Il potenziale geotermico italiano e le tecnologie per espanderne le potenzialità

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1 Il calore della Terra: una risorsa da valorizzare Il caso Ikea e le applicazioni più avanzate della geotermia Workshop - Parma, 6 febbraio 2009 Il potenziale geotermico italiano e le tecnologie per espanderne le potenzialità Adele Manzella CNR-IGG, Pisa

2 L energia geotermica, nella sua accezione completa, è l energia termica immagazzinata sotto la superficie terrestre. In principio lo 0.1% dell energia immagazzinata nella crosta terrestre potrebbe soddisfare la richiesta energetica mondiale per anni. ~ 30 C/km > 1000 C > 3000 C > 5000 C

3 Nella gran parte dei casi la geotermia utilizzata, cosiddetta convenzionale, è quella dei sistemi idrotermali dominati dal moto convettivo dell'acqua, la quale muovendosi a partire dalla superficie della crosta terrestre all'interno di uno spazio confinato raggiunge zone calde profonde caratterizzate da un anomalia termica e determina risalendo un trasferimento del calore profondo in superficie o a profondità economicamente raggiungibili.

4 L'utilizzo convenzionale dell'energia geotermica è identificato dalla suddivisione in due categorie principali: risorse ad alta entalpia impiegate per produzione di energia elettrica e risorse a bassa entalpia impiegate per usi diretti ed a scopo di riscaldamento. Le possibilità di utilizzo dell'energia geotermica a temperature inferiori a quelle comunemente utilizzate per la produzione geotermoelettrica sono notevoli e spaziano dalle comuni terme ai sempre più frequenti utilizzi diretti per scopi agroalimentari, florovivaistici ed industriali.

5 Il riscaldamento geotermico convenzionale utilizza direttamente gli acquiferi del sottosuolo con temperature comprese fra 30 e 150 C. Esso permette sia di fornire calore per il riscaldamento domestico sia di produrre acqua calda sanitaria mediante scambiatori di calore posti all'interno delle singole costruzioni o centralizzati.

6 Sorgenti di energia utilizzate in Islanda per il riscaldamento

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8 Riscaldamento urbano a Ferrara Una trivellazione petrolifera ha evidenziato nel 1965 una risorsa geotermica a 102 C ad una profondità di 1.1 km. Sono attualmente in funzione tre pozzi, due di produzione e uno di reiniezione. Dopo gli scambiatori di calore situati a prossimità dei pozzi, una condotta isolata di 2 km trasporta l acqua di riscaldamento a 95 C verso la centrale: questa è composta da serbatoi di stoccaggio, da caldaie a gas per i picchi di domanda e da un inceneritore. La rete di distribuzione, di una lunghezza totale di 30 km, alimenta una parte importante della città di Ferrara. Il contributo della geotermia sulla rete rappresenta circa il 60 % del fabbisogno di calore e permette di sostituire 5'000 tonnellate di petrolio all anno.

9 2010 PROSPECTS: heat White Paper objectives that were calculated for the EU have been largely exceeded. This result is explained in part by the arrival of the new member States, but also by very high growth in the heat pump market. It is more difficult for experts to determine exact low and middle energy geothermal capacity.

10 From EurObserver 2007

11 I sistemi geotermici per la produzione di energia elettrica La produzione di elettricità da impianti geotermici convenzionali consiste nella conversione del calore proveniente da acquiferi ad alta temperatura (da 150 C a 350 C) attraverso l'utilizzo di turbogeneratori. La geotermia convenzionale rappresenta la quasi totalità della produzione geotermoelettrica.

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13 L Italia può vantare nella geotermia convenzionale non soltanto un primato storico, essendo stata la prima nazione a produrre energia elettrica da fluidi geotermici, ma anche un bagaglio di conoscenze e competenze riconosciuto in tutto il mondo.

14 From EurObserver 2007

15 Da Cappetti, Engine Launching Conference 2005

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19 Per cambiare lo scenario a macchia di leopardo della produzione geotermoelettrica nel mondo e renderla in grado di affrontare massicciamente il problema energetico e le emissioni di CO 2 occorre utilizzare altre metodologie fino ad ora poco economiche ma che tornano alla ribalta con le nuove necessità energetiche. Una tecnologia già matura, per quanto nuove ricerche potrebbero portare ad ottimizzarla ulteriormente, è quella dei cicli binari che permette di produrre elettricità utilizzando acquiferi con temperatura compresa fra 85 C e 150 C.

20 Obiettivo 1:ampliare le aree di produzione geotermoelettrica, portando la potenza mondiale installata dagli attuali 10 GW e a 70 GW e (Fridleifsson et al, 2008).

21 2010 PROSPECTS: electricity Each country that is involved in geothermal energy is seeking to increase its installed capacity: Italy 100 MWe, Portugal 17 MWe and France 35 MWe (Soulz-sous-forêt and Bouillante 3, new binary cycle power plants in Germany and Austria.

22 Cosa ostacola ancora lo sviluppo del geotermoelettrico? 3 requisiti: Accessibilità Produttività Sostenibilità

23 Nuove prospettive: Enhanced Geothermal Systems EGS Buona parte della ricerca in EGS è tesa a trovare il modo migliore di fratturare la roccia in profondità e creare un collegamento idraulico tra due pozzi

24 La sfida dell EGS: Estendere le risorse be oltre l uso convenzionale utilizzando metodi non-convenzionali di esplorazione e perforazione, sviluppando e sfruttando risorse geotermiche che non sono economicamente vantaggiose con metodi convenzionali. Obiettivo finale: sviluppare una tecnologia per produrre elettricità e/o calore da una risorsa essenzialmente globalmente distribuita il calore interno della Terra - in maniera economica e relativamente indipendente dalle condizioni del sito. USO della RISORSA COSTI RISCHIO esplorazione valutazione della risorsa gestione della risorsa perforazione Stimolazione (fratturazione) Efficienza dei cicli termodinamici Impatto ambientale

25 140 Gw e (Fridleifsson et al, 2008).

26 Future case histories, where in Europe? Rhine graben Eger Pannonian basin Alpine Front Limagne Strymon Provence Toscany Tertiary graben and volcanism Back arc basin and volcanism

27 High amplitude / small wavelength anomalies, where and why? High amplitude and small wavelength anomalies, related to local high conductivity layers, faulted patterns or highly radioactive sources, may develop on the large wavelength thermal anomalies

28 High amplitude / small wavelength anomalies, where and why? Seismicity map of Europe (Cloetingh et al., 2005)

29 High amplitude / small wavelength anomalies, where and why? Intraplate stress map for Europe (Cloetingh et al., 2005)

30 High amplitude / small wavelength anomalies, where and why? Depth to the Moho discontinuity (Cloetingh et al., 2005)

31 High amplitude / small wavelength anomalies, where and why? Seismic velocity anomalies at 100 km under Europe (Cloetingh et al., 2005)

32 High amplitude / small wavelength anomalies, where and why?

33 High amplitude / small wavelength anomalies, where and why?

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37 UGI Manifesto della Geotermia Usi elettrici : MWe 10 6 kwh/y 10 6 TEP Usi diretti: MWt 10 6 TEP

38 The magic Icelandic progress Favourable, but not unique geological conditions. High public acceptance. Political willingness: Good regulatory and legal framework. Strong initial governmental support for research, capacity building and risk sharing funds. ICELAND GEOSURVEY