferi (strati o raggruppamenti di materiale permeabile saturo di acqua, la quale ha quindi la possibilità di muoversi) anche a temperature molto elevate (oltre 30 C). Generalmente tali acquiferi, oltre all acqua in fase liquida, possono contenere acqua sotto forma di vapore ad elevato contenuto energetico 7 7

8 Introduzione Energia geotermica Il nucleo della Terra, a circa km di profondità, ha una temperatura intorno ai C. Il calore sale verso la superficie e viene condotto dallo strato che circonda il nucleo (mantello). 8 8

9 Introduzione Energia geotermica Il nucleo della Terra, a circa km di profondità, ha una temperatura intorno ai C. Il calore sale verso la superficie e viene condotto dallo strato che circonda il nucleo (mantello). Quando la temperatura e la pressione raggiungono un certo limite la roccia del mantello si fonde, si trasforma in magma, che sale lentamente verso la crosta trasportando calore dal basso verso l alto. A volte il calore arriva in superficie sotto forma di lava, molto più spesso rimane sotto la crosta scaldando la roccia e l acqua con temperature che arrivano a 370 C. L acqua calda, risalendo attraverso le fratture, può raggiungere la superficie e formare sorgenti calde e geyser, più frequentemente rimane nel sottosuolo intrappolata, in tal modo si forma il serbatoio geotermico. Viene studiato il sottosuolo per localizzare i serbatoi da portare in superficie attraverso la realizzazione di pozzi, profondi migliaia di metri, operazione che richiede un attenta valutazione, perché la perforazione costa migliaia di euro e può non portare a risultati produttivi 9 9

10 Introduzione Energia geotermica in Italia Numerosità, potenza e produzione degli impianti geotermoelettrici in Italia 10 10

11 Introduzione Energia geotermica in Italia Evoluzione della numerosità e potenza installata degli impianti geotermoelettrici in Italia 11 11

12 Introduzione Energia geotermica in Italia 12 12

13 Introduzione Energia geotermica in Italia 13 13

14 Introduzione Energia geotermica nel mondo Produzione geotermoelettrica nel mondo nel

15 Introduzione Energia geotermica nel mondo Produzione geotermoelettrica nel mondo nel

16 Introduzione Energia geotermica nel mondo 16 16

17 Introduzione Energia geotermica nel mondo 17 17

18 Impianti geotermoelettrici Energia dei fluidi endogeni I sistemi di energia geotermica sono suddivisibili in tre categorie: Sistemi ad acqua calda con una temperatura compresa tra 50 e 100 C Sistemi a vapore umido contenenti acqua pressurizzata a temperatura notevolmente superiore a 100 C e limitati quantitativi di calore. Quando l acqua sale lungo un pozzo verso la superficie terrestre una parte dell acqua vaporizza e dalla bocca del pozzo si ha fuoriuscita di vapore umido. L acqua generalmente contiene Na, K, Li, cloruri, solfati, borati, bicarbonati, ecc. (esempi in Nuova Zelanda, Messico, in Italia Lazio e Campania) Sistemi a vapore surriscaldato, geologicamente simili a quelli a vapore umido, nel giacimento coesistono acqua e vapore, mentre all uscita in superficie danno generalmente vapore debolmente surriscaldato contenente gas, elementi e sostanze chimiche varie

19 Impianti geotermoelettrici Energia dei fluidi endogeni Molto spesso i fluidi endogeni non sono nella forma ideale per produrre energia elettrica in maniera economicamente conveniente: Il modo migliore di utilizzarli si ha quando le condizioni fisiche del campo geotermico sono in grado di fornire vapore saturo surriscaldato o saturo debolmente umido; Comunque anche le acque calde o tiepide possono essere utilizzate per la produzione di energia elettrica. I giacimenti di acque calde sono di gran lunga più abbondanti di quelli contenenti vapore surriscaldato o saturo, mentre ancor maggiore è la quantità di calore imprigionata nelle rocce calde e secche della litosfera, per cui appaiono giustificati gli sforzi di ricerca per la conversione in energia elettrica. Di contro gli impianti geotermoelettrici funzionanti industrialmente in tutto il mondo sono, ad eccezione di qualche applicazione di carattere sperimentale, alimentati esclusivamente con vapore surriscaldato o saturo

20 Impianti geotermoelettrici Sistemi idrotermali Rappresentano praticamente gli unici sistemi geotermici utilizzati nel mondo su scala industriale: sono costituiti da formazioni rocciose permeabili, che costituiscono i serbatoi geotermici contenenti il fluido caldo, ricoperti di terreno impermeabile. L alimentazione del serbatoio è generalmente legata alla circolazione di acqua meteorica, mentre la fonte di calore è generalmente rappresentata da intrusioni di magma ancora caldo nella crosta terrestre

21 Impianti geotermoelettrici Caratterizzazione impianti geotermoelettrici per fluido endogeno Si fà distinzione tra impianti che utilizzano: Fluido endogeno surriscaldato o saturo debolmente umido Fluido endogeno costituito da acque calde o tiepide 21 21

22 Impianti geotermoelettrici Impianti a fluido endogeno surriscaldato o saturo debolmente umido In tal caso il tipo di impianto utilizzato per produrre energia elettrica dipende essenzialmente dalle caratteristiche del fluido stesso, ed in particolare dalla percentuale dei gas incondensabili in esso contenuti. In questo ambito sono realizzate tre principali tipologie d impianto: Ciclo diretto a scarico libero Ciclo indiretto a condensazione Ciclo diretto a condensazione 22 22

23 Impianti geotermoelettrici Ciclo diretto a scarico libero Il fluido viene fatto espandere in una turbina e poi scaricato nell atmosfera o in contropressione per ulteriori applicazioni (impianti chimici, riscaldamento, dissalazione, etc.) 23 23

24 Impianti geotermoelettrici Ciclo diretto a scarico libero Vantaggi: Semplicità della soluzione Basso costo d impianto e d esercizio Rapidità di montaggio (ed eventualmente smontaggio) Salto entalpico utile limitato Svantaggi: Maggiore consumo specifico netto di fluido (mediamente 20 kg/kwh con fluido endogeno a 5 bar e 185 C) Questa tipologia è adatta per una rapida utilizzazione provvisoria di un giacimento per il tempo necessario alla realizzazione di un più idoneo impianto definitivo, oppure quando il contenuto di gas incondensabili è superiore al 15-20%

25 Impianti geotermoelettrici Ciclo indiretto a condensazione Il fluido endogeno, in uno scambiatore di calore, produce vapore secondario, che alimenta una turbina a condensazione. La condensa viene degasata ed utilizzata come acqua di alimento del circuito secondario, mentre dallo spurgo dello scambiatore possono essere recuperati prodotti chimici. Non dovendo recuperare il condensato conviene adottare condensatori a miscela

26 Salto entalpico utile maggiore Impianti geotermoelettrici Ciclo indiretto a condensazione Vantaggi: Si possono utilizzare fluidi con qualsiasi contenuto di gas incondensabili Eliminazione dell azione corrosiva sulla turbina Consumo specifico netto dell ordine di 14 kg/kwh Svantaggi: Notevoli costi di impianto e di esercizio (costruzione e manutenzione dello scambiatore) Degradazione di calore nello scambiatore con conseguente riduzione dell entalpia del vapore secondario Tali cicli furono adottati nel passato in centrali geotermoelettriche italiane, quando ancora non si disponeva, per le turbine, di di materiali sufficientemente resistenti all azione aggressiva dei fluidi endogeni 26 26

27 Impianti geotermoelettrici Ciclo diretto a condensazione Quando il recupero dei sottoprodotti chimici non ebbe più interesse economico ed i costruttori di turbine ebbero a disposizione materiali più resistenti all azione dei fluidi endogeni, si passò ad impianti ove il fluido, dopo un eventuale passaggio in un separatore-depuratore, viene fatto espandere direttamente in una turbina a condensazione 27 27

28 Impianti geotermoelettrici Ciclo diretto a condensazione Vantaggi: Rispetto alla soluzione con turbina a scarico libero si ha un salto entalpico effettivo sensibilmente più elevato Costi d impianto e di esercizio abbastanza contenuti Conveniente per contenuto di gas incondensabili fino al 13-15% in peso Svantaggi: Basso consumo specifico (mediamente 10 kg/kwh, con minimi sino a 7) Possibilità di accettare solo determinati tipi di fluidi endogeni Per l estrazione dei gas incondensabili dal condensatore devono essere utilizzati eiettori o pompe a vuoto quando la loro percentuale è modesta (~ 1%) e compressori centrifughi per percentuali superiori, nel qual caso il lavoro di estrazione viene ad incidere sensibilmente sulla produzione netta Con fluidi ad elevato tenore di incondensabili, oltre a ricercare elevati rendimenti interni dei compressori, occorre valutare, in sede di progetto, se convenga effettuare l espansione sotto vuoto 28 28

29 Impianti geotermoelettrici Ciclo diretto a condensazione Tenendo conto del costo del macchinario necessario per il funzionamento a condensazione, si può valutare sino a quale contenuto di incondensabili sia conveniente la scelta di un tal tipo di impianto. I compressori-estrattori sono mossi da motori elettrici o da turbine ausiliarie; negli impianti italiani più recenti, motivi di economia e di semplicità di costruzione e di esercizio hanno suggerito la scelta di compressori coassiali col turbo-gruppo 29 29

30 Impianti geotermoelettrici Impianti a fluido endogeno costituito da acque calde o tiepide Dal momento che con una sorgente di acqua calda a temperatura inferiore a 65 C è impossibile generare potenza, la convenienza della costruzione di tali impianti viene presa in esame solo se si dispone di un serbatoio il cui fluido allo stato liquido ed in pressione possiede una temperatura elevata Sistemi impiegabili: Produzione di vapore mediante flash Produzione di vapore secondario con cicli binari 30 30

31 Impianti geotermoelettrici Impianti a fluido endogeno costituito da acque calde o tiepide Produzione di vapore mediante flash singolo L acqua calda viene fatta espandere, mediante laminazione, in un espansore-separatore; della miscela acqua-vapore che si forma, il vapore viene inviato direttamente in una turbina a condensazione mentre l acqua calda viene scaricata

32 Impianti geotermoelettrici Impianti a fluido endogeno costituito da acque calde o tiepide Produzione di vapore mediante flash multiplo Se le condizioni del fluido lo consentono (pressione del flash non inferiore a bar), con una o più espansioni successive si possono avere incrementi di potenza; l ultimo flash dovrà comunque avvenire a pressione superiore a quella atmosferica (ad es. 1,1 bar, 102 C) per poter scaricare l acqua residua 32 32

33 Impianti geotermoelettrici Impianti a fluido endogeno costituito da acque calde o tiepide Produzione di vapore secondario con cicli binari L acqua calda viene utilizzata per riscaldare in uno scambiatore di calore, un idoneo fluido a basso punto di ebollizione che, vaporizzato, viene poi fatto espandere in una turbina a condensazione, per poi rientrare nello scambiatore di calore in ciclo chiuso, evolvendo così secondo un normale ciclo di Rankine

34 Impianti geotermoelettrici Impianti a fluido endogeno costituito da acque calde o tiepide Produzione di vapore secondario con cicli binari Caratteristiche: Possono essere utilizzati con fluidi endogeni la cui temperatura sia compresa tra 90 e 200 C Hanno un rendimento modesto (0,2-0,25%), che però confrontato con quello di un impianto a flash, è migliore sino a 200 C circa (ad esempio a 180 C è superiore del 50% circa) Gli inconvenienti tecnici maggiori si hanno nello scambiatore per l aggressività chimica del fluido endogeno 34 34

35 Impianti geotermoelettrici Impianti a fluido endogeno costituito da acque calde o tiepide Produzione di vapore secondario con cicli binari I fluidi secondari normalmente usati sono: i freon, l anidride solforosa, l isobutano ed altri. Debbono poter avere: Stabilità chimica Compatibilità con gli usuali lubrificanti Assenza di corrosione sui materiali impiegati Basso costo Peso molecolare relativamente elevato Mancanza di effetti tossici Temperatura critica compresa tra 110 e 200 C Dal punto di vista termodinamico sono preferibili quei fluidi secondari che, al termine dell espansione in turbina, non vengono a trovarsi in condizioni di vapore umido

36 Componenti degli impianti geotermoelettrici Considerazioni generali Lo stato attuale della tecnica di ricerca geotermica non consente di stabilire a priori le caratteristiche fisiche, l estensione e la capacità di un giacimento di fluido endogeno né quali saranno nel tempo le variazioni di pressione, temperatura, portata e contenuto di gas incondensabili del fluido reperito La scelta progettuale della potenza di un gruppo geotermoelettrico deve pertanto essere oggetto di attenta valutazione: se infatti sono economicamente convenienti potenze più elevate possibili per avere un minor costo del kw installato, ciò è possibile solo se la quantità di fluido endogeno necessarie sono reperibili in giacimenti non troppo distanti tra loro Il costo di costruzione e di manutenzione di lunghe tubazioni coibentate di notevole sezione (per le grandi portate necessarie anche per modeste potenze) incide infatti fortemente sul kwh generato anche per le cadute di entalpia del fluido lungo le tubazioni stesse (vapordotti) Se poi le caratteristiche termodinamiche del fluido di vari giacimenti sono diverse tra loro si ha una degradazione dell energia totale disponibile 36 36

37 Componenti degli impianti geotermoelettrici Considerazioni generali Il miglior sfruttamento di una zona geotermica può essere fatto convenientemente utilizzando pozzi non molto distanti tra di loro ed aventi caratteristiche termodinamiche molto simili, per alimentare gruppi di adeguata potenza standardizzata su un numero limitato di taglie Per limitare i danni causati dall aggressività chimico-fisica che tutti i fluidi endogeni hanno, occorre selezionare attentamente i materiali con cui sono costruiti i gruppi 37 37

38 Componenti degli impianti geotermoelettrici Considerazioni generali Riassumendo: razionale scelta del ciclo di funzionamento Opportuna potenza Rapidità e semplicità di installazione per sfruttare rapidamente il fluido reperito Recuperabilità e trasferibilità (se le potenze non sono molto elevate) Semplicità di conduzione, elevata automazione e possibilità di telecomando da un centro operativo Elevato rendimento Elasticità di funzionamento per poterli adattare, con idonei accorgimenti tecnici, a condizioni diverse di pressione, temperatura e contenuto di gas incondensabili Opportuna scelta dei materiali (resistenti all azione dei fluidi endogeni) 38 38

39 Componenti degli impianti geotermoelettrici Turbine La maggior parte funziona con ammissione diretta del fluido endogeno: i problemi principali che si pongono sono le corrosioni e le erosioni che le parti fisse e ruotanti subiscono a causa delle sostanze incrostanti, corrosive ed aggressive. Le corrosioni più accentuate si verificano nelle zone in cui il fluido passa dallo stato surriscaldato a quello umido Per le palette e gli ugelli, adozione di acciai ad alto contenuto di cromo (alta durezza superficiale e buona resistenza all attacco chimico) Camere di drenaggio dell acqua sulle ultime file di palette Nei rotori riporti di acciaio AISI 316 mediante saldatura per fluidi ad alto contenuto di cloro 39 39

40 Componenti degli impianti geotermoelettrici Turbine Adattamento del funzionamento a tutte le possibili condizioni fisiche (p,t, % di gas) del fluido che si prevede di utilizzare Per pressioni decrescenti possibilità di smontaggio dei primi diaframmi per le turbine ad azione, mentre per quelle a reazione variazione del numero di stadi di palette (utilizzo di opportune controcasse) e parzializzazione dell area di passaggiodel fluido endogeno prevedendo più camere ugelli da aprirsi o chiudersi mediante coperchietti imbullonati o valvole normali 40 40

41 Componenti degli impianti geotermoelettrici Condensatori Impiegati esclusivamente condensatori del tipo a miscela che vengono preferiti a quelli a superficie per i seguenti motivi: Molto meno sensibili all attacco chimico e fisico delle sostanze aggressive contenute in tutti i fluidi endogeni Raggiungono gradi di efficienza dello scambio termico superiori a quelli dei condensatori a superficie Negli impianti geotermoelettrici non si ha necessità di recuperare il condensato (il cui smaltimento porrebbe anzi problemi di natura ecologica), né tantomeno di tener separato il liquido condensato da quello di raffreddamento Sono meno costosi di quelli a superficie, per i quali la presenza degli incondensabili richiederebbe una superficie di trasmissione notevolmente maggiore di quella necessaria per vapore privo di gas 41 41

42 Componenti degli impianti geotermoelettrici Condensatori Sono costituiti da un condotto orizzontale ove il vapore incontra l acqua di raffreddamento, proveniente dalla torre refrigerante, ortogonalmente, e da una camera verticale dove viene effettuata la refrigerazione dei gas, che vengono estratti dall alto, e completata la condensazione del vapore, che si raccoglie in basso Se il condensatore è dotato di scarico barometrico la miscela condensato-acqua di raffreddamento può essere estratta senza necessità di pompe e si ha un risparmio di energia (con maggiori costi di impianto, è necessario che il condensatore si trovi a una quota di circa 10 m superiore a quella della torre refrigerante) Spesso si rinuncia allo scarico barometrico e l estrazione dell acqua calda viene fatta con pompe di estrazione che aspirano l acqua dal fondo del condensatore e la mandano alla torre di raffreddamento; il ritorno dell acqua fredda al condensatore avviene sfruttando il vuoto esistente Per prevenire le corrosioni, particolarmente intense nelle zone sottoposte al getto degli spruzzatori, l involucro del condensatore, generalmente in lamiera d acciaio al carbonio saldata, viene molto spesso protetto con piombatura a goccia 42 42

43 Componenti degli impianti geotermoelettrici Sistemi di estrazione dei gas incondensabili dal condensatore Eiettori idraulici o a vapore per contenuti del 1-2% Per percentuali di gas più elevate il vuoto del condensatore può essere mantenuto solo ricorrendo a compressori ruotanti capaci di aspirarli e comprimerli all atmosfera, generalmente di tipo centrifugo (rapporto di compressione ottenibile con una girante centrifuga più alto rispetto allo stadio assiale, minor numero di giranti e quindi minor costo del macchinario, cadute di rendimento dovute ai depositi e alle incrostazioni causate dai gas meno sentite) Normalmente si hanno due corpi funzionanti in serie con refrigerazione intermedia e refrigeranti a miscela A fine compressione i gas vengono scaricati all atmosfera a C Per resistere all azione corrosiva dei gas, rotori, giranti, diaframmi e condotti di aspirazione sono in acciaio inox (16 Cr, 2,3-4,5 Ni) 43 43

44 Componenti degli impianti geotermoelettrici Torri refrigeranti L adozione del raffreddamento dei condensatori in ciclo chiuso con torri refrigeranti, necessario non essendo generalmente disponibili i forti quantitativi di acqua occorrenti per un raffreddamento in ciclo aperto, permette di risolvere in gran parte un problema di natura ecologica, consentendo la dispersione nell atmosfera della quasi totalità delle acque provenienti dalla condensazione del fluido endogeno, il cui quantitativo risulta, a parità di energia generata, tanto maggiore quanto minore è l entalpia della sorgente endogena utilizzata La condensa rimanente viene solitamente reiniettata in pozzi sterili profondi o trattata in opportuni impianti di depurazione 44 44

45 Componenti degli impianti geotermoelettrici Torri refrigeranti Parametri di scelta tra torri a tiraggio naturale e a tiraggio forzato: Condizioni atmosferiche ambientali Spazio disponibile Costi d investimento e d esercizio Torri refrigeranti a tiraggio naturale Struttura in cemento armato a forma iperbolica Maggior costo di produzione Minori spese di esercizio e manutenzione Migliore dispersione di eventuali sostanze inquinanti (scarico ad alta quota) 45 45

46 Componenti degli impianti geotermoelettrici Ingombro ridotto (anche del 50%) Torri refrigeranti Torri refrigeranti a tiraggio forzato Minor impiego di materiale ed opere edili ridotte (altezza inferiore del 30%) Costi d installazione inferiori (circa la metà) A parità di temperatura media dell acqua la curva di raffreddamento risulta più appiattita per il fatto che i ventilatori funzionano con una portata volumetrica costante in ogni stagione, mentre una torre a tiraggio naturale funziona nella stagione fredda con una portata d aria più elevata, essendo il riscaldamento dell aria e quindi il tiraggio più forte in inverno che in estate Possibilità di far funzionare i turbogruppi con un rendimento maggiore nei mesi estivi, particolarmente critici riguardo, mentre nei mesi invernali la bassa temperatura ambiente permette comunque buoni rendimenti, consentendo di fermare uno o più ventilatori 46 46

47 Problemi ambientali Emissioni Tutti i fluidi geotermici contengono gas o sostanze disciolte che, a seconda delle circostanze e della loro natura, possono rappresentare fonti di inquinamento se esse vengono immesse nell atmosfera. Ogni tipo di impianto geotermoelettrico ha infatti al termine del suo ciclo di lavoro dei residui liquidi e gassosi da smaltire. I rilasci più significativi sotto l aspetto ecologico si hanno nelle seguenti fasi del ciclo di conversione dell energia termica del fluido endogeno in energia elettrica: Rilasci liquidi Rilasci gassosi Rilasci di vapore 47 47

48 Problemi ambientali Rilasci liquidi Condensato nei gruppi a condensazione L uso di torri refrigeranti per il raffreddamento dell acqua di circolazione permette di rendere meno gravoso il problema consentendo la dispersione nell atmosfera della quasi totalità del liquido proveniente dalla condensazione del fluido endogeno scaricato dalla turbina Si ha comunque una certa quantità di condensa in eccedenza, che in certi casi può essere di notevole entità, da smaltire, ad esempio trattandola in opportuni impianti di depurazione (complessi e costosi, senza garanzia di efficacia) o reiniettandolo nel sottosuolo (nel serbatoio originario o frequentemente nei pozzi sterili profondi, prevenendo o contenendo in tal modo anche la diminuzione di pressione, e quindi di produzione, di un determinato serbatoio) 48 48

49 Problemi ambientali Rilasci gassosi Allo scarico dei compressori-estrattori degli incondensabili Vengono immessi nell atmosfera favorendo con idonei camini una loro efficiente dispersione Rilasci di vapore Nei gruppi a scarico atmosferico Viene dispersa nell atmosfera l intera portata di fluido endogeno Per evitare che si abbiano al livello del suolo, cioè nella fascia sanitariamente e biologicamente significativa dell atmosfera, concentrazioni apprezzabili di inquinanti, occorre far sì che la dispersione avvenga nel miglior modo possibile, effettuando lo scarico tramite camini sufficientemente alti e, in certi casi, immettendo alla loro base aria allo scopo di effettuare anche una diluizione dei rilasci Componenti presenti nei fluidi geotermici: cloruri, bromuri, solfati, ammonio, Na, Ca, Mg, K, Al, Fe Mn, Sr, B, Li, Cs, Rb, I, Cn, As, Hg, CO2, H2S, SiO2, Rn, e tracce di gas rari. Possono essere presenti elementi radioattivi, in genere in quantità irrilevante, fatta eccezione per il radon (Rn), con concentrazione nell aria in vicinanza dell impianto normalmente dello stesso ordine delle concentrazioni dovute ai rilasci naturali

50 Geotermia per la produzione di energia elettrica Fonti rinnovabili di energia (I Periodo) - Prof. Andrea Corti Ing. Tommaso Olivieri Dipartimento di Energetica "Sergio Stecco" Università degli Studi di Firenze via di S. Marta Firenze (Italy) Tel , Fax olivieritommaso@gmail.com