Geotermia: note storiche e scientifiche

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Che cos’è l’energia geotermica?

La geotermia riguarda l’energia che può essere estratta sotto forma di calore dal sottosuolo. Questa energia scambiata con il terreno può essere impiegata in campo civile nella climatizzazione e rappresenta una importante fonte di energia rinnovabile.

Vediamo cosa accade “all’interno” del nostro pianeta e come varia la temperatura al di sotto della crosta terrestre:

• Nucleo: ≈ 6000° C circa 3500 km di raggio
• Mantello: ≈ 1300° C circa 3000 km di raggio
• Crosta Terrestre: < 100° C dai 5 ai 50 km di profondità

Sezione del globo terrestre (fonte: enciclopedia.corriere.it)

L’elevata temperatura presente nel nucleo terrestre è dovuta in parte al decadimento degli isotopi radioattivi naturali e in parte all’isolamento termico prodotto dal mantello sovrastante. La temperatura quindi aumenta in modo continuo dalla crosta fino al nucleo con un gradiente termico di 3 °C ogni 100 m di profondità.

In genere a 500 m di profondità, le rocce hanno una temperatura di 25-30° C, e di 35-45° C a 1000 m di profondità; poi in particolari condizioni geologiche (presente attività vulcanica, ecc) possono essere superati i 200 °C.

Il primo strato di terreno superficiale separa quello sottostante dalle variazioni di temperatura che avvengono in ambiente aperto. Il terreno infatti accumula il calore raccolto ed attenua le fluttuazioni di temperatura esterna man mano che si scende in profondità. Già nei primi metri di profondità, la temperatura del terreno si avvicina ad un valore prossimo alla media annuale della temperatura dell’aria mentre sotto i 15 m circa la temperatura si mantiene sempre costante.

I sistemi di riscaldamento e raffreddamento con pompe di calore geotermiche sfruttano il fatto che la temperatura del terreno, già a pochi metri di profondità, ha oscillazioni limitate durante l’arco dell’anno o, addirittura, si mantiene quasi costante: questa è una caratteristica comune a qualsiasi località del pianeta.

La costanza della temperatura del suolo comporta un duplice effetto benefico: durante l’inverno il terreno si trova a temperature relativamente più calde dell’aria esterna; durante l’estate la temperatura è più bassa di quella dell’aria.

Nel diagramma sottostante è riportato un esempio schematico di come varia la temperatura del terreno nelle varie stagioni in una località a clima mite ipotizzando una temperatura media annuale dell’aria pari a 10°C.

Influenza della profondità sulla temperatura del terreno

Primo impianto geotermico

Il primo storico esperimento di produzione geotermolettrica risale al 4 luglio 1904, attraverso lo sfruttamento del vapore contenuto nelle acque del sottosuolo nella località di Lardarello in Toscana.
Il nome Larderello deriva infatti da Francesco De Larderel, un francese emigrato all’inizio del 1800 in Italia e che per primo utilizzò il vapore geotermico ad alta temperatura e pressione per ottenere l’acido borico contenuto nei pozzi di vapore della valle. Con questa tecnica, lo sperimentatore De Larderel aumentò la produzione di acido borico che veniva impiegato in molte applicazioni industriali fra cui la saldatura.

All’inizio del ‘900 iniziarono poi i primi esperimenti di produzione dell’elettricità ottenuta dal vapore e nel 1913, dopo solo 9 anni di sperimentazioni, fu messa in funzione la prima centrale geotermoelettrica del mondo.
Primo impianto geotermoelettrico

Oggi in Italia, grazie all’esplorazione del sottosuolo e a nuove tecniche di perforazione, si contano 34 centrali geotermiche installate da parte dell’Enel per un totale di 700 MW di potenza (fonte Enel). Attualmente è in forte crescita anche la geotermia di superficie per la climatizzazione applicata per usi localizzati, ad esempio per un edificio residenziale.

Nei prossimi post tratterò le varie tipologie di impianti geotermici più in dettaglio.

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L'autore

Eris Caon

Ingegnere civile libero professionista, certificatore energetico, esperto in fonti rinnovabili, progettazione strutturale e soluzioni innovative, in particolare nella realizzazione di rinforzi strutturali con materiali compositi.

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