Centro d Eccellenza per la Geotermia di Larderello WORKSHOP GLI USI TERMICI DELLE ENERGIE RINNOVABILI Roma, 11 novembre 2009 Gli usi termici dell energiaenergia geotermica Fausto Batini
Primi usi termici dell energia geotermica nel 1817 un piccolo gruppo di imprenditori i fondò la prima attività ità produttiva geotermica iniziando ad estrarre acido borico, per evaporazione, dalle acque dei numerosi lagoni geotermici presenti nella zona di Larderello.
La nascita dell industria geotermica a Larderello Nel 1904 fu condotto il primo esperimento e di generazione elettrica e nel 1916 divenne operativo il primo impianto commerciale per la generazione di energia elettrica: Larderello 1 (3x3000kW a ciclo indiretto).
Utilizzazione delle risorse geotermiche Ventilatori Acqua calda domestica Riscaldamento serre Processi rameici Centrali elettriche a ciclo binario Terme Piscine Pannelli Scioglimento neve Pompe di calore Radiatori /Lamine radianti Allevamento animali Processi alimentari Riscaldamento del suolo ed acquacoltura Digestione fango Aria condizionata Lavorazione foraggio Essiccazione vegetali Lisciviazione ( oro ) Lavorazione aggregati cementizi Recupero petrolio Lavaggio lana Essiccatura tessuti Estrazione chimica Tappenes Centrali elettriche convenzionali Fabbrica di polpa e carta Temperatura ( C ) 0 20 40 60 80 100 120 140 200 350
Schema concettuale di un campo geotermico Vapordotto Sorgenti termali Centrale Pozzi di produzione Impianto di perforazione Pozzo si reiniezione e e Acqua meteorica Falda acquifera Rocce impermebili c Spessore 500 2000 m Serbatoio Rocce porose e fratturate Spessore : 500 1500 m Temp. = 150 300 C Sorgente di calore Rocce fuse o parzialmente fuse Profondità 5-10 Km. T > 600-700 C
Impianti geotermici per generazione di energia elettrica Impianti a vapore secco Impianti a fluido bifase Impianti a ciclo binario Emissioni nulle
Impianti geotermici per cogenerazione di energia elettrica e termica Scambiatore di a fascio tubiero Scambiatore di calore a piastre
Usi diretti del calore
Pompe di calore geotermiche Un impianto geotermico a bassa temperatura è costituito da una pompa di calore ed uno scambiatore geotermico che: durante l inverno, estraggono calore dal sottosuolo per cederlo all edificio, durante l estate, smaltiscono nel sottosuolo il calore sottratto all edificio Impianto a sonde verticali Impianto a sonde orizzontali Pompaggio acqua di falda
Trasferimento di calore nei sistemi a pompe di calore geotermiche
Usi termici della geotermia in Italia (2008) TJ/anno 2565 Teleriscaldamento 190 Usi industriali ed agro-alimentari 1235 1520 2565 950. Serre Itticultura Balneoterapia Pompe di calore Potenza termica totale installata Energia termica complessivamente usata Risparmio annuo TEP 800 MWt 9500 TJ/anno 2. 475 MTEP CO2 evitata 74 000 t/anno (dati UGI)
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 711 MW 5036 GWh Calore distribuito 235 Tcal CO2 evitata 3,4 Mt TEP evitati i 113TEP 1.13. Usi diretti Potenza termica totale installata 650MWt Larderello Energia termica complessivamente 8000 TJ/anno usata Fattore medio annuo di utilizzazione 39% Monte Amiata Risparmio annuo TEP 192000 TEP Per gli usi diretti Il censimento degli usi diretti risulta tuttora difficoltoso a causa della mancanza di regole condivise per la classificazione :
APPLICAZIONI INDUSTRIALI ED AGRO-ALIMENTARI Arcadia Azienda CO2 Uso Addetti Risparmio Annuo Evitata CH4 (metri Tonnellate/ TEP cubi) anno Alimentari: Allevamento di Maiale di razza Cinta Senese e preparazione di alimenti biologici da essa derivati 10 1 845 2 Azienda agricola La Guardiania Serricultura:produzione di piante ornamentali e primizie 10 78 104.393 243 Isolver Usi Industriali: Azienda Metalmeccanica 40 15 20.000 47 SCL_Società Società Chimica Larderello Usi Industriali: Produzione di acido borico ad alta purezza e altri prodoti borati 50 1.533 2.044.388 4.753 Floramiata SpA La Boracifera Srl Serricoltura: Produzione di Piante ornamentali e primizie Serricoltura: Produzione di Piante ornamentali e primizie. 100.000 Piante all'anno 250 10.950 14.600.000 33.945 10 884 1.178.699 2.741 Le Serre (Parvus Flos) Serricoltura: Produzione di Piante ornamentali e primizie. 210.000 piante ornamentali 100.000 000 vasetti di Basilico 28 751 1.001.554 2.328 all'anno Az.Agricola San Martino Azienda Casearia: 40.000 Forme Pecorino e 20.000 Ricotte all'anno 12 50 66.655 138 TOTALE USI DIRETTI 390 14.183 18.911.296 44.197
TELERISCALDAMENTO Utenze Servite Consumo Risparmio Annuo CO2 Evitata Comune N Metri cubi Gcal/anno TEP CH4 (metri cubi) Tonnellate/anno CASTELNUOVO VC 1.097 291.681 26.914 2.691 3.588.459 8.344 POMARANCE 2.020 584.444 34.376 3.437 4.583.514 10.657 MONTEROTONDO MARITTIMO 399 102.524 8.917 892 1.188.967 2.764 SANTA FIORA 1.700 400.000000 27.000 2.700 3.600.000 000 8.370 TOTALE TOSCANA 5.216 1.378.649 97.207 9.720 12.960.940 30.135
USI AGRO ALIMENTARI Produzione di formaggio Produzione di salumi
SERRICULTURA
Potenziale di sviluppo Mondo Europa TJ/yr 6.000.000 5.000.000 4.000.000 3.000.000 2.000.000 1.000.000 Total Geo. Heat Pumps Direct Use MW Wth 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Geothermal - Direct uses in EU-27 Installed capacity 0 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 Fonte IGA 0 2000 Fonte EGEC 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 (est.) 2010(est.) Stime di crescita in Italia al 2020 (Fonte UGI) 6,000 (MWt) 75,000 (TJ/y)
COSTI D INVESTIMENTO I costi d investimento relativi all installazione di impianti variano in funzione delle caratteristiche della risorsa geotermica e dal tipo di impianto. Heating and Cooling Costs 2007 Average Costs reduction by 2030 Range( /MWh) ( /MWh) (% 2005 costs) Geothermal District Heating 40 to 80 50-5 Shallow geothermal Heating only 10,8 to 320 19-9 Shallow Heating and Cooling 7,2 to 270 61-8 Nel caso di un sistema a PCG il costo d investimento è normalmente il 20-40% più alto rispetto ad un sistema convenzionale di climatizzazione. Tuttavia, a fronte di costi d installazione maggiori, i costi di gestione di questi sistemi di climatizzazione rispetto a quelli tradizionali sono nettamente più bassi. Nel caso in cui un impianto a PCG sia utilizzato sia per il riscaldamento che per il raffrescamento, il tempo di ritorno dell investimento può variare da 3 a 5 anni; il costo d investimento specifico per un sistema a sonde verticali è stimato sui 3.000-6.000 Euro per un abitato di 100 m2 tramite un pozzo di meno di 100 m di profondità. La vita media delle pompe di calore geotermiche è di circa 40.000000 ore di funzionamento, corrispondente a circa 20 anni.
Opportunità e ostacoli per lo sviluppo Opportunità Esistenza di abbondanti risorse ad media e bassa temperatura risorse sul territorio nazionale Ostacoli Elevati capitali a rischio durante la fase di esplorazione e mancanza di strumenti economico assicurativi per coprire eventuali insuccessii Ampie possibilità di impiego del Mancanza di un numero adeguato di calore caoegeoe geotermico in numerose eose imprese, con esperienza e risorse attività industriali economiche idonee, a stimolare lo sviluppo di nuovi progetti geotermici Mercato potenzialmente elevato per le pompe di calore geotermiche Inadeguata divulgazione / diffusione delle conoscenze sul potenziale utilizzo della risorse geotermiche
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 i degli obiettivi i posti dalla direttiva europea Climate Action & Renewable Energy Package. Le risorse geotermiche utilizzabili per produzione di energia termica sono molto abbondanti e tecnologie attualmente t disponibiliibili per la loro applicazione i nei processi industriali, i agro-alimentari i e nel riscaldamento/raffrescamento di abitazioni possono essere considerate mature, anche se non sono ampiamente impiegate in molti paesi. Per l utilizzazione ottimale del calore geotermico si realizzano generalmente sistemi a cascata utilizzando il calore residuo del fluido scaricato dall impianto posto a montn impianti a decrescente richiesta termica. Sono anche possibili soluzioni impiantistiche che prevedano l uso combinato di energia geotermica e altre fonti rinnovabili (solare, biomasse) Idonei strumenti finanziari e normativi devono essere adottati per favorire gli investimenti anche delle piccole-medie industrie e dare così un impulso allo sviluppo di nuovi progetti E necessaria l attuazione di iniziative per promuovere l uso dell energia geotermica, che tra le energie rinnovabili, è l unica in grado di fornire un livello di produzione costante tutto l anno non essendo condizionata da fattori esterni come invece avviene per l energia solare ed eolica
Centro d Eccellenza per la Geotermia di Larderello Grazie per l'attenzione CEGL Centro d Eccellenza per la Geotermia di Larderello Via G. Carducci, 4 56044 Larderello (Pi) Tel. 058867856 www.cegl.it