ENERGIA GEOTERMICA UNA FONTE RINNOVABILE

di Salvatore Rondello

Dagli Etruschi a Larderello, passando per Dante Alighieri: la storia della geotermia deve tanto all'Italia. Le potenzialità del calore della Terra sono state utilizzate sin dalla Preistoria per trarne i più svariati benefici. Poi, dopo un lungo stop, all'inizio del Novecento un soffio di vapore ha acceso cinque lampadine.

L'etimologia greca del nome dice tutto: geō, Terra, e thermós, caldo. Il calore proveniente dal cuore della Terra sotto forma di vapore ha accompagnato l'uomo in tutto il suo cammino ed è stato sfruttato in tutte le possibili declinazioni: per riscaldarsi, per cucinare, per alimentare complessi termali. Nell'Ottocento subentrarono i primi utilizzi industriali dell'energia geotermica e all'inizio del Novecento si è anche riusciti a produrne energia elettrica.

Il rapporto tra l'uomo e l'energia della terra ha radici antichissime. Sin dalla Preistoria gli uomini hanno costruito i propri insediamenti vicino ad aree geotermiche attive per utilizzare i prodotti vulcanici, sfruttare il calore per cucinare e per godersi i benefici delle acque termali!

L'ombelico del mondo geotermico è stato fino agli anni Sessanta il piccolo comune di Larderello, che ha mantenuto il primato globale della produzione di energia geotermica fino a quando, negli anni '80, la tecnologia non si è diffusa su larga scala nel resto del mondo. Nell'ultimo decennio Paesi come Stati Uniti e Islanda hanno ottimizzato l'utilizzo dei fluidi geotermici, presenti in abbondanza nei rispettivi territori, sfruttandoli soprattutto per il riscaldamento domestico: il 95% delle case islandesi viene riscaldato direttamente con i vapori provenienti dal sottosuolo.

Secondo i dati del report IRENA 2019, il geotermico contribuisce alla capacità globale delle rinnovabili con 13 GW di energia verde. La diffusione della geotermia è meno capillare rispetto alle altre rinnovabili: non in tutti i territori è possibile trovare nel sottosuolo una grande quantità di calore convogliata nella stessa area. Ciò non ne preclude tuttavia le potenzialità: a seguito della COP21 (Conference of Parties) di Parigi 2015, è stata lanciata, con il benestare delle Nazioni Unite, la Global Geothermal Alliance, un'iniziativa per incentivare i Paesi del mondo con territorio geotermico a dare precedenza a questa risorsa rinnovabile per accelerare il processo di transizione energetica.

Una centrale geotermica convoglia il calore della Terra per trasformarlo in energia elettrica. In zone particolarmente favorevoli del nostro Pianeta, dove la crosta è più sottile e frastagliata, il “respiro” viene imbrigliato da un pozzo d'estrazione, profondo fino a 3.000 metri, che permette ai vapori naturali di risalire verso la superficie ed essere instradati alla turbina. La turbina trasforma l'energia cinetica del vapore ad alta pressione in un movimento meccanico, il quale, una volta trasferito ad un alternatore, diventa elettricità. La corrente viene quindi trasportata ad un trasformatore, che ne innalza la tensione e la distribuisce sulla rete.

Dopo esser stato utilizzato per attivare la turbina, il vapore viene incanalato verso un condensatore (o scambiatore di calore), il quale ne abbassa la temperatura e lo trasforma in acqua. Grazie ad una torre di raffreddamento, la temperatura dell'acqua viene ulteriormente abbassata.

A questo punto l'acqua fredda ha davanti a sé due strade: o viene utilizzata nel condensatore, dove contribuisce ad abbassare la temperatura del vapore, oppure viene iniettata nuovamente nel sottosuolo, dove si trasforma di nuovo in vapore per dare vita ad un altro ciclo di produzione creando nuova energia verde.

Sin dal 2006 un report del Massachusetts Institute of Technology evidenzia come il potenziale geotermico presente sulla Terra potrebbe fornire energia verde al pianeta per 4000 anni.

Giorno, notte, sole, pioggia: nessuna di queste situazioni influisce sull'esistenza dell'energia geotermica. Il calore della Terra è sempre pienamente disponibile.

Una volta realizzata, una centrale geotermica ha costi di gestione nettamente inferiori rispetto ad altre tecnologie.

Con impianti longevi, sicuri e affidabili, la geotermia ha sempre meno rischi e più potenzialità. È silenziosa, disponibile senza interruzioni, poco impattante sul paesaggio e versatile. Può servire anche per raffreddare e crea più occupazione di tutte le altre energie green.

Sotto i nostri piedi, a profondità di qualche chilometro al massimo, c'è una quantità di energia sufficiente a soddisfare, potenzialmente, il fabbisogno dell'umanità. È l'energia del calore della Terra. E anche se al momento ha ancora un ruolo marginale nel bilancio energetico mondiale, potrebbe diventare una delle protagoniste della transizione energetica verso l'uso di fonti green.

L'energia geotermica presenta molti più vantaggi rispetto alla maggior parte delle altre rinnovabili. Per esempio, rispetto ai tradizionali impianti termoelettrici alimentati da fonti fossili (per esempio carbone) permette di abbattere la produzione di anidride carbonica, di polveri sottili e di altre sostanze tossiche che provocano l'effetto serra e che, dunque, contribuiscono al cambiamento climatico. L'utilizzo dell'energia del sottosuolo, poi, consente di abbattere l'utilizzo dei combustibili fossili e di contribuire al raggiungimento dell'autosufficienza energetica. Quella geotermica è un'energia che va nella direzione dello sviluppo sostenibile, e inoltre è sostanzialmente gratuita una volta completata l'installazione dell'impianto. Senza dubbio, poi, la storia recente ci insegna che le prestazioni e l'efficienza degli impianti migliorano anno dopo anno.

Alcune caratteristiche della geotermia, a differenza di quelle raccontate fin qui, la distinguono rispetto alle altre energie rinnovabili come l'eolico, il solare e l'idroelettrico. Ci sono almeno dieci punti che dimostrano come il calore naturale del sottosuolo abbia una grande potenzialità per diventare protagonista del comparto energetico del futuro.

Oltre che illimitato all'atto pratico, come molte altre rinnovabili, il geotermico ha la caratteristica di essere disponibile sempre. Non risente dell'alternanza tra notte e giorno, e non dipende dalla stagione, dal clima o dalle condizioni meteorologiche come l'eolico ed il solare. In media un impianto geotermico produce per circa 8600 ore l'anno a differenza di un impianto solare dove la produzione media si attesta sulle 2000 ore l'anno. Pertanto possiamo definire il tasso di produzione dell'energia geotermica costante, almeno sul breve e medio periodo, e perciò più facilmente prevedibile e programmabile.

A differenza della maestosità ingombrante e di impatto ambientale delle pale eoliche e delle distese di pannelli fotovoltaici, al geotermico bastano spazi modesti. Che si tratti di un'installazione domestica o di un impianto su larga scala, la maggior parte dei componenti (inclusi gli scambiatori di calore) si trova interrata, mentre a livello di superficie resta ben poco. In casa la pompa di calore è grande come un elettrodomestico, mentre nei grandi impianti la parte più imponente sono le torri di raffreddamento, seguite dalle turbine. In alcuni casi gli impianti possono effettivamente avere un certo impatto visivo sul paesaggio, ma le più recenti soluzioni architettoniche limitano anche questo difetto.

Almeno mentre è in funzione a regime, il geotermico produce un rumore trascurabile e impercettibile. Durante la fase di realizzazione degli impianti, scavi inclusi, un certo rumore è inevitabile, ma una volta terminata la costruzione tutto tace. E questo vale sia per gli impianti a uso domestico sia all'esterno delle grandi centrali, che hanno al più qualche turbina in movimento.

I dati raccolti dal Gestore dei servizi energetici GSE dimostrano: a parità di potenza installata, il geotermico è il tipo di rinnovabile che determina la maggiore occupazione indotta. In termini quantitativi, si tratta di 34 posti di lavoro per megawatt installato, molto più dei 19 dell'eolico e dei 12 del fotovoltaico. Solo per un paese come l'Italia, una potenza installata di 2.000 gigawatt garantirebbe 4mila addetti impiegati stabilmente e altri 30mila posti, lasciando, tuttavia, ampi margini di competitività nei costi di produzione.

Come conseguenza dell'erogazione continua, l'energia geotermica può funzionare a pieno regime senza sosta (manutenzioni a parte). Vale a dire, l'energia effettivamente ricavata equivale alla potenza moltiplicata per le ore di utilizzo, a differenza degli impianti fotovoltaici, idroelettrici ed eolici che raramente operano alla massima capacità. A parità di potenza nominale, quindi, l'energia ricavata è maggiore.

Quella geotermica è un'energia che ottimizza le risorse. Da un lato gli impianti hanno componenti che possono essere recuperati e riutilizzati alla fine della vita dell'installazione. Dall'altro, durante il funzionamento, i flussi sono organizzati in modo da reimmettere in circolo, attraverso i vapordotti che alimentano gli impianti, il calore che non può essere sfruttato immediatamente, favorendo il risparmio.

Sia per un impianto domestico o su larga scala, la durata media della vita utile è molto lunga, e può arrivare fino a 80 o 100 anni. Rispetto a una caldaia domestica, che opera di solito per una quindicina d'anni, si tratta di una straordinaria longevità. L'assenza di combustioni, inoltre, scongiura il rischio di incendi, e l'ormai lunga esperienza maturata per questo genere di impianti ne garantisce un'ottima affidabilità.

Soprattutto per le applicazioni domestiche, un impianto geotermico non richiede manutenzioni specifiche. Dato che si tratta di un sistema a circuito chiuso, la pressione dei fluidi nelle tubature si mantiene da sé, e il numero di elementi elettrici e meccanici che possono avere un guasto è molto limitato.

Quando si parla di geotermia, si pensa anzitutto all'energia termica e al riscaldamento. Tuttavia, un impianto geotermico è predisposto sia per il riscaldamento sia per il raffrescamento. Per questo, oltre che nelle grandi centrali, il geotermico è installabile in qualsiasi tipo di edificio: dalle abitazioni ai centri commerciali, dagli uffici agli edifici pubblici e fino ai centri sportivi. Fatta salva, naturalmente, la collocazione geografica favorevole in termini di caratteristiche del sottosuolo.

Oltre a rinfrescare d'estate e a riscaldare d'inverno, il geotermico applicato all'ambiente domestico ha molti altri vantaggi. Per esempio, riduce il consumo di energia complessivo tra il 30 e il 70%, perché può svolgere anche la funzione di caldaia o boiler, ossia di riscaldamento dell'acqua da utilizzare per la cucina e il bagno.

Finora il geotermico ha avuto una rilevanza molto marginale nel panorama dell'energia mondiale. E anche se è difficile pronosticare che il geotermico prenda il sopravvento rispetto a altre fonti rinnovabili, anche per via della difficoltà di raggiungere il calore sotterraneo, l'innovazione permette di risolvere sempre più i difetti intrinseci della geotermia.

Il rischio di impattare a livello paesaggistico, per esempio, è sempre più mitigato grazie a soluzioni di bioarchitettura, che integrano le installazioni nell'ambiente naturale e fanno uso di materiali non inquinanti. Oppure, il classico odore sgradevole che accompagnava le centrali oggi è stato eliminato grazie a sistemi di filtraggio e contenimento che scongiurano la fuoriuscita di ciò che proviene dal sottosuolo.

Anche il limite della necessità di temperature alte in profondità, di almeno 150°C, sta venendo sempre più superato, da un lato con le soluzioni a bassa entalpia, che permettono di scendere fino a 100°C e oltre, e dall'altro con la prospettiva entro uno o due decenni di scendere sotto i 90°C, in modo da aumentare nettamente il numero dei luoghi in cui la geotermia potrebbe diventare realtà.

Come può un nugolo di paesini sulle colline toscane attirare oltre 60 mila visitatori in un anno, con trend in continua crescita? Con un'offerta culturale variegata, in grado di incuriosire grandi e piccini, ed una produzione enogastronomica di eccellenza, con la geotermia protagonista in diverse accezioni.

A Larderello sorge il suggestivo Museo della Geotermia (oltre 30 mila ingressi annui) a fare da traino, mentre proprio all'interno della centrale Larderello 3 è stata realizzata nel 2017 un'arena per spettacoli teatrali e musicali. Percorsi naturalistici e di trekking, come il Parco delle Biancane di Monterotondo Marittimo o quello delle Fumarole di Sasso Pisano, integrano la ricca offerta di turismo sostenibile.

Ma nel 2009, in Toscana, è nata anche la prima Comunità del Cibo a Energie Rinnovabili del mondo: un'associazione agroalimentare che raccoglie sotto la propria ala diversi imprenditori di settore. Cosa hanno in comune? Una ricca produzione enogastronomica d'eccellenza, prodotti caseari, basilico, birre artigianali, oli e vini, realizzata avvalendosi dell'utilizzo di energia geotermica.

L'energia geotermica è sfruttata in molti paesi nel mondo. In particolar modo, nelle aree dove l'escursione termica nel sottosuolo è maggiore. Ad esempio, la tecnologia geotermica è molto utilizzata in Islanda, un paese con elevata attività vulcanica che beneficia di una grande escursione termica tra i fenomeni geotermici nel sottosuolo e il clima freddo in superficie. In Islanda, la tecnologia geotermica è impiegata su vasta scala per produrre elettricità. La geotermia è utilizzata anche in altri paesi su scala più ridotta, nelle zone in cui l'attività termica nel sottosuolo è particolarmente alta.

Ad esempio, in Italia i primi impianti geotermici sono stati realizzati in Toscana. In Italia è stato realizzato il primo generatore geotermico della storia nel 1904 a Larderello in Toscana da Piero Ginori Pozzi per sfruttare il vapore proveniente dal sottosuolo. La centrale geotermica di Larderello è ancora attiva.

La più grande centrale geotermica nel mondo si trova in California e ha una potenza di 1400 MW. Altre grandi centrali geotermiche sono state realizzate in Africa. La tecnologia geotermica è stata utilizzata per realizzare geotermici di grande, media o piccola scala, a seconda delle potenzialità del sottosuolo.

In occasione delle elezioni del 8 e 9 giugno scorso, dalle quali passa buona parte dei destini del Green deal, il Consiglio europeo per l'energia geotermica (Egec) ha elaborato un manifesto per spiegare le ragioni che sostengono lo sviluppo della fonte rinnovabile che riposa sotto ai nostri piedi.

L'Egec assicura: “Con la giusta visibilità politica e quadri normativi, la geotermia diventerà il fondamento di una transizione energetica economica, locale, inclusiva e rapida”.

Infatti, entro il 2040, anno in cui l'Ue dovrebbe ridurre di almeno il 90% le proprie emissioni rispetto al 1990, per contenere efficacemente la crisi climatica, la geotermia può coprire il 75% del fabbisogno di riscaldamento e raffreddamento dell'Ue negli edifici residenziali, pubblici e commerciali; il 65% della domanda di riscaldamento e raffreddamento del settore agroalimentare; il 15% della produzione elettrica abbinata a servizi di stabilità e flessibilità; il 25% del calore prodotto dai processi industriali entro i 200°C (la metà delle emissioni dei processi industriali dell'Ue provengono da usi inferiori a 200 gradi); il 10% della domanda di litio e altre materie prime.

L'Egec spiega: “L'energia geotermica è Made in Europe, non dipende dalle forniture di carburante o dalle tecnologie di altri Paesi. È disponibile tutto l'anno e libera dai vincoli del meteo o dell'ora del giorno. Fornisce stabilità e certezza in tempi di instabilità e incertezza, protegge la nostra prosperità”.

Anche l'attuale Europarlamento sembra della stessa idea, dato che nel gennaio di quest'anno il 96% dell'Aula ha votato per chiedere una strategia europea a sostegno della geotermia, e che il RePowerEu mira a triplicare la potenza installata entro il 2030. Tuttavia, si potrebbe fare di più se ci fosse la volontà attuativa.

Un percorso in cui anche l'Italia, ed in particolare la Toscana, dove si concentrano ad oggi tutte le centrali geotermoelettriche attive nel Paese, possono ritagliarsi un ruolo da protagonista.

La Regione Toscana punta a raddoppiare la produzione di energia da geotermia, e ha l'opportunità di avviare questo percorso entro il 30 giugno. Entro questa data, infatti, l'attuale gestore delle centrali (Enel green power) dovrà proporre un piano di investimenti che può valere un rinnovo ventennale delle concessioni minerarie che sottendono lo sfruttamento della geotermia.

L'energia geotermica viene generata in oltre 20 paesi. Gli Stati Uniti sono i massimi produttori del mondo e la centrale geotermica più avanzata del mondo è quella di The Geysers, a nord di San Francisco, in California.

In Islanda molti degli edifici e persino le piscine vengono riscaldati con acqua calda geotermica. L'Islanda dispone di almeno 25 vulcani attivi e molte sorgenti termali e geyser.

L'Italia ha un potenziale di energia geotermica stimata tra i 500 milioni e i 10 miliardi di tonnellate di petrolio equivalente ed è tra i principali produttori di energia geotermica a livello europeo anche per la presenza di numerose sorgenti naturali di acque termali sul territorio.

Se in Italia la scelta della geotermia fosse già avvenuta in passato, ci sarebbe stato un maggiore sviluppo economico ed una maggiore competitività nelle produzioni sia industriali che agricole. Non è mai troppo tardi.