La risorsa in Toscana e le possibili utilizzazioni

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1 IA E BASSA ENTALPIA GEOTERMICA : QUALI OPPORTUNITA PER I TERRITORI Arcidosso (Gr), Sala del Consiglio. Unione dei Comuni Montani Amiata Grossetana La risorsa in Toscana e le possibili utilizzazioni Prof. Alessandro Sbrana Energea Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Pisa

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3 Modellistica geologica 3D applicata alla geotermia I software di modellistica 3D permettono di integrare tutti i tipi di dati e le differenti discipline coinvolte nell'esplorazione geotermica in un unica piattaforma, visualizzando ed interpretando simultaneamente dati sia in 2D che in 3D, dati geologici, geofisici, log di pozzo, senza perdita dell'integrità dei dati. Questi dati possono essere elaborati e quindi editati al fine di ottenere una completa caratterizzazione dell area di studio. Attraverso l utilizzo di queste piattaforme è possibile ottenere dei modelli geologico - strutturali ad alta risoluzione del serbatoio geotermico. Il modello così creato rappresenta quindi una sintesi di tutti i dati geologici e geofisici presenti nell area di interesse.

4 I dati a disposizione utilizzati per la costruzione del modello 3D dei sistemi geotermici amiatini sono rappresentati da: carte e sezioni geologiche, schemi tettonici, modello digitale del terreno (DEM), dati di pozzo (stratigrafie, log di temperatura), andamento del substrato resistivo, sezioni sismiche interpretate. Altri dati che possono essere integrati all interno del software sono dati sismici, gravimetrici, magnetotellurica, log di pozzo (gamma-ray, litologia, resistività, log sonico, pressione ecc), permeabilità, porosità, analisi chimiche.

5 Superfici e faglie 10 km (esagerazione verticale 2x)

6 Celle 40 km 33 km (esagerazione verticale 2x)

7 Il modello 3D 10 km (esagerazione verticale 2x)

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10 Andamento del tetto del 1 serbatoio geotermico ubicato nei carbonati ed evaporiti della serie Toscana

11 T emperature al tetto del 1 s erbatoio geotermico

12 E x: E stato possibile estrapolare una stima dei volumi delle vulcaniti pari a 23 km3 Modello 3D dell edificio vulcanico

13 Simulazione numerica e caratterizzazione della risorsa: Obiettivi Perché è importante approntare modelli numerici per lo studio e la comprensione dei fenomeni di trasporto di massa ed energia nei serbatoi geotermici? Caratterizzazione della risorsa geotermica: set di dati fisici e geologici per la valutazione del potenziale geotermico e della sostenibilità dello sfruttamento Elaborazione di una opportuna strategia di produzione e reiniezione: set di parametri termofisici per la progettazione ottimizzata dell'impianto di produzione di energia

14 Realizzazione del modello numerico di un serbatoio geotermico Il modello deve essere sempre preceduto da una corretta interpretazione dell idrogeologia e della geocs trumento importantissimo per chi deve prendere decisioni operative per la produzione di energia da un certo campo geotermico. himica della zona di interesse. Fondamentale è la calibrazione del modello (di solito effettuata per lo stato imperturbato ) del sistema roccia-fluido. S uccessivamente si possono simulare diverse condizioni di s fruttamento ed individuare la più corretta s trategia di reiniezione.

15 TOUGH2 Transport Of Unsaturated Groundwater and Heat E arth S ciences Divis ion, Lawrence Berkeley National Laboratory University of California, Berkeley, California (Karsten Pruess et al.)

16 Fasi di elaborazione di un modello numerico Modello geometrico a blocchi, scelta delle dimensioni delle celle in base al modello concettuale x = 1000 m y = 500 m z = 200 m 8000 m 4500 m x = 500 m y = 500 m z = 200 m m x = 2000 m y = 1000 m z = 200 m

17 Parametri termofisici principali riferiti alle formazioni rocciose del reservoir: densità, porosità, permeabilità (eventualmente direzionale, se disponibile), conducibilità termica, calore specifico Parametri termofisici principali riferiti al fluido geotermico: densità, conducibilità termica, calore specifico, sostanze disciolte

18 Simulazione dello stato naturale imperturbato (stazionario)

19 Simulazione dello stato naturale imperturbato (stazionario) Sezione rappresentative dell'andamento delle isoterme nel sottosuolo

20 Simulazione dello stato naturale imperturbato (stazionario)

21 Simulazione dello stato naturale imperturbato (stazionario)

22 Simulazione di uno scenario di sfruttamento di un serbatoio geotermico (50 anni) Portata 50 l/s fluido estratto-reiniettato 0 anni

23 7 anni 3.5 anni

24 15 anni 10 anni

25 30 anni 20 anni

26 50 anni 45 anni

27 Simulazione di uno scenario di sfruttamento di un serbatoio geotermico (50 anni) Portata 50 l/s fluido estratto-reiniettato

28 1 anno

29 10 anni

30 25 anni

31 50 anni

32 PERMESSI DI RICERCA NELLA REGIONE TOSCANA

33 PERMESSO DI RICERCA FINALIZZATO ALLA SPERIMENTAZIONE DI UN IMPIANTO PILOTA GEOTERMOELETTRICO LUCIGNANO

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38 Carta del tetto del potenziale serbatoio (m s.l.m.) tratto da Atlante delle Risorse Geotermiche nella Comunità Europea

39 Carta del flusso di calore (mw/m2).

40 Carta delle temperature al tetto del potenziale serbatoio ( C) (dati tratti da: Inventario delle risorse geotermiche nazionali, ENEL-ENI-AGIP-CNR-ENEA, Ministero dell'industria, del Commercio e dell'artigianato, 1987).

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45 DRAWING IS PRELIMINARY AND SUBJECT TO FINAL DESIGN. LOADS AND EQUIPMENT SIZE ARE ONLY FOR ORIENTATION AND SHALL BE DETERMINED DURING DETAILED DESIGN. TYPICAL LAYOUT AIR COOLED OEC

46 DRAWING IS PRELIMINARY AND SUBJECT TO FINAL DESIGN. LOADS AND EQUIPMENT SIZE ARE ONLY FOR ORIENTATION AND SHALL BE DETERMINED DURING DETAILED DESIGN. TYPICAL LAYOUT AIR COOLED OEC

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51 GSHP a circuito aperto

52 GSHP a circuito chiuso