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Geotermia in Italia: sostenibilità, modelli e prospettive

È necessario rivedere le modalità di utilizzo della risorsa geotermica in Italia, per un equilibrio tra tecnologia, rendimento economico e salvaguardia ambientale. La disponibilità di risorse idriche sotterranee, come in Umbria, permetterebbe ad esempio lo sviluppo della geotermia a ciclo chiuso oltre che di quella a bassa entalpia.

L'articolo nella versione digitale della rivista QualEnergia

La storia della geotermia in Italia è ormai secolare e ha trovato, in particolare con l'emanazione del Decreto Legislativo 22 del 2010, un nuovo possibile sviluppo, tramite la liberalizzazione del mercato e con una normativa che ha la finalità di dare un impulso agli utilizzi della risorsa geotermica.

Le modalità di utilizzo delle risorse geotermiche sono suddivisibili in due settori principali costituiti, da una parte dalla produzione di energia elettrica e dall'altra da tutti gli ulteriori impieghi che possono essere realizzati grazie al calore terrestre.

Per quanto riguarda l'utilizzo geotermoelettrico in Italia stiamo vivendo una fase molto delicata poiché i tradizionali impianti, con emanazione in atmosfera dei fluidi geotermici provenienti dalla produzione che non sempre è possibile abbattere adeguatamente con sistemi di filtrazione, possono avere alti contenuti di elementi dannosi all'ambiente e alla salute.

Inoltre, tali sistemi che non prevedono la reiniezione dei fluidi, possono portare a lungo termine a una non sostenibilità e rinnovabilità dei campi geotermici.

I più recenti impianti a totale reiniezione dei fluidi geotermici stanno trovando molteplici difficoltà di applicazione, in particolare per le problematiche collegate al possibile inquinamento delle falde e della sismicità stimolata, che possono essere adeguatamente controllate se gli impianti sono realizzati e gestiti opportunamente.

All'orizzonte si sta delineando la possibilità di utilizzare sistemi a circuito chiuso senza il prelievo e reiniezione dei fluidi geotermici (di conseguenza senza impatto sulle falde e sulla sismicità), ma tale tecnologia è ancora allo stato iniziale e con prevedibili ridotte percentuali di rendimento.

Geotermia da rivedere

Dobbiamo di conseguenza rivedere adeguatamente le modalità di utilizzo della risorsa geotermoelettrica, trovando il giusto equilibrio tra tecnologia e rendimento economico, ma assicurandone la salvaguardia ambientale e la salute delle popolazioni.

Altro elemento rilevante per lo sviluppo della geotermia in Italia è la pianificazione del potenziale geotermico dei territori, perché la risorsa geotermica non è da considerare solo una risorsa mineraria a carattere puntuale, bensì una risorsa a distribuzione diffusa la cui valutazione e utilizzo deve essere governato adeguatamente dalla parte pubblica per gestirne correttamente l'uso.

In Italia in tal senso si è sviluppato il progetto Vigor e l'Atlante Geotermico del Cnr che ha interessato le regioni dell'Italia Meridionale, valutandone le potenzialità geotermiche dei territori, chiaramente ad una scala ampia quale prima utile indicazione in tal senso.

Dal 2012 la Regione Umbria, in collaborazione con i Dipartimenti di Scienze della Terra di Perugia e di Pisa, ha avviato ricerche per la valutazione del potenziale geotermico del territorio regionale con la finalità essenziale di fornire agli Enti pubblici, alle imprese, ai professionisti e alla collettività un'informazione, seppur preliminare, delle potenzialità geotermiche per poterne pianificare correttamente l'utilizzo.

La procedura utilizzata è stata la seguente:

  • costruzione di un modello integrato di geologia del sottosuolo (fino a circa 8 km di profondità) del settore occidentale della Regione Umbria;
  • individuazione dei principali acquiferi di interesse geotermico e delle loro aree di ricarica, caratterizzandole dal punto di vista geo-termometrico e geo-barometrico;
  • modellazione numerica della circolazione idrotermale, con riferimento a casi studio di particolare interesse;
  • valutazione delle evidenze e delle potenzialità geotermiche del territorio umbro.

Per illustrare i risultati principali del progetto si riporta nella figura 1 uno dei modelli matematici di simulazione sviluppati in corrispondenza della sezione tra il Monte Cetona e Tavernelle in prossimità di Perugia.

Nella figura 2 viene rappresentata la rispettiva sezione geologica realizzata con la ricostruzione delle temperature basata sul modello termico citato

Nella figura 3 è illustrata la zonazione a scala regionale proposta (per il dettaglio visualizza l'immagine a pagina 43 della rivista).

Nell'ultima figura la distribuzione delle temperature a scala comunale, ad una profondità di circa 2.500 mt dal piano campagna, in corrispondenza dei serbatoi carbonatici dell'Umbria occidentale.

Passando dalla scala regionale a quella di serbatoio geotermico è necessario valutare la sostenibilità di impianti geotermoelettrici, in termini di rinnovabilità della risorsa disponibile e delle variazioni di pressione causate nel reservoir per il prelievo e la reiniezione dei fluidi.

Ciclo binario possibile

In tal senso, in collaborazione con il Dicam dell'Università di Bologna si è realizzata, in corrispondenza dell'area geotermica dell'Orvietano nell'Umbria occidentale interessata da richieste di permessi di ricerca, una modellazione matematica tramite apposito codice di calcolo 3D, ipotizzando la realizzazione di un progetto con tecnologia binaria a reiniezione totale dei fluidi, che ha permesso di definire le massime variazioni di pressione attese e le percentuali di fluido estratto proveniente dalla reiniezione verificando la sostenibilità in tal senso delle ipotesi progettuali.

Per quanto riguarda gli aspetti degli sviluppi geotermoelettrici in Umbria si può affermare che le valutazioni effettuate, seppur sempre a carattere preliminare, indicano per il settore occidentale del territorio regionale un potenziale geotermico interessante e che si può ritenere sostenibile la coltivazione di campi geotermici con tecnologie a ciclo binario con totale reiniezione che devono essere adeguatamente monitorate dalla parte pubblica per assicurare una gestione della risorsa corretta al fine di assicurare la salvaguardia ambientale e della popolazione.

Affrontando invece gli usi non geotermoelettrici del calore terrestre la panoramica Italiana è chiaramente molto più ampia e variegata, essendo molteplici le modalità di utilizzo di tale risorsa.

Sicuramente è evidente come in Italia siano ancora ridotte la cultura e l'applicazione nei territorio di tecnologie per l'utilizzazione di tale potenzialità, che potrebbe invece assicurare in termini di "energia termica" un grande risparmio ed uno sviluppo di economie alternative.

L'Umbria è caratterizzata dalla presenza di notevoli risorse idriche disponibili sia superficiali sia sotterranee, per esempio lungo il fiume Nera, a valle di Narni, emerge la sorgente di Stifone che, con la sua portata di circa 15 mc/s e una temperatura costante di 17 °C, rappresenta la maggiore sorgente italiana in termini di contenuto di colore, espresso come prodotto della portata per la temperatura.

Tale disponibilità permetterebbe di avviare un diffuso utilizzo di risorse geotermiche, sia da parte di utenze private sia di reti collettive di teleriscaldamento, con notevoli ripercussioni potenzialmente positive anche in termini di qualità dell'ambiente.

In tal senso la Regione Umbria, in collaborazione con il Dipartimento di Scienze della Terra dell'Università di Pisa, ha valutato per l'area dell'acquifero alluvionale della Conca Ternana, la sostenibilità ambientale di progetti che prevedono l'utilizzo della risorsa geotermica a bassa temperatura, con impiego di pompe di calore, per teleriscaldamento di edifici pubblici e privati, tramite la realizzazione di due modellazioni numeriche atte a simulare il possibile effetto termico indotto dalla coltivazione dell'acquifero per un periodo di trent'anni.

Le simulazioni hanno preso in considerazione due esempi: la movimentazione di fluido pari a 500 l/s (corrisponde all'incirca a quanto prelevato da alcuni campi pozzi per uso industriale presenti nell'area e l'impianto di teleriscaldamento da 1 MWt di potenza.

Nel primo esempio, si è calcolata una potenza termica disponibile di 8.5 MWt; nel secondo invece, per ottenere 1 MWt occorre movimentare un flusso di acqua pari a 60 l/s.

In entrambi i casi, i risultati della simulazione numerica mostrano che dal punto di vista termico l'influenza della reiniezione sui pozzi produttori è in sostanza nulla. Infatti, considerando un tempo di coltivazione dell'acquifero di trent'anni, la temperatura nei pozzi di prelievo rimane sostanzialmente costante con una diminuzione di circa 0.1 °C.

Si può concludere che la disponibilità di risorse idriche sotterranee nel territorio nazionale, come quelle presenti in Umbria, permetterebbe di sviluppare notevolmente la geotermia a bassa entalpia, in particolare utilizzando i sistemi di prelievo e reiniezione in falda, che garantiscono la sostenibilità di tale tecnologia, favorendo notevoli risparmi economici e minori impatti sull'ambiente rispetto alle fonti energetiche fossili.

L'articolo è stato originariamente pubblicato sul n.2/2017 della rivista bimestrale Qualenergia, con il titolo "Energia dal sottosuolo"