Massimo Pedretti

Dalla forza dei vulcani all’uso domestico

Adele Manzella e Carlo Ungarelli, La geotermia, Bologna, Il Mulino, 2011, pp. 127, € 9,80

 

 

Sorgerà in Italia la prima centrale geotermica sottomarina al mondo. Entro il 2014 sarà costruito un pozzo pilota, cui seguiranno, l’anno successivo, quattro centrali su piattaforme galleggianti da 200 megawatt ciascuna, per un totale di 800 Mw (per intenderci è la stessa energia prodotta da una centrale termoelettrica di grande potenza, in grado di fornire energia sufficiente a un città di 700 mila abitanti). L’impianto sorgerà non lontano dall’isola di Stromboli nel mar Tirreno sfruttando il potenziale calorico del possente “monte” Marsili, il vulcano sottomarino più grande d’Europa – è alto 3 mila metri – e dunque superiore per dimensioni persino all’Etna. Ma la potenzialità del vulcano Marsili, la cui sommità arriva a 450 metri dalla superficie del mare, è solo una parte del grande bacino che si pensa di poter sfruttare a fini energetici: nel basso Tirreno vi sono infatti ben 11 vulcani sommersi il cui calore è a disposizione di chi se lo vuole prendere.

È intorno al vulcano Marsili e ai suoi confratelli che sono state osservate dagli scienziati italiani del Cnr emissioni idrotermali ad elevatissima frequenza. A tremila metri di profondità l’acqua dovrebbe avere una temperatura di 3-4 gradi e invece è stata rilevata una temperatura di 13-14 gradi. Ulteriori ricerche hanno poi consentito di sperimentare che l’acqua, infiltratasi all’interno dei vulcani sottomarini, si surriscalda fino a raggiungere i 400 gradi di temperatura. All’interno del Marsili ci sono dunque decine di milioni di metri cubi di fluidi ad alto contenuto energetico: l’intuizione è quella di trasformare in energia elettrica questo enorme potenziale di calore. Il ministero per lo Sviluppo economico ha dato la sua benedizione, approvando un investimento per circa 2 miliardi di euro.

La geotermia, tecnica che sfrutta il calore terrestre e dunque non solo i vulcani, può essere considerata a buon diritto l’energia rinnovabile che rappresenta l’Italia. Gli antichi romani hanno costruito terme quasi ovunque nel loro vasto impero a partire dal II secolo avanti Cristo, mentre risale al Rinascimento, altra epoca di grandezza della nostra penisola, un vero e proprio interesse scientifico nei confronti delle fonti di calore sotterranee. La storia della geotermia entra sulla scena dell’economia energetica mondiale proprio nel nostro Paese, negli anni Venti dell’Ottocento, vicino a Pisa, dove il francese Francois de Larderel si era stabilito ai tempi di Napoleone e aveva fondato Larderello, uno dei primi esempi in Italia di villaggio industriale: alle famiglie dei lavoratori venivano offerti alloggio, trattamento pensionistico, istruzione gratuita per i figli, sussidi in caso di malattia o vedovanza e persino scuole di musica e disegno. Qui, utilizzando il vapore naturale per riscaldare le acque ricche di boro e grazie alle caldaie messe a punto da Adriano de Larderel, fu avviata la produzione di acido borico. Gli affari andarono a gonfie vele fino alla fine del secolo, quando la leadership industriale dell’acido borico di Larderello cominciò a vacillare a causa dei progressi industriali americani nel settore.

Nel 1904 il principe e studioso Piero Ginori Conti, genero del nipote di Francois de Larderel, capì che era giunto il momento di cambiare businness e grazie alla sua passione per la scienza iniziò gli esperimenti finalizzati a sfruttare il vapore naturale per ottenere energia di tipo meccanico. Riuscì così a produrre elettricità sfruttando il calore dei fluidi sotterranei e utilizzando le ultime scoperte scientifiche, tra cui caldaie modificate utilizzate inizialmente per produrre l’acido borico. Ginori Conti utilizzando una macchina a vapore a stantuffo della potenza di circa 500 watt, accoppiata a una dinamo, arrivò ad accendere cinque lampadine. Nel 1914 è stata costruita la prima linea elettrica al mondo alimentata da energia geotermica, che collegava Larderello a Volterra coprendo una distanza di circa 25 chilometri. Ancora oggi i giacimenti naturali di vapore producono energia nelle centrali di Larderello e Montieri, con una potenza installata di circa 840 Mw.

Dall’Italia, che è rimasta fino al 1952 l’unica produttrice al mondo di energia geotermoelettrica, l’idea ha trovato poi diffusione in molti altri Paesi. Nel 1977, sotto l’urto del primo shock petrolifero, l’allora ministro dell’Industria, Carlo Donat Cattin, convocò i vertici di Eni e Enel e chiese loro una valutazione approfondita del potenziale energetico del territorio italiano. Eni e Enel formarono così una joint venture e trivellarono molte centinaia di pozzi, per dieci anni, un po’ ovunque nella penisola e nei mari connessi. Il risultato rivelò un’Italia geotermica ancora più ricca di quella conosciuta fino ad allora. Non solo la zona toscana di Larderello e del Monte Amiata, con il suo vapore naturale che sale dal profondo grazie a un fortunato contatto con strati caldi. Ma anche il cratere di Latera-Bolsena, i Campi Flegrei e, soprattutto, enormi giacimenti di calore sotto il fondo del Tirreno, dal semicerchio delle Eolie su fino ai grandi vulcani sottomarini del Palinuro e del Marsili, e tutta l’area marina davanti alla costa toscana. In pratica: l’Italia come secondo potenziale geotermico europeo dopo l’Islanda.

Ma alla fine degli anni ’80, quando la campagna di perforazioni si concluse, il petrolio era tornato a costare 30 dollari a barile, non esistevano quindi né l’incentivo e nemmeno le tecnologie per raccogliere la sfida del calore profondo. Adesso però il quadro è ben diverso. Con il barile di petrolio che oscilla a cavallo dei 100 dollari, e l’entrata in vigore del trattato di Kyoto sulla salvaguardia ambientale, la geotermia, fonte rinnovabile, continua e a emissioni zero, sta conoscendo una nuova primavera.

Oggi sul territorio nazionale vengono prodotti 5520 Gwh (gigawattora, la potenza per unità di tempo) di energia elettrica da geotermico, pari al 2,05% della quantità complessiva di energia necessaria per far funzionare il nostro Paese, ma il recente progresso delle tecnologie, se verrà supportato da scelte politiche lungimiranti, potrebbe portare nel 2020 a raddoppiare con un risparmio di combustibili fossili pari a 1,2 milioni di tonnellate equivalenti di petrolio. Attualmente il Paese che sfrutta maggiormente il sottosuolo è l’Islanda, la quale è arrivata a produrre il 28% dell’energia complessiva, seguita da Salvador (25%), Kenya (21%) e Filippine (17%). Come si vede si tratta di nazioni che non compaiono nel novero di coloro che “contano” nell’economia mondiale, ma l’attenzione è in crescita ovunque: secondo stime sulla produzione elettrica a livello planetario si dovrebbe passare dai 57 Twh per anno da geotermico (terawatt orari, dove un terawatt è pari a 10 mila miliardi di watt) del 2005 ai 1104 Twh del 2050.

Un primo passo per fare uscire la geotermia dalla nicchia in cui si trova è far conoscere non solo le sue potenzialità ma anche le sfide tecnologiche, i problemi che deve affrontare, gli incentivi di cui gode e quelli che deve guadagnarsi. Negli ultimi anni si sente parlare sempre più spesso di geotermia per il riscaldamento e il rinfrescamento di ambienti grazie allo sviluppo scientifico e all’ampliarsi del mercato delle pompe di calore, una tecnologia che sta dimostrando ampiamente i suoi benefici in termini di efficienza energetica e di rispetto ambientale. È facile dunque prevedere una rapida espansione del settore in Italia. Invece l’uso della geotermia per impianti centralizzati di riscaldamento, impieghi industriali e per la produzione di energia elettrica ancora stenta a decollare. Purtroppo per i politici di oggi, notoriamente poco lungimiranti, e per una parte cospicua di tecnici resta più comodo e vantaggioso puntare ancora quasi esclusivamente sugli idrocarburi.

Un autorevole studio del Mit di Boston, che lascia ben sperare, ha calcolato che le riserve geotermiche degli Stati Uniti (che attualmente con questo tipo di fonte produce lo 0,42% dell’energia elettrica primaria totale) entro 10 chilometri di profondità valgono 130 mila volte l’attuale consumo energetico annuale di energia primaria di tutto il Paese. Tenuto conto dei vincoli economici, tecnici e ambientali, lo studio prevede che nel 2050 il sistema fornirà il 10% dell’elettricità negli Usa: un contributo rilevante alla transizione energetica post idrocarburi ma ancora molto al di sotto delle sue possibilità. Anche in Italia dalla geotermia può arrivare il 10% del fabbisogno energetico nazionale, decuplicando l’attuale produzione nell’arco di un solo decennio. E ciò senza considerare il possibile apporto dei vulcani sottomarini che hanno, come si è detto, una enorme potenzialità. Lo stesso premio Nobel Carlo Rubbia non ha dubbi: «L’Italia ha una riserva energetica straordinaria nella zona compresa tra Toscana, Lazio e Campania e la sfrutta solo in maniera molto parziale. Si può fare di più a prezzi decisamente convenienti. Solo dal potenziale geotermico compreso in quest’area si può ottenere, subito e senza rischi, la stessa energia che avrebbero fornito le quattro centrali nucleari previste come primo step del piano nucleare poi bloccato».

Lo sviluppo futuro dipenderà dagli investimenti che si faranno nella ricerca e dalle nuove tecnologie. Tutto questo – come spiega bene il libro appena uscito “La geotermia”, edito dal Mulino e scritto dalla geofisica Adele Manzella e dal fisico Carlo Ungarelli, entrambi del Cnr – richiede l’applicazione di metodologie non convenzionali per l’esplorazione, lo sviluppo e la gestione della risorsa geotermica. Quello che manca, oggi, è un deciso inserimento della geotermia nell’economia mondiale relativa alle energie rinnovabili e, da parte del nostro Paese, di un piano energetico complessivo e di lunga durata tante volte promesso e mai attuato.

Il tempo stringe ed è venuto il momento di prendere decisioni importanti per il nostro futuro, visto che l’atomo sembra ormai abbandonato e la produzione mondiale di petrolio raggiungerà un picco (secondo i più ottimisti tra il 2050 e il 2060) per poi inesorabilmente diminuire. Le conseguenze, in un sistema economico mondiale che richiede quantità sempre maggiori di energia, sono facilmente prevedibili: se non prepareremo in tempo fonti energetiche alternative si avrà un continuo aumento dei prezzi e ci saranno crisi economiche e sociopolitiche in serie, nonché una corsa sfrenata ad accaparrarsi con ogni mezzo, anche le guerre, le riserve disponibili. Senza contare che agli attuali ritmi l’umanità ogni anno produce e immette nell’atmosfera circa 30 miliardi di tonnellate di anidride carbonica. La ricerca di fonti di energia alternativa e soprattutto sostenibili è dunque fondamentale per il futuro del pianeta e del genere umano.

La geotermia, insieme a Sole, vento e acqua, costituisce una risorsa fondamentale. La temperatura del suolo – escludendo le risorse potenziali che ci potrebbero venire da vulcani, geyser o terme – aumenta man mano che si scende in profondità: in media ogni 100 metri la temperatura delle rocce cresce di 3° centigradi. In alcune particolari zone questa caratteristica naturale del pianeta si accentua, con temperature nel sottosuolo leggermente più alte della media, appunto a causa di fenomeni vulcanici o tettonici. In queste aree calde l’energia può essere facilmente recuperata anche a basse profondità: i vapori provenienti dalle sorgenti d’acqua nel sottosuolo sono convogliati verso apposite turbine adibite alla produzione di energia elettrica, ma il calore sprigionato dai vapori può anche essere riutilizzato più semplicemente per il riscaldamento, le coltivazioni in serra o il termalismo.

Di recente si sta sviluppando un settore della bioarchitettura specializzato nella mini-geotermia. In quest’ultimo caso non si tratta più della realizzazione di grandi impianti industriali, bensì di piccoli impianti condominiali in grado di sfruttare il calore nel sottosuolo per opere di riscaldamento/rinfrescamento degli appartamenti. Queste strutture possono essere realizzate quasi ovunque, tuttavia il costo di realizzazione in assenza di incentivi è ancora piuttosto elevato.

Un mini impianto geotermico utilizza sonde nel sottosuolo delle abitazioni per sfruttare il naturale calore del terreno, visto che la temperatura della terra aumenta con la profondità ed è sempre costante in ogni periodo dell’anno. Le sonde sono collegate a una pompa di calore e al sistema idraulico per estrarre il caldo o il fresco a seconda delle esigenze (generalmente si arriva a una profondità che va dai 5 ai 100 metri in base alla dimensione dell’installazione). Nell’ecoedilizia questi impianti sono già una realtà in molti Paesi del nord Europa per riscaldamento o climatizzazione: dopo un periodo inziale di ammortamento consentono forti risparmi sulla bolletta e apportano un inquinamento ambientale quasi pari a zero. Anche per quest’ultimo motivo tali sistemi sono diffusi nei Paesi dove si riscontra una maggiore sensibilità ecologista.

La geotermia, dunque, sarà giocoforza protagonista nei prossimi anni anche in Italia. In realtà, per essere del tutto precisi, bisognerebbe parlare di tre tipi di geotermia. Quella a bassa entalpia (calore diretto o pompe di calore diffuse) e le due geotermie ad alta entalpia (per generare elettricità): l’idro-termale (quella di Larderello, tanto per intenderci) e la geotermia avanzata che punta a sfruttare il calore, più o meno profondo, presente non solo in Italia e in Islanda, ma anche in larghe aree del Mediterraneo (Canale di Sicilia, Grecia e Turchia), in Africa (Rift Valley) e Asia (Ring of fire).

La geotermia a bassa entalpia è ormai in pieno sviluppo in tutta Europa. Una tubazione affondata per qualche decina di metri e collegata a una pompa di calore permette di trasferire caldo in inverno e freddo in estate: una sorta di moltiplicatore del condizionamento di una casa. E ben lo sanno le decine di migliaia di condomini parigini, o di villette svizzere, austriache e trentine che da qualche anno le hanno adottate, in alcuni casi (Svizzera) con una carbon tax che disincentiva il riscaldamento da combustibili fossili per privilegiare i pannelli radianti connessi alla pompa di calore. Città come Ferrara si servono di pozzi a bassa entalpia, e a Milano l’Aem (l’Azienda elettrica municipale) ha in corso un programma di teleriscaldamento combinato che sfrutta la falda idrica sotto la metropoli con grandi pompe di calore.

La geotermia idrotermale naturale, utilizzata a Larderello da oltre un secolo, è oggetto oggi di un piano di potenziamento da parte dell’Enel. L’impegno è quello di aggiungere nuove turbine, in grado di sfruttare anche il vapore di risulta dagli impianti primari: è il ciclo binario, che usa calore sotto i cento gradi ma consente di produrre lo stesso energia elettrica accoppiandovi circuiti a fluidi basso-bollenti (come miscele di ammoniaca). E lo stesso sta avvenendo anche negli Stati Uniti, dove campi idrotermali marginali vengono messi a coltura tramite l’uso degli impianti binari. Ma il grosso della ripresa di interesse, e di ricerca, sulla geotermia oggi sembra concentrarsi sulla grande sfida che punta a sfruttare il calore profondo, e secco, sotto la crosta terrestre. Come? Estraendo il calore attraverso grandi sistemi a circuito chiuso, come se fossero scambiatori di calore immersi in profondità. Questa geotermia di terza generazione avrà bisogno di tecnologie che sono in via di sviluppo: per esempio, la perforazione in ambienti dove la temperatura raggiunge i 200-300 gradi richiede strumenti elettronici in grado di reggere in tali situazioni per dare modo ai sensori di leggere e mappare il calore profondo senza bisogno di costose trivellazioni (già sono in corso ricerche sui radio-isotopi naturali); sono inoltre indispensabili nuovi materiali per costruire sistemi di scambio di calore efficienti e duraturi.

Il sistema di incentivi offerto da molti governi alle energie rinnovabili ha permesso ai settori dell’eolico e del solare uno sviluppo del mercato, oltre che tecnologico e culturale, inimmaginabile fino a poco tempo fa. Una svolta del genere non si è ancora realizzata per la geotermia, soprattutto in Italia, ma il crescente interesse per questa fonte di energia può far sperare in un cambiamento nel prossimo futuro (un primo segnale è il cospicuo stanziamento per l’impianto sperimentale del vulcano Marsili). Un passo importante in questa direzione è la direttiva del Parlamento europeo (la 2009/28/CE) sulla promozione degli usi delle energie da fonti rinnovabili che favorisce lo sviluppo della geotermia, in particolare per usi diretti (cioè per riscaldare le case). Nel nostro Paese, però, ancora troppo poco si sta facendo. A ostacolare lo sviluppo delle applicazioni geotermiche, per quanto riguarda le pompe di calore e gli usi diretti, è soprattutto la prassi amministrativa, gestita in maniera eccessivamente complessa e disomogenea da regione a regione. Comunque la si pensi, nel mondo che verrà non si potrà fare a meno di questa importante risorsa energetica di cui il nostro territorio è così ricco.

MASSIMO PEDRETTI lavora nell’ufficio dei capiredattori centrali del quotidiano Il Messaggero. Oltre a seguire l’organizzazione del giornale si occupa di temi legati all’ambiente, quali energie rinnovabili, rifiuti, alimentazione. Ha tenuto per tre anni un laboratorio di comunicazione giornalistica al corso di laurea in Discipline della Comunicazione alla facoltà di Lettere e Filosofia dell’università di Bologna.

 

 

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