Napoli. Pozzuoli. Geotermia e rischio vulcanico ai Campi Flegrei. G. Chiodini INGV-Bologna

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1 Napoli Geotermia e rischio vulcanico ai Campi Flegrei G. Chiodini INGV-Bologna Pozzuoli

2 Premessa Le considerazioni che farò si riferiscono ad un utilizzo della geotermia per produzione di energia elettrica, cioè allo sfruttamento di fluidi ad alta temperatura (in genere T> 150 C) reperibili nel sottosuolo mediante la perforazione di pozzi profondi. Domanda C è una risorsa geotermica ai Campi Flegrei adatta alla produzione di energia elettrica?

3 C è una risorsa geotermica ai C.F adatta alla produzione di energia elettrica? : prime perforazioni profonde ai Flegrei

4 C è una risorsa geotermica ai C.F adatta alla produzione di energia elettrica? Perforazioni AGIP, anni AREA DI SAN VITO Temperature molto elevate (fino a più di 420 C a 3 km di profondità, pozzo SV1) Il pozzo SV1 risulta poco permeabile

5 C è una risorsa geotermica ai C.F adatta alla produzione di energia elettrica? Perforazioni AGIP, anni I livelli più caldi e profondi contengono liquidi molto salini di origine magmatica (Chiodini et al., 2015). Questi fluidi non sono adatti alla geotermia AREA DELLE MOFETE Temperature elevate Liquidi (brines) da media salinità fino a salinità molto elevate (~ 500g/l) nei livelli più caldi e profondi Viene valutato un potenziale elettrico di alcune decine di MW (Carella e Verdiani, 1984) Il progetto non diventa mai operativo

6 C è una risorsa geotermica ai C.F adatta alla produzione di energia elettrica? Il pozzo più recente: CFDDP (Bagnoli) AREA DI BAGNOLI Il pozzo CFDDP a m di profondità avrebbe trovato temperature di C. Tuttavia, tali temperature non sono affidabili in quanto il pozzo non era stato spurgato e risentiva ancora degli effetti delle trivellazioni (utilizzo di fluidi a bassa temperatura). Le temperature reali dovrebbe essere > 100 C

7 Domanda C è una risorsa geotermica ai Campi Flegrei adatta alla produzione di energia elettrica? Risposta Le perforazioni profonde dei Campi Flegrei indicano la presenza di fluidi a temperatura elevata adatti alla produzione di energia elettrica Esiste un altra evidenza del grande potenziale geotermico dei Campi Flegrei: la Solfatara di Pozzuoli

8 La Solfatara di Pozzuoli L energia termica rilasciata alla Solfatara durante gli ultimi30 anni è molto più grande : a) del flusso di calore conduttivo su tutta la caldera b) dell energia elastica rilasciata dai terremoti c) dell energia legata alla deformazione del terreno la Solfatara di Pozzuoli emette una grande quantità di fluidi vulcanici e di energia termica!

9 La Solfatara di Pozzuoli L energia termica rilasciata alla Solfatara durante gli ultimi30 anni è molto più grande : a) del flusso di calore conduttivo su tutta la caldera b) dell energia elastica rilasciata dai terremoti c) dell energia legata alla deformazione del terreno

10 La Solfatara di Pozzuoli L energia termica rilasciata alla Solfatara durante gli ultimi30 anni è molto più grande : a) del flusso di calore conduttivo su tutta la caldera b) dell energia elastica rilasciata dai terremoti c) dell energia legata alla deformazione del terreno A km deep subterranean gas plume is highlighted by a vertical Vs anomaly beneath Solfatara crater

11 La Solfatara di Pozzuoli: modello concettuale L energia termica rilasciata alla Solfatara durante gli ultimi30 anni è molto più grande : a) del flusso di calore conduttivo su tutta la caldera b) dell energia elastica rilasciata dai terremoti c) dell energia legata alla deformazione del terreno Solfatara (i) una zona profonda ( magmatic gas ), a 4 km di profondità (Vanorio et al., 2005), che fornisce al sistema gas mgmatici caldi; PTE e PS sono le due sorgenti di deformazione del terreno attive ai Campi Flegrei almeno dal (Amoruso et al., 2014) (ii) una parte più superficiale, ( hydrothermal reservoir ~ 2 km depth) dove i fluidi magmatici si miscelano, e vaporizzano, acque d origine meteorica formando il plume di gas nel sottosuolo della Solfatara.

12 La Solfatara di Pozzuoli: modello fisico-numerico

13 La Solfatara di Pozzuoli: modello fisico-numerico COMPUTATIONAL DOMAIN Cells: Running Time: 4000 anni Iniezione di fluidi magmatici

14 La Solfatara di Pozzuoli: modello fisico-numerico The heterogeneous model is based on the density tomography of Campi Flegrei. Density Porosity Permeability relations from published data of Campi Flegrei rocks and general considerations (Zamora et al., 1994; Vanorio et al., 2002; Giberti et al., 2006; Costa 2006)

15 La Solfatara di Pozzuoli: modello fisico-numerico Il modello ha permesso di investigare la struttura termica ed i flussi di fluidi (liquidi termali, gas) nel sottosuolo della caldera flegrea. plume di gas caldi Iniezione di fluidi magmatici Temperatura simulata alla profondità di 200 m sotto il livello del mare

16 La Solfatara di Pozzuoli: modello fisico-numerico Il modello ha permesso di investigare la struttura termica ed i flussi di fluidi (liquidi termali, gas) nel sottosuolo della caldera flegrea. La zona più calda dei Campi Flegrei è nel sottosuolo della Solfatara di Pozzuoli! measured simulated Confronto fra le temperature misurate della falda freatica e quelle simulate (profondità di 10 m sotto il livello del mare)

17 Domanda C è una risorsa geotermica ai Campi Flegrei adatta alla produzione di energia elettrica? Risposta Le perforazioni profonde dei Campi Flegrei indicano la presenza di fluidi a temperatura elevata adatti alla produzione di energia elettrica Alla Solfatara di Pozzuoli, il sistema vulcanico flegreo emette naturalmente una quantità di energia termica compatibile con la presenza di una grande risorsa geotermica

18 Domanda Quali sono le criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei?

19 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei La Geotermia è normalmente sviluppata in aree scarsamente popolate: es. the Gayser (California)

20 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei La Geotermia è normalmente sviluppata in aree scarsamente popolate: es. Reykjanes (Islanda)

21 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei La Geotermia è normalmente sviluppata in aree scarsamente popolate: es. Larderello (Toscana)

22 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei La Geotermia è normalmente sviluppata in aree scarsamente popolate: Campi Flegrei?

23 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei Area progetto Scarfoglio Napoli Pozzuoli... A difficulty in developing the area is due to the fact that it is highly inhabited and therefore enviromental constraints are very heavy... (Carella, 1985)

24 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei Rischio Vulcanico Napoli A seguito di crisi bradisismiche (ovvero crisi vulcaniche...): nel 1970 è stato evacuato il rione Terra di Pozzuoli; nel1983 sono state evacuate persone da Pozzuoli; e ora, quale è lo stato dei campi Flegrei? Pozzuoli

25 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano Napoli Redrawn from Del Gaudio et al., 2010 Una nuova fase di innalzamento è iniziata nel 2005 La caldera flegrea è interessata da un processo generale di innalzamento che dura da 64 anni. Gli episodi principali sono avvenuti nel 1950, e Pozzuoli

26 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano 2010

27 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano BG, BN

28 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano Nello studio di impatto ambientale del progetto Scarfoglio sono riportate considerazioni non rispondenti alla verità (documento SCA-006-SIA-00-A01).Anche questi calcoli trascurano però l osservazione più generale, supportata dall esperienza di circa 40 anni di fenomeni bradisismici, che gli strati più superficiali (almeno i primi 1-2 km) sono sostanzialmente asismici... Area progetto Scarfoglio

29 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano

30 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano mixing Episode of magma degassing Pressurization

31 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano episodi di degassamento magmatico. Le quantità di fluido coinvolte sono simili a quelle rilasciate durante eruzioni di piccolo-media grandezza; - Dopo il 2000, le quantità di fluidi magmatici iniettati nel sistema stanno aumentando (nota: il processo è ancora in corso)

32 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano 2013 Aiuppa, A., G. Tamburello, R. Di Napoli, C. Cardellini, G. Chiodini, G. Giudice, F. Grassa, and M. Pedone (2013), First observations of the fumarolic gas output from a restless caldera: Implications for the current period of unrest ( ) at Campi Flegrei, Geochem. Geophys. Geosyst., 14, , doi: /ggge Le fumarole della Solfatara e di Pisciarelli emettono tanta CO 2 quanto Stromboli, un vulcano perennemente in eruzione. Il progetto Scarfoglio prevede la perforazione di pozzi a poche centinaia di metri da queste fumarole!

33 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano A partire dal 1998 i flussi diffuse di CO 2 dal suolo sono misurati nella zona della Solfatara- Pisciarelli (27 campagne, ognuna di 400 to 500 misure, metodo: Accumulation chamber ). Sommando il flusso delle fumarole (Aiuppa et al., 2013) al degassamento diffuso dal suolo, la CO2 totale rilasciata dal cratere della Solfatara e dintorni è di circa ton al giorno

34 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano In totale nel gennaio del 2015 l'area emetteva ton di CO2 al giorno che è una quantità che colloca la struttura di degassamento della Solfatara-Pisciarelli all'ottavo posto fra i vulcani misurati della Terra. La perforazione dei pozzi geotermici e la realizzazione della centrale costituirebbero probabilmente una 'prima' a livello mondiale di tali impianti all'interno di una struttura vulcanica così attiva. Sicuramente sarebbe la prima con tali caratteristiche di elevato degassamento ubicata così vicina ad una zona abitata. Sommando il flusso delle fumarole (Aiuppa et al., 2013) al degassamento diffuso dal suolo, la CO2 totale rilasciata dal cratere della Solfatara e dintorni è di circa ton al giorno La struttura di degassamento della Solfatara-Pisciarelli, all interno della quale è prevista la realizzazione dell impianto geotermico pilota, rilascia naturalmente una quantità di CO 2 che è quattro volte più elevata di quella rilasciata da tutti gli impianti geotermici dell Islanda! Il progetto Scarfoglio non considera la possibilità (molto probabile) che i pozzi estrarranno gas (CO 2 ) piuttosto che acqua calda. Che fine farà il gas estratto? verrà re-iniettato?

35 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei Le perforazioni devono essere eseguite con molta cautela e adottando tutti gli accorgimenti necessari quando c è il rischio di incontrare tasche di gas in pressione.

36 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano Nel progetto Scarfoglio queste forti variazioni avvenute a Pisciarelli (ubicato vicino alle perforazioni) non sono considerate. Per l attività fumarolica il rapporto si riferisce ad un periodo precedente le variazioni (2005). Sembra quasi si voglia nascondere quanto sta succedendo a Pisciarelli!

37 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano deformation episodes of short period : episodi di degassamento magmatico 2. accelerating trend : riscaldamento del sistema 2012 Una fase di accelerazione delle deformazioni ha caratterizzato 2011 le fasi pre-eruttive di altre caldere (Rabaul, 2010 Sierra Negra)!

38 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano ??

39 Criticità di un eventuale sfruttamento geotermico dei Campi Flegrei I segni recenti di risveglio del vulcano Il picco anomalo nelle deformazioni osservato nel periodo viene interpretato come l effetto dell intrusione di magma a basse profondità (3 km) Il progetto Scarfoglio prevede la perforazione di pozzi in zone adiacenti alla ipotizzata intrusione magmatica

40 Giugno 2015 ( Osservazioni Società Vulcano Solfatara, relazione Chiodini)...Senza entrare in altri dettagli, un rischio è certo: nell eventualità di attività freatica nella zona di Pisciarelli, e dintorni, (cioè emissioni violente di fluidi, colate di fango caldo, fino a vere e proprie esplosioni con formazione di crateri e lancio di detriti in aree adiacenti) e di aumento della sismicità rimarrà il dubbio legittimo sulle cause degli eventi. Fino ad ora tale fenomenologia è avvenuta in forma limitata (debole attività freatica nel solo sito di Pisciarelli, terremoti di bassa magnitudo), ma se un domani accadesse con maggiore intensità e/o in altre aree adiacenti, potrebbe risultare molto difficile stabilire se sarà dovuto all'evoluzione naturale del processo in corso o alla perturbazione del sistema indotta dalle perforazioni, dallo sfruttamento della risorsa o dalla re-iniezione di fluidi nel sottosuolo dell'area...

41 Ottobre 2015

42 Conclusioni La caldera dei Campi Flegrei è da 10 anni in una lunga fase di risveglio vulcanico Anche se i segnali geofisici sono al momento di intensità minore di quelli occorsi nelle crisi passate, questo nuovo unrest vulcanico deve essere considerato molto seriamente perchè i processi che lo controllano sono differenti da quelli che hanno causato la crisi del