Valutazione delle risorse geotermiche del Progetto VIGOR in Sicilia

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1 Valutazione delle risorse geotermiche del Progetto VIGOR in Sicilia Domenico Montanari CNR-IGG LA GEOTERMIA: DALLE POLITICHE AD UN ECONOMIA POSSIBILE Il progetto VIGOR Valutazione del potenziale Geotermico nelle regioni della Convergenza 11 febbraio 2014, Grand Hotel delle Terme, Termini Imerese (PA)

2 VIGOR in Sicilia Mazara del Vallo Termini Imerese

3 Domenico Montanari, Giovanni Bertini, Serena Botteghi, Federica Caiozzi, Marco Doveri, Giovanni Gianelli, Gianluca Gola, Adele Manzella, Angelo Minissale, Giordano Montegrossi, EugenioTrumpy Istituto di Geoscienze e Georisorse-CNR Roberto de Franco, Grazia Caielli, Gianluca Norini Istituto per la Dinamica dei Processi Ambientali-CNR Prof. Salvatore Monteleone, Prof. Raimondo Catalano Dipartimento Scienze della Terra e del Mare, Università degli studi di Palermo Antonio Contino, Carmelo Gennaro, Marina Iorio, Maria Sabatino, Giorgio Tranchida Istituto per l'ambiente marino costiero-cnr Prof. Maurizio Fedi e Mauro La Manna Dipartimento di Scienze della Terra, Università degli Studi di Napoli Federico II

4 Contesto Geologico (after Catalano et al. 2013)

5 Contesto Geologico (after Catalano et al. 2013)

6 Contesto Geologico (after Catalano et al. 2014)

7 Mappa del flusso di Calore (mw/m 2 ) (after Della Vedova et al. 2001)

8 Sorgenti Termali

9 Selinunte Sismicità elice 1968

10 Caratterizzazione del sottosuolo - dati utilizzati

11 Sicilia Occid. dati geologici di superficie

12 Dati di pozzo Oil Wells

13 Dati di pozzo Oil Wells

14 Dati di pozzo Oil Wells

15 Dati di pozzo Oil Wells

16 Dati di pozzo Oil Wells

17 Dati di pozzo Contrada Triglia 1 T P T Acquiferi superficiali

18 Individuazione del potenziale serbatoio Tetto del serbatoio regionale

19 Individuazione del potenziale serbatoio Tetto del serbatoio regionale

20 Individuazione del potenziale serbatoio Tetto del serbatoio regionale Sorgenti termali Pozzi serbatoio Coperture

21 Individuazione del potenziale serbatoio

22 Ricostruzione del tetto del serbatoio - Profili Sismici Profili sismici forniti da ENI s.p.a

23 Ricostruzione del tetto del serbatoio Sezioni Geologiche Geological cross-sections Serbatoio geotermico regionale

24 Ricostruzione del tetto del serbatoio Sezioni Geologiche Geological cross-sections Serbatoio geotermico regionale

25 Tetto del serbatoio geotermico

26 Depth (m) Temperature al tetto del serbatoio geotermico

27 Geochimica dei fluidi Wells Thermal springs Mazara area

28 Geochimica dei fluidi Wells Thermal springs Mazara area

29 Geochimica dei fluidi Wells Thermal springs Mazara area

30 Geochimica dei fluidi Wells Thermal springs Mazara area

31 Evidenze isotopiche di una circolazione regionale δ 18 O della sorgente Acqua Pia è circa 6.7. Indicando una quota media di infiltrazione superiore a 600 m s.l.m. Inoltre il valore di Trizio 0.0 TU (err. ± 0.4) misurato da Fancelli et al. (1991) indica un tempo medio di residenza nell acquifero superiore a 50 anni

32 Misure di temperatura in pozzo Temperature vs. Profondità nel serbatoio Pozzo Contrada Triglia Pozzo Gazzera Le misure disponibili indicano un aumento delle temperature da C fino a C Un gradiente di circa 10 C km -1 è stato osservato sia nelle parti vicine che in quelle lontane dalle zone di ricarica Questi dati indicano un serbatoio esteso a scala regionale con una significativa circolazione convettiva al suo interno

33 Livelli piezometrici Le quote di emergenza delle sorgenti termali, i livelli piezometrici misurati in pozzo e le misure della pressione di strato, indicano valori di carico idraulico uniformi e compresi tra 40 e 60 m a.s.l.

34 In sintesi Anche in presenza di un così complesso contesto geologico-strutturale è possibile immaginare un serbatoio geotermico esteso a scala regionale almeno localmente, processi di convezione termica possono interessare il serbatoio carbonatico profondo gradiente omogeneo di temperatura nel serbatoio di circa 10 C/km e una temperatura che aumenta allontanandosi dalle zone di affioramento dei carbonati mesozoici (da a to 100 C)

35 Valutazione profonda del potenziale geotermico nella Regione Sicilia

36 Obiettivi della valutazione del potenziale regionale in VIGOR Valutare e quantificare il potenziale energetico profondo (> 1km) utilizzabile per diverse tecnologie Fornire uno strumento di conoscenza utile alle amministrazioni locali, progettisti, imprenditori, investitori, compagnie assicurative, per la pianificazione di impianti e l individuazione delle opportunità e criticità in funzione delle peculiarità territoriali

37 Potenziale Geotermico: fattori in gioco Fisici e Geologici (es. distribuzione della temperatura, porosità, permeabilità, circolazione, caratteristiche del serbatoio,...) Tecnologici (es. tipo di applicazione, efficienza elettrica, perforazione,...) Economici (es. prezzo energia, costi O&M, capitale da investire,...) Altri (es. normative, accettazione e limiti? social constraints, politiche energetiche nazionali, limitazioni ambientali,...) Aumento della difficoltà con l'aumentare della scala d'indagine Dipartimento Terra e Ambiente

38 VIGOR ThermoGIS Valutazione della risorsa del principale acquifero regionale per la produzione di energia elettrica, utilizzo del calore e cogenerazione VIGOR ThermoGIS non può e non vuole sostituire l'approccio dell'esplorazione geologica VIGOR ThermoGIS può essere utilizzato per individuare l'area su cui effettuare l'esplorazione geologica

39 VIGOR ThermoGIS VIGOR ThermoGIS utilizza set di dati sia in 2D sia in 3D I dati in ingresso sono il risultato di un lavoro congiunto di team di specialisti: geologi, idro-geologi, geo-chimici, geofisici,... Utilizza il metodo del Volume Include simulazioni Montecarlo per considerare gli effetti dell'incertezza dei parametri idraulici Mappe in output: mappe di varie profondità, potenziale tecnico per la produzione di energia elettrica e per gli usi diretti del calore

40 VIGOR ThermoGIS Il sottosuolo è rappresentato da un voxet 3D La risoluzione orizzontale è di 1000 m mentre la risoluzione verticale è di 100 m Data input: Caratteristiche Geometriche del serbatoio (top, base sotto il livello del mare) Modello di distribuzione della Temperature (voxet temperatura) Permeabilità del reservoir (md) Temperatura media dell'aria ( C) Parametri: o o o o Reservoir (es. capacità termica roccia, densità roccia, capacità termica acqua,..) Doublet (e.g. distanza pozzi, ) Temperatura di produzione e di reinizione applicazione Economici (es. well cost scaling, O&M, fiscali,...)

41 Dipartimento Terra e Ambiente VIGOR ThermoGIS

42 @ m Distribuzione delle Temperature m TEMPERATURA IN SUPERFICIE TOP SERBATOIO DISTRIBUZIONE DELLA TEMPERATURA IN 4000 m GRADIENTE 5000 m Il calcolo del potenziale utilizza in input il modello termico realizzato, dalla superficie topografica fino a 5km di profondità (s.l.m.) T ( C) < > 250

43 T ( C) < > 250

44 Calore in posto Il calore in posto (HIP) è calcolato come l energia termica disponibile nel sottosuolo (serbatoio). Il calcolo per ogni unità di volume della griglia è dato da: HIP [ PJ ] V 15 c T T 10 rock o HIP (PJ) < > 2000

45 Dalla Capacità Teorica al Potenziale Tecnico Teorico Energia elettrica (Impianto binario) Temperatura minima 120 C Temperature di re-iniezione 97 C TP (MW/km2) < > 500 La capacità teorica (TC) è il calore in posto utilizzato dall applicazione e dipende dall efficienza (η) e dalla temperatura di reiniezione. Il potenziale tecnico (TP) indica l energia geotermica estraibile attesa [MW/km2] assumendo che la risorsa sarà utilizzata per un periodo di 30 anni.

46 Dalla Capacità Teorica al Potenziale Tecnico Teorico Teleriscaldamento -raffrescamento Temperatura minima 80 C Temperature re-iniezione 40 C TP (MW) < > 500

47 Mappe di valutazione del potenziale e fabbisogno energetico in VIGOR Confronto tra richiesta energetica (elettrica e termica) e la risorsa potenzialmente utilizzabile I risultati ottenuti sono utili per pianificare e sviluppare applicazioni geotermiche a scala regionale VIGOR ThermoGIS può essere utilizzato per focalizzare l esplorazione geotermica

48 Esempi di utilizzo in Europa Production/ Flow rates (L/s) Well depth (m) Aquifer Thermal injection T ( C) Prod./inj. power (MW) Altheim (Austria) 106/65 ca. 50/46 2,300/2,165 Upper Malm 11.5 Bad Blumau (Austria) Bad Waltersdorf (Austria) Geinberg (Austria) 110/50 ca. 80/30 2,843/2,583 Upper Malm /55 NA/17 1,400/1,061 Upper Malm /35 ND/25 2,225/NA Upper Malm 7.8 Simbach Braunau (Austria) 81/nd 74/30 2,200/1,848 Upper Malm 9.3 Paris Basin (France) Riehen (Switzerland) Erding (Germany) Pullach (Germany) 50-85/ca /ND 1,400 2,000/900 2, / /ND 1,547/1,247 Dogger Upper Muschelkalk 65/nd 55/ND 2,350/2,060 Upper Malm 8 107/nd 50/ND 3,443/3,370 Upper Malm 6 Riem (Germany) 93/ca /ND 2,746/3,020 Upper Malm 9 Unterföhring (Germany) 86/nd 50/ND 2,512/2,120 Upper Malm ND Unterhaching (Germany) 123/nd 150/ND 3,346/3,590 Upper Malm 40 Unterschleissheim (Germany) 81/nd 90/ND 1,960/2,000 Upper Malm 13 NA 3.6

49 LA GEOTERMIA: DALLE POLITICHE AD UN ECONOMIA POSSIBILE Il progetto VIGOR Valutazione del potenziale Geotermico nelle regioni della Convergenza 11 febbraio 2014, Grand Hotel delle Terme, Termini Imerese (PA) Domenico Montanari