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GEOTERMIA DI ELEVATA POTENZA

 

CALORE INTERNO DELLA TERRA

 


   La fonte energetica migliore in assoluto, da tutti i punti di vista, è il calore interno della terra; esso infatti è pulito, rinnovabile (inesauribile), sicuro, diffuso e potenzialmente molto economico.

Ad oggi, però, malgrado l'immenso potenziale termico delle rocce del sottosuolo, i sistemi geotermici idrotermali contribuiscono in maniera marginale a soddisfare la fame di energia mondiale (0,2% sulla produzione di energia primaria totale e 0,4% in quella di energia elettrica).

   Infatti la potenza complessiva degli impianti che nel mondo utilizzano l'energia geotermica dei rari serbatoi idrotermali e/o delle ancor più rare emergenze superficiali raggiunge valori molto modesti: 8.000 MWe (con circa 50 TWh/anno prodotti) e 12.000 MWt (rispettivamente per la produzione di energia elettrica e per l'uso diretto del calore).

   Ma ci sono altre possibilità, di seguito illustrate, che potrebbero permetterci di estrarre quantità illimitate di energia geotermica dal sottosuolo del nostro pianeta:

  • l'applicazione di metodologie petrolifere alla ricerca di serbatoi geotermici idrotermali (PLU:G da "Pluton Geothermics");
  • lo sfruttamento di serbatoi geotermici profondi, non altrimenti raggiungibili, mediante vie naturali in sistemi freatomagmatici (DG:MRE da "Deep Geothermal:Mega Reservoir");
  • la realizzazione di serbatoi geotermici artificiali in rocce calde secche (tipo Fenton Hill - New Mexico) in grado di sostenere impianti di produzione di elevata potenza (DS:HDR da "Deep Shaft:Hot Dry Rock").



1) Pluton Geothermics (PLU:G)

   Nella geotermia tradizionale è innanzitutto necessario incentivare l'utilizzo di tecnologie sviluppate nel mondo dell'esplorazione petrolifera, dove hanno ottenuto successi strepitosi, così da giungere ad individuare e sfruttare con maggiore efficienza i serbatoi geotermici idrotermali, naturalmente esistenti nel sottosuolo.

   Dette tecnologie, sperimentate con successo per il rinvenimento e lo sfruttamento dei giacimenti petroliferi che coronano la tettonica salina, possono essere facilmente applicate per individuare e sfruttare i serbatoi geotermici connessi con una tettonica del tutto simile, anche se di origine completamente diversa dalla prima, che accompagna la risalita di duomi caldi del mantello.

   In particolare indagini geologiche mirate, accompagnate da rilievi geofisici condotti con metodologie moderne (gravimetrici e soprattutto sismici ad alta risoluzione) consentono oggi di individuare con assoluta precisione le strutture connesse con la formazione e l'intrappolamento degli idrocarburi che contornano un duomo salino.

   Del tutto analogamente sarebbe possibile mirare tali indagini per individuare le strutture tettoniche generate dalla risalita di plutoni caldi ed in grado di costituire vie di risalita ed eventuale intrappolamento dei fluidi geotermici (Pluton Geothermics o PLU:G); esse potrebbero essere così facilmente ed efficientemente raggiunte con apposite perforazioni dalla superficie.

   Un ottimo esempio di quanto è possibile fare in tale campo è fornito dall'importantissimo lavoro pubblicato sul Bollettino della Società Geologica Italiana sui plutoni della Toscana (FINETTI, 2006); in tal modo si avrebbe un drastico miglioramento, come appunto avvenuto nella ricerca petrolifera, della percentuale di successo e della capacità produttiva delle perforazioni nei campi geotermici.


duomo_salino.jpeg.jpg

- Un duomo salino "ripreso" in questa sezione mediante indagini di sismica a riflessione di tipo petrolifero
mostrante le strutture geologiche deformate dalla risalita del corpo salino centrale per la minore densità
rispetto a quella delle rocce incassanti.




plug.jpg
- Schema di perforazioni geotermiche mirate che intercettano fratture con fluidi caldi create dalla risalita di un plutone
profondo (la tettonica che si instaura nelle rocce crostali durante la risalita di un plutone è del tutto simile a quella ben
nota in campo petrolifero che accompagna la risalita dei duomi salini)



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2) Impianti DG:MRE (Deep Geothermal Mega Reservoir)

   Nelle aree vulcaniche dove si sono sviluppati recentemente (dal punto di vista geologico) e per lungo tempo sistemi freatomagmatici (o idromagmatici), è possibile reperire enormi quantità di energia residua perforando, con pozzi di lunghezza limitata, il tappo sommitale del condotto principale e finendo per riuscire a sfruttare, in tal modo, il serbatoio madre regionale profondo posto a 7-10 km dalla superficie, altrimenti non raggiungibile con le attuali tecniche di perforazione, o economicamente non utile (v. domanda di Brevetto n. RM2006A000222 depositata il 20.04.2006 presso l'Ufficio Italiano Brevetti e Marchi del Ministero delle Attività Produttive).


idromagmatico.jpg

- Schema di accesso a serbatoi fratomagmatici regionali profondi, attivi in tempi geologicamente recenti






baccano.jpg

- Schema di raggiungimento di un serbatoio geotermico regionale freatomagmatico profondo mediante l'utilizzazione di vie naturali (i condotti freatomagmatici preesistenti) in un'area, come quella del lago di Bracciano, pochi km a N di Roma.
 La zona di ricarica del serbatoio profondo è collocata sui contrafforti carbonatici appenninici, la fonte di riscaldamento è data dallo stock magmatico residuo dell'attività calderica segnata dal cratere oggi occupato dal lago ed i condotti da sfruttare sono quelli attraverso i quali sono stati fuoriemessi i prodotti freatomagmatici dell'area di Baccano-Martignano







3) Serbatoi artificiali in rocce calde secche secondo lo schema innovativo DS:HDR (Deep Shaft:Hot Dry Rock)

   Il nuovo schema per la creazione di serbatoi artificiali in rocce calde secche DS:HDR consentirebbe di estrarre a costi competitivi immense quantità di calore dalle rocce calde sotterranee. Questa soluzione, che permetterebbe la realizzazione di impianti geotermici di grande taglia (da 500 a 1.000 MWe) praticamente ovunque nel mondo, promette di risolvere alla radice i problemi di costo che hanno impedito il passaggio nel 1995 alla fase industriale degli esperimenti condotti per quasi 20 anni a Fenton Hill (New Mexico) dal Los Alamos Laboratory per conto del DOE (Department of Energy statunitense).
   Con questa innovazione, infatti, si risparmierebbero ingenti quantità di denaro grazie all'idea, tecnicamente alla portata delle moderne tecnologie utilizzate in campo minerario, di sostituire i tratti improduttivi delle numerose e costose perforazioni (oltre 600 per un impianto da 1.000 MWe), altrimenti necessarie per raggiungere dalla superficie le rocce calde poste a 3-5 km di profondità, con uno shaft (pozzo di grande diametro) verticale di servizio e delle gallerie di collegamento sub-orizzontali; opere, queste, che oltre a risultare di gran lunga più convenienti ed efficienti delle suddette perforazioni, sarebbero infinitamente meno impattanti delle stesse.  

Schema preliminare di impianto DS:HDRdi
grossa taglia (da oltre 1.000 MWe)
per lo sfruttamento di rocce calde secche

- Possibile schema di impianto geotermico di grossa taglia DS:HDR con, in superficie, centrale elettrica (a destra) e utilizzo diretto (a sinistra) di acqua calda per usi civili e/o industriali


Per saperne di più:
- DS:HDR Minibrochure (Versione PowerPoint 2.9 MB) (Versione Flash 950KB)

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