Negli ultimi decenni la geotermia ha rappresentato una componente consolidata del mix energetico alternativo alle fonti fossili, in particolare nei contesti geologici caratterizzati dalla presenza di sistemi idrotermali ad alta entalpia.
In tali contesti, lo sfruttamento della risorsa geotermica avviene tradizionalmente mediante la perforazione di pozzi che intercettano reservoir naturali contenenti fluidi caldi. I fluidi vengono dunque portati in superficie per usi diretti del calore o indiretti per la produzione di energia elettrica.
In Italia questo modello ha trovato una delle sue applicazioni più storiche e significative nel distretto geotermico di Larderello, successivamente esteso ad altre aree della Toscana, tra cui il Monte Amiata, dove l’utilizzo industriale della geotermia è sviluppato e gestito principalmente da Enel Green Power.
L’impatto ambientale della geotermia tradizionale è ben noto, ed è per questo che, negli ultimi anni, con il progresso delle tecnologie di perforazione direzionale e lo sviluppo di nuovi modelli di sfruttamento del calore del sottosuolo, sono emerse soluzioni innovative di sfruttamento geotermico basate su sistemi a circuito chiuso (closed-loop geothermal systems).
Questi si differenziano radicalmente dal paradigma idrotermale tradizionale. Infatti, non si prevede l’estrazione di fluidi naturali dal sottosuolo né l’interazione diretta con un reservoir idrotermale naturale, ma si utilizzano circuiti sigillati profondi con circolazione di fluidi, indipendenti da quelli di strato, che trasportano in superficie il calore delle rocce.
Tale approccio apre nuove prospettive tecnologiche per lo sfruttamento del gradiente geotermico anche in aree prive di sistemi idrotermali naturali.
Questa tecnologia geotermica a circuito chiuso solleva interrogativi in merito alla classificazione mineraria ed al quadro regolatorio alla stessa applicabile.
Tecnologie geotermiche a circuito chiuso
Nei sistemi geotermici a circuito chiuso il fluido di lavoro non viene estratto dal sottosuolo, ma circola all’interno di un circuito sigillato costituito da pozzi verticali collegati in profondità a rami orizzontali multilaterali paralleli.
Il fluido, generalmente acqua con specifici additivi, assorbe calore per conduzione dalle rocce circostanti durante il suo percorso nel sottosuolo e lo trasporta in superficie per l’utilizzo diretto dell’energia termica e per la produzione di energia elettrica.
Lo sviluppo di questi sistemi è stato reso possibile dai significativi progressi registrati negli ultimi anni nelle tecnologie di perforazione direzionale e nella realizzazione di pozzi multilaterali. In particolare, l’elevata precisione delle moderne tecniche di perforazione consente oggi di realizzare traiettorie controllate con scarti minimi anche su lunghezze di diversi chilometri, permettendo in questo modo di intercettare in profondità pozzi precedentemente perforati, e potendo così chiudere i circuiti sotterranei effettivamente ingegnerizzati.
Ulteriori innovazioni riguardano i sistemi di rivestimento e sigillatura dei tratti profondi, ottenuti mediante l’iniezione di materiali bicomponenti che consolidano e impermeabilizzano le pareti dei fori liberi da casing. In tal maniera si garantisce l’isolamento idraulico rispetto agli acquiferi circostanti e la completa tenuta del circuito. Un esempio industriale di questo approccio è rappresentato dalla tecnologia sviluppata da Eavor Technologies Inc., in Canada ed in Germania.
L’adozione di tali tecnologie a circuito chiuso potrebbe ampliare la diffusione geografica della geotermia, consentendo lo sfruttamento del calore del sottosuolo anche in regioni caratterizzate da gradienti geotermici ordinari e senza la presenza di sistemi idrotermali naturali, ossia in presenza di permeabilità anche bassissime: in pratica ovunque sia consumata energia termica e/o elettrica.
Una conseguenza diretta è che con questa tecnologia vengono ridotte ad un minimo le perdite di tensione dovute al trasporto dell’energia termica ed elettrica dalle centrali di produzione ai luoghi di consumo.
Un ulteriore elemento di rilievo è rappresentato dalla forte riduzione del rischio esplorativo. La fattibilità dei sistemi non dipende dalla presenza di reservoir geotermici naturali, ma da condizioni geologiche più uniformemente distribuite, con effetti positivi in termini di prevedibilità degli investimenti e contenimento dei costi nelle fasi iniziali di sviluppo.
Inoltre, la limitata interazione con gli acquiferi e l’assenza di variazioni significative del regime pressorio del sottosuolo comportano una sostanziale riduzione dei principali geohazards associati allo sfruttamento geotermico, favorendo condizioni di maggiore accettabilità sociale degli interventi.
Implicazioni per la classificazione della risorsa geotermica
Nel quadro normativo italiano, lo sfruttamento delle risorse geotermiche è disciplinato dal D.Lgs. 11 febbraio 2010, n. 22, che si inserisce nella tradizione della normativa mineraria nazionale di cui al R.D. 29 luglio 1927, n. 1443.
Tale impianto normativo è storicamente costruito su un presupposto: l’esistenza di una risorsa geotermica naturale e la sua coltivazione mediante estrazione ed utilizzo dei fluidi del sottosuolo.
L’introduzione di sistemi geotermici a circuito chiuso pone alcune questioni rilevanti dal punto di vista della classificazione della risorsa geotermica e del relativo quadro autorizzativo.
Nel paradigma tradizionale della geotermia idrotermale, infatti, lo sfruttamento della risorsa è basato sull’estrazione di fluidi naturali dal sottosuolo che vengono utilizzati come vettori di calore e successivamente, almeno in parte, reiniettati nel reservoir. In questo contesto, il calore geotermico è generalmente considerato una risorsa mineraria, il cui utilizzo è disciplinato attraverso regimi concessori analoghi a quelli applicati ad altre risorse del sottosuolo.
Nel caso dei sistemi closed-loop, tuttavia, il modello di sfruttamento risulta significativamente diverso. Il fluido di lavoro non viene estratto dal sottosuolo, ma circola all’interno di un circuito sigillato, senza interagire con fluidi geotermici naturali, modificando solo indirettamente (per la riduzione della temperatura) il regime idraulico o pressorio di eventuali acquiferi profondi e, pertanto, minimizzando sia i rischi di perdita di fluido di lavoro che di sismicità indotta.
In tali condizioni, il sistema si configura più propriamente come un’infrastruttura energetica sotterranea progettata per trasferire calore dalle rocce circostanti la perforazione verso la superficie – non più come un’attività di estrazione di una risorsa naturale materiale.
Questa distinzione solleva una questione di fondo. Se non avviene l’estrazione di fluidi naturali e non viene sfruttata direttamente la ‘materia’ di reservoir geotermico, l’utilizzo del calore del sottosuolo tramite circuiti chiusi deve essere considerato sfruttamento di una risorsa mineraria o piuttosto una forma avanzata di termo-geoscambio profondo?
La risposta a tale interrogativo potrebbe avere implicazioni rilevanti in termini di regime concessorio, procedure autorizzative e competenze amministrative, suggerendo la necessità di una riflessione sull’adeguatezza degli attuali strumenti normativi di fronte all’evoluzione tecnologica del settore geotermico.
La strada verso sistemi a circuito chiuso
L’evoluzione delle tecnologie di perforazione e la crescente attenzione verso soluzioni energetiche a basse emissioni con minimo impatto ambientale, stanno favorendo lo sviluppo di nuove configurazioni di sfruttamento del calore del sottosuolo.
I sistemi geotermici a circuito chiuso si differenziano in modo sostanziale dal paradigma della geotermia idrotermale tradizionale poiché non prevedono l’estrazione di fluidi naturali presenti né l’utilizzo diretto di un reservoir geotermico. Il calore viene invece trasferito alla superficie attraverso un circuito sigillato che sfrutta la conduzione termica delle rocce circostanti il circuito chiuso (closed-loop).
Questo comporta un drastico miglioramento delle prestazioni ambientali, evitando emissioni tossico-nocive in atmosfera, impoverimento e inquinamento degli acquiferi superficiali, subsidenza e sismicità indotta.
Queste caratteristiche rendono i sistemi closed-loop interessanti per l’espansione geografica della geotermia al di fuori delle sole aree storicamente geotermiche, non solo per il limitatissimo impatto ambientale, ma anche per la possibilità di sfruttamento del gradiente geotermico in contesti privi delle condizioni idrogeologiche necessarie allo sviluppo della geotermia convenzionale.
Allo stesso tempo, tuttavia, essi introducono elementi di discontinuità rispetto al quadro tecnico e normativo su cui si è storicamente basato lo sviluppo della geotermia. Se l’attività non comporta l’estrazione di fluidi naturali né una modifica sostanziale del regime idraulico dei reservoir profondi, si pone la questione se tali sistemi debbano essere ricondotti alle categorie tradizionali dello sfruttamento di risorse minerarie, oppure se rappresentino una nuova tipologia di infrastruttura energetica sotterranea.
Da questa distinzione potrebbero derivare implicazioni rilevanti anche sotto il profilo procedurale, ad esempio in relazione alle modalità di accesso alla risorsa e alla necessità o meno di specifiche fasi esplorative preliminari, tipiche delle attività minerarie tradizionali.
In questo senso, i sistemi geotermici a circuito chiuso con minimo impatto ambientale possono essere interpretati come una possibile evoluzione tecnologica, da affiancare ai modelli esistenti.
L’emergere di queste tecnologie suggerisce l’opportunità di avviare una riflessione tecnica e normativa volta a valutare se gli attuali strumenti regolatori siano pienamente adeguati a inquadrare forme innovative di utilizzo del calore del sottosuolo e se si possa o meno adottare procedure autorizzative maggiormente semplificate a vantaggio di un rapido sviluppo delle stesse.
