Gli sviluppi della geotermia

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1 Centro d Eccellenza d per la Geotermia di Larderello Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili" Firenze 3 luglio 2009 Casi di eccellenza nel campo delle energie rinnovabili Gli sviluppi della geotermia Fausto Batini

2 Temi trattati nella relazione Cenni sui sistemi geotermici L energia geotermica nel mondo Scenari di sviluppo dell energia geotermia in Italia Opportunità e sfide per la sostenibilità della geotermia Conclusioni

3 La nascita dell industria geotermica a Larderello Fino a due secoli fa Larderello era un luogo che poteva assomigliare alla porta d accesso d agli inferi... nel 1817 un piccolo gruppo di imprenditori fondò la prima attività produttiva geotermica iniziando ad estrarre acido borico, per evaporazione, dalle acque dei numerosi lagoni geotermici presenti nella zona di Larderello.

4 La nascita dell industria geotermica a Larderello Nel 1904 fu condotto il primo esperimento di generazione elettrica e nel 1916 divenne operativo il primo impianto commerciale per la generazione di energia elettrica: Larderello 1 (3x3000kW a ciclo indiretto).

5 Schema concettuale di un campo geotermico Centrale Vapordotto Pozzi di produzione Impianto di perforazione Sorgenti termali Pozzo si reiniezione Acqua meteorica Falda acquifera Rocce impermebili c Spessore m Serbatoio Rocce porose e fratturate Spessore : m Temp. = C Sorgente di calore Rocce fuse o parzialmente fuse Profondità 5-10 Km. T > C

6 Tecnologie per l utilizzo delle risorse geotermiche! "# "# $ %! &' ' $ ) ( $ *'& +' " (

7 Impianto a vapore secco

8 Impianto a doppio flash

9 Impianto binario

10 Usi diretti del calore

11 Pompe di calore geotermiche Ciclo invernale: Il calore assorbito dal terreno utilizzato per riscaldare l edificio Ciclo estivo: Il calore estratto dall edificio viene ceduto al terreno

12 Nuove frontiere: Enhanced Geothermal Systems Ci sono vari progetti di Ricerca e Sviluppo in corso: Il progetto europeo EGS Pilot Plant a Soultz-sous-Forêts (Francia), attivo dal Attualmente è presente un impianto di generazione elettrica (1.5 MWe) che utilizza la risorsa geotermica a 200 C. Altri progetti realizzati in Europa (Austria, Germania) Australia: una attività di larga scala è attualmente in corso: 19 compagnie attive in 140 concessioni (67000 km 2 in 4 stati), 650 milioni di USD USA _ DOE sta finanziando vari progetti Gli Enhanced Geothermal Systems, nonostante siano ancora a livello sperimentale, rappresentano una grande opportunità di sviluppo per la geotermia nel medio- lungo periodo

13 Nuove frontiere: Fluidi supercritici e sistemi magmatici Un fluido supercritico è caratterizzato da temperature e pressioni molto alte tali da permettergli un comportamento tipico sia di un liquido che di un gas. La temperatura e la pressione necessarie per raggiungere lo stato supercritico dipendono dalle caratteristiche del fluido. L acqua raggiunge lo stato supercritico quando la sua pressione e la sua temperatura superano rispettivamente atm e C.. In Islanda è stato avviato un progetto pilota per verificare la fattibilità di reperire ed utilizzare fluidi supercritici (Iceland Deep Drilling Project). Pozzi geotermici convenzionali Temperatura 235 C C Pozzi supercritici Pressione 30 bar bar Flusso volumetrico 0.67 m 3 /s 0.67 m 3 /s Potenza elettrica Circa 5 MWe Circa 50 MWe

14 Valore generato dai progetti geotermici Generazione elettrica Sottoprodotti (calore, acqua, sostanze chimiche) Utilizzo del calore residuo Estrazione di sostanze chimiche CDM Un progetto geotermico può produrre un ritorno economico attraverso la vendita dell energia elettrica generata e dei sottoprodotti nel refluo di processo: calore, acqua e specie chimiche, nonché sottoforma di CDM

15 Potenza geotermoelettrica installata nel mondo (2007) La potenza totale installata è pari a 9732 MW (8590 MW effettivi) In Italia 810 MW (711 MW effettivi) installati 5570 GWh/anno. generati Fonte: IGA 2008

16 Esplorazione geotermica in Italia Mappa delle temperatura a 3000 m di profondità Potenziali aree di interesse (In parte esplorate nel corso degli anni 80)

17 La geotermia in Italia Produzione di energia elettrica La Toscana è l unica regione italiana che utilizza le risorse geotermiche per produzione di energia elettrica con 31 impianti geotermici tradizionali in servizio, alcuni dotati di tecnologia AMIS per abbattimento dei H 2 S e Hg Potenza elettrica netta Generazione netta Calore distribuito CO2 evitata TEP evitati 711 MW 5036 GWh 235 Tcal 3,4 Mt 1.13 TEP. Usi diretti Larderello Potenza termica totale installata 650MWt Energia termica complessivamente usata 8000 TJ/anno Fattore medio annuo di utilizzazione 39% Monte Amiata Risparmio annuo TEP TEP Per gli usi diretti Il censimento degli usi diretti risulta tuttora difficoltoso a causa della mancanza di regole condivise per la classificazione :

18 Lo scenario geotermico mondiale 45,6 %-, & *!67 86*9!:$& 6.:$*, -$ '. %/ )0 - $,12 ' %/ ,5 %-,2 *&7 %/ 42;. $ & * <:! =: & ) 5 *, >&, $3 %-,2 %/!"!! #$ %! &'(( &)* % + &((, % -,5( +8 %/?$3 * 6 : 8 2&@ A*&,2 '. %/ *. /0* 1) 2 3 &*& 18

19 Previsioni di crescita dell energia geotermica a livello mondiale E possibile produrre più dell 8.3% della produzione elettrica totale, fornendo energia elettrica al 17% della popolazione mondiale 39 paesi (principalmente localizzati in Africa, America Centrale, Sud-America, Pacifico) potrebbero essere totalmente alimentati dall energia geotermica Capacity (GW) GW TWh/yr Electricity production (TWh/y) TJ/yr Total Geo. Heat Pumps Direct Use

20 Sviluppi futuri: Risorse idrotermali nascoste Si tratta di sistemi geotermici che non presentano manifestazioni naturali superficiali MW Temperatura a 5 km di profondità Temperatura a 6 km di profondità Lo sviluppo di metodologie in grado di localizzare queste risorse avrebbe un ritorno economico importante

21 Fonti rinnovabili: Confronto tra le performance A fronte di costi di investimento più elevati rispetto alle altre forme di energia rinnovabili, la geotermia garantisce una produzione costante durante tutto l anno con un fattore di capacità prossimo ad 1 10 MW geotermici equivalgono a MW eolici 21

22 Le attività del CEGL: Analisi di fattibilità di progetti geotermici 0.4 %/ 0.3 MODELLO GEOLOGICO MODELLO TERMO- FLUIDODINAMICO Valutazione del potenziale e ubicazione pozzi Sostenibilita economica 91: ' -545%2 3-1 (,5-5 Valutazione del rischio Sostenibilità ambientale

23 Climate Action & Renewable Energy Package Il Climate Action & Renewable Energy Package ha fissato obiettivi ambiziosi per il 2020: diminuzione dei gas serra almeno del 20% rispetto ai livelli rilevati nel 1990 (30% se gli altri paesi industrializzati si dessero obiettivi simili) crescita nell uso delle energie rinnovabili (geotermia, eolico, solare, biomasse,ecc...) finalizzata a raggiungere il 20% dell energia totale prodotta diminuzione del 20% del consumo di energia, migliorando l efficienza energetica La Regione Toscana, come molte altre Amministrazioni Regionali, ha fissato obiettivi regionali volti a contribuire all agenda nazionale. 23

24 Tendenze ed evoluzione del mercato geotermico italiano Stima UGI: Potenza elettrica 810 MW at MW aggiuntivi entro il 2020 Usi diretti: 650 MW nel 2007, MW nel

25 La geotermia nel Piano Energetico della Regione Toscana Potenza netta installata al 2005 Obiettivi Aggiuntivi al 2020 Potenza netta al 2020 Produzione annua al 2005 Produzione annua aggiuntiva Produzione annua al 2020 ktep risparmiati al MWe 200 MWe 910 MWe 5300 GWe 1600 GWe 6900 GWe 1523 ktep Per quanto riguarda la produzione elettrica viene fatto riferimento al piano industriale di ENEL L obiettivo negli usi diretti per le applicazioni domestiche è di ottenere un risparmio pari a 18 ktep entro il 2020 non ci sono obiettivi fissati relativamente agli usi diretti per applicazioni industriali, anche a causa dell assenza di una specifica regolamentazione 25

26 Opportunità e ostacoli per lo sviluppo geotermico Opportunità Esistenza di abbondanti risorse ad alta, media e bassa temperatura risorse sul territorio regionale Elevata capacità di innovazione tecnologica grazie ai numerosi esperti geotermici ancora presenti nelle Università, Istituti di Ricerca ed industrie italiane. Ampie possibilità di impiego del calore geotermico in numerose attività industriali Mercato potenzialmente elevato per le pompe di calore geotermiche Ostacoli Impatto ambientale da mitigare con drastica riduzione delle emissioni aeriformi Elevati capitali a rischio durante la fase di esplorazione e mancanza di strumenti economico assicurativi per coprire eventuali insuccessi nella fase esplorativa Mancanza di un numero adeguato di imprese, con esperienza e risorse economiche idonee, a stimolare lo sviluppo di nuovi progetti geotermici Assenza di specifici percorsi universitari e post universitari per la formazione di esperti nel settore geotermico.

27 Innovazione tecnologica per lo sviluppo geotermico sostenibile Reiniezione totale ed emissioni zero negli impianti esistenti Microgenerazione, generazione ibrida e cogenerazione Adeguamento impiantistico delle centrali geotermiche tradizionali in modo da consentire la reiniezione totale dei fluidi geotermici esausti ai fini della rinnovabilità della risorsa e della sostenibilità ambientale Impiego di impianti innovativi di piccola taglia distribuiti sul territorio per produzione di energia elettrica e termica per valorizzare l impiego combinato delle risorse geotermiche a mediobassa entalpia e le biomasse Esplorazione di aree ad elevato potenziale geotermico Applicazioni del calore geotermico in processi industriali ed agro-alimentari Applicazione di avanzate tecnologie d indagine geofisica e di perforazione per valutare la fattibilità di nuovi progetti di sviluppo in aree ad elevato potenziale (es: area compresa tra Larderello e Monte Amiata) Analisi e sviluppo di soluzioni impiantistiche innovative per l impiego di calore geotermico in alternativa a combustibili fossili

28 Conclusioni L energia geotermica, al pari delle altre energie rinnovabili, rappresenta per il nostro Paese, e per la Toscana in particolare, una grande opportunità per la crescita socio-economica dei territori e per il raggiungimento degli obiettivi posti dalla direttiva europea Climate Action & Renewable Energy Package. Sono però necessarie attuare un piano d azione coordinato che comprenda: lo sviluppo ed applicazione di nuove tecnologie che possano minimizzare l impatto sull ambiente ed utilizzare in maniera sostenibile le risorse l adozione di idonei strumenti finanziari e normativi che favoriscano gli investimenti anche delle piccole-medie industrie e dare così un impulso allo sviluppo di nuovi progetti

29 INTERNATIONAL WORKSHOP GEOTHERMAL ENERGY DEVELOPMENT Opportunities and challenges September 3 rd and 4 th, 2009 Teatro dei Coraggiosi - Pomarance Consultare il sito web per ulteriori informazioni sul programma e per modalità di iscrizione e sponsorizzazione

30 Centro d Eccellenza d per la Geotermia di Larderello Grazie per l'attenzione CEGL Centro d Eccellenza per la Geotermia di Larderello Via G. Carducci, Larderello (Pi) Tel