Consorzio COMETA
UNIONE EUROPEA
Geotermia e sistemi Grid: soluzioni proposte
Dott. Salvatore Giammanco
Dott. Ing. Danilo Reitano
www.consorzio-cometa.it
Energia geotermica
•
Il dato di fatto fisico su cui si basa la geotermia è che la temperatura
della Terra aumenta con la profondità (gradiente geotermico)
mediamente di circa 3°C ogni 100 metri, ma la distribuzione di energia
termica e il flusso di calore, a parità di profondità, sono molto variabili
e dipendono dalle condizioni geodinamiche e geologico-strutturali
•
in zone tettonicamente attive (quali le zone vulcaniche) il gradiente
geotermico può essere oltre 20 volte maggiore di quello medio
•
in zone tettonicamente poco o per niente attive, il gradiente
geotermico è invece normale
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Energia geotermica
•
Poiché il vettore che permette lo scambio termico con la massima
efficacia è l’acqua, l’energia termica estraibile dipende non solo dalla
presenza di anomalie termiche a profondità modeste, ma anche dalla
permeabilità e dalla porosità delle rocce, nonché dal loro grado di
saturazione in fluido.
•
Riferimenti normativi e classificazione geotermica
11/02/2010, Art.1 com.2):
sistemi ad alta entalpia (temperature > 150°C)
sistemi a media entalpia (temperature 90°C < T < 150°C)
sistemi a bassa entalpia (temperature T < 90°C).
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•
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•
(Decreto n.22 del
La produzione di energia elettrica è attualmente la forma di utilizzazione
più importante delle risorse geotermiche ad alta entalpia.
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Definizioni
•
Le definizioni che più di adattano a caratterizzare la risorsa
sono quella di Greg Reid che la definisce, the “Sleeping Giant”
o quella di ”base load production” ossia “ produzione in ogni
minuto, in ogni ora, in ogni giorno, per ogni anno”.
•
È per questi assunti che tra le energie rinnovabili, l’Unione
Europea ha riconosciuto all’utilizzo dell’energia geotermica un
valore strategico prioritario per attenuare la dipendenza
energetica dai combustibili fossili e le conseguenti immissioni in
atmosfera (Parere del Comitato economico e sociale europeo sul tema
“Lo sfruttamento dell’energia geotermica – il calore endogeno della Terra
– GUUE 2005/C 221/05).
•
Anche i sistemi di tipo conduttivo come Rocce Calde Secche
(Hot Dry Rock), i sistemi geopressurizzati e i sistemi
magmatici, sono stati classificati come zone caratterizzate da
“anomalie geotermiche rilevanti”, secondo la definizione della
sezione Energia del Comitato Economico e Sociale Europeo
(“Lo sfruttamento dell’energia geotermica – il calore endogeno della terra”,
poi adottato in sessione plenaria il 9/2/2005 e pubblicato sulla GUCE C
221 8/9/2005.)
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Energia geotermica:prospettive siciliane
La pressante richiesta energetica degli ultimi anni ha portato
alla necessità di ricercare fonti di approvvigionamento
diversificate ed in linea con i vincoli imposti dal protocollo di
Kyoto. Ciò ha spinto ad una più approfondita valutazione della
disponibilità e quantificazione delle risorse energetiche naturali
presenti nel nostro Paese. Tra le Regioni d’Italia, la Sicilia è
una delle più ricche di risorse naturali rinnovabili e a basso
impatto sull’ambiente.
Lo sviluppo recente di impianti di sfruttamento dell’energia
solare o di quella eolica testimonia lo sforzo attuato per
utilizzare sempre più le energie rinnovabili per lo sviluppo
industriale e per attenuare la dipendenza energetica dalle fonti
non rinnovabili, ad alto impatto sull’eco-sistema e per lo più di
provenienza extra-regionale o addirittura extra-nazionale.
Le aree interessate da presenza di serbatoi geotermici
sotterranei sono, in generale, densamente popolate e nel caso
della Sicilia, ricadono in distretti turistici di grande attrazione,
in molti casi sono anche prossime ad agglomerati di industrie
essenzialmente legate alla produzione e commercializzazione
di prodotti agro-alimentari.
Catania, Industry day, 30 giugno 2011
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Proiezione della
suddivisione della
produzione
energetica per tipo
di fonte (Fonte IEA)
Proiezione della
Domanda di
energia primaria
per tipo di fonte
(Fonte IEA)
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•
In Italia, i primi esperimenti di produzione di energia elettrica, se pur
modesta, furono effettuati a Larderello nel 1904, mentre la prima
centrale geotermica al mondo entrò in esercizio sempre a Larderello,
nel 1913, con produzione di energia elettrica a livello commerciale,
con una potenza installata di 250 KW e).
Schema semplificato di utilizzo combinato
di calore ed energia elettrica da fonte
geotermica
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Applicazioni
•
Le risorse a media e bassa entalpia si prestano ad
essere sfruttate per molteplici usi, tra cui le pompe
di calore, il termalismo, il riscaldamento ed il
condizionamento di ambienti, l’acquacoltura e
numerosi impieghi nei settori agricolo ed
industriale (lavorazione foraggio, allevamento
animali, essiccazione di prodotti agricoli in genere,
processi
alimentari,
riscaldamento
serre,
lavorazione aggregati cementizi, processi di
deidratazione di alimenti, etc.) .
•
Tuttavia, lo sviluppo di cicli termodinamici binari
utilizzando fluidi a bassa temperatura di
vaporizzazione, avvenuto negli anni 70, consente
di sfruttare per la produzione di energia elettrica
anche fluidi a temperature relativamente basse
(85-150°C).
Numerosi sono gli esempi di utilizzo dell’energia geotermica a media entalpia, per
il riscaldamento degli edifici, in diverse zone e città d’Italia e d’Europa (Pisa Ospedale Geotermico, Ferrara, Parigi, Lund, Southampton, Reykiavik).
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Conviene?
Comparazione tra la produzione elettrica da energia geotermica e quella da energia eolica in Italia e in Svezia, da
cui si evince che la produzione di energia geotermica in Italia è tre volte più economica rispetto a quella eolica
grazie alla differenza in utilizzo ed al prezzo dell’energia
(fonte: Vindkraft till havs: SvD 20100222; Vindkraft i Sverige: www.svenskvindenergi.org/Lthund_januari_2010.pdf)
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Impatto
•
Lo
sfruttamento
dell’energia
geotermica
potrà
creare
nuove
opportunità
di
sviluppo
scientifico/tecnologico, creare nuove
opportunità di sviluppo industriale in
un campo in rapida espansione e
favorire l’apertura di nuovi mercati nel
settore dei servizi.
•
Non da ultimo, si prospetta la
possibilità di creare dei poli di
attrazione per capitali pubblico/privati
sia
in
ambito
nazionale
che
internazionale.
moduli ORC installati nella
centrale geotermica di Chena
Hot Springs (USA)
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Il Consorzio COMETA
•
Per quanto concerne il settore privato, in Sicilia le aziende che hanno rapporti con le Università e con
centri di ricerca pubblici e privati sono pochissime. Le realtà industriali di maggiore rilievo sono spesso
unità produttive di multinazionali che, anche quando hanno sviluppato collegamenti con il mondo della
ricerca, non hanno comunque originato significativi trasferimenti di tecnologia e di Know-how al
tessuto delle imprese locali. Di contro, il sistema scientifico della Sicilia è costituito da un buon numero
di strutture di ricerca (pari al 31% del totale della rete meridionale), spesso di piccola dimensione (ad
eccezione degli atenei universitari), ma di elevato livello, concentrate prevalentemente nei poli di
Palermo, Messina e Catania. La maggior parte di tale sistema è costituita da istituti e dipartimenti
universitari, con una concentrazione di strutture accademiche che è la più elevata di tutto il
Mezzogiorno.
•
Il 92,3% delle imprese ha introdotto innovazioni tecnologiche negli ultimi cinque anni (fonte
dell’Osservatorio dell’Economia Siciliana del BdS.) Non sempre tali innovazioni hanno comportato il
riposizionamento delle imprese nei confronti della concorrenza.
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Il Consorzio COMETA diventa quindi punto di contatto tra Università, Enti di Ricerca e PMI nello
sviluppo di un e-infrastruttura di elevato livello tecnologico volta a colmare la sempre crescente
richiesta di scambio di tecnologia e know how, di sistema di gestione di cloud. Grid e HPC computing.
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Il ruolo del Consorzio COMETA
•
L’obbiettivo è quello di creare un insediamento orientato alla scienza ed alla tecnologia nel campo della
ricerca e sfruttamento dell'energia geotermica, che sia in grado di recuperare il ritardo in termini di
dotazione delle risorse investite in R&S, di capitale umano di eccellenza e di propensione delle imprese
ad intraprendere strategie di innovazione.
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Ancora una volta l’esempio del Consorzio COMETA è quello di mettere insieme le migliori realtà sia nel
campo degli enti di ricerca specializzati in varie discipline scientifiche e delle Università, sia tra aziende
private in grado di sostenere e sviluppare la parte tecnologico-applicativa di tale ricerca.
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Questa parte comprende l'effettuazione di perforazioni profonde per sondaggi e successivo sfruttamento
dei fluidi geotermici, la costruzione di infrastrutture ed impianti di estrazione e trasporto del calore
geotermico e sua eventuale trasformazione in energia elettrica, e non ultima la valutazione dell'impatto
ambientale delle attività che verranno di volta in volta effettuate ed eventuale bonifica dei siti dove tali
attività saranno svolte.
•
In particolare le attività del Consorzio sono orientate alla:
o
o
o
o
gestione dell’enorme mole di dati prodotta dalle attività di ricerca e di esplorazione condotte nei siti
prescelti
alla modellazione dei sistemi di sfruttamento dell’energia così ottenuta
alla gestione dei sistemi di controllo e monitoraggio delle strutture
alla mitigazione dell’impatto ambientale delle centrali geotermiche che saranno realizzate
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Conclusioni
• Grandi potenzialità offerte dalla
geotermia per la produzione di
energia elettrica e/o calore.
• Sistemi di calcolo avanzato per
l’ottimizzazione dei flussi, del
calore prodotto, del controllo dei
processi industriali connessi