Negli Stati Uniti si sta facendo un importante passo in avanti per la geotermia del futuro, che permetterà di sfruttare il calore della Terra in maniera innovativa e sostenibile per la generazione di elettricità e di energia termica, in quasi tutti i luoghi della Terra e a profondità prima inesplorate.
Quaise Energy, azienda del settore con sede in Massachusetts, ha organizzato qualche settimana fa la prima dimostrazione pubblica del suo sistema di perforazione a onde millimetriche, capace di vaporizzare il granito senza contatto fisico. Nel corso del test, svolto il 4 settembre in una cava di Marble Falls, il dispositivo ha raggiunto una profondità di 118 metri, stabilendo un primato assoluto per questa tecnologia.
Si tratta di una tecnica molto diversa dalle trivellazioni meccaniche tradizionali, che apre prospettive concrete per raggiungere zone del sottosuolo molto più calde (fino anche a 400 °C) e profonde, dove si concentra un’enorme riserva di energia.
Promettente anche la velocità di perforazione raggiunta, che si aggira sui 5 metri all’ora. Un significativo passo avanti rispetto alla media di 0,1 metri all’ora ottenuta con sistemi convenzionali quando si lavora sul granito, una delle rocce più dure al mondo.
Inoltre, l’assenza di contatto evita l’usura dello scalpello di perforazione, la cui sostituzione richiede tempo (che aumenta all’aumentare della profondità) e rallenta notevolmente la velocità di avanzamento.
Il prossimo passo, spiegano fonti di Quaise Energy in una nota, sarà spingersi dieci volte più in profondità, cercando di arrivare a un chilometro già nei prossimi mesi. Sarà importante stabilire parametri di stabilità e controllo della direzione, fondamentali per immaginare applicazioni su scala industriale.
Emilie Williams, responsabile del gruppo di test dell’azienda, ha spiegato come i prossimi esperimenti serviranno per verificare la rettilineità del foro e per aumentare ulteriormente la velocità di perforazione.
Un nuovo capitolo per la geotermia
Di questa tecnologia abbiamo discusso con il presidente dell’Unione Geotermica Italiana (UGI), Bruno Della Vedova.
“Quaise Energy – spiega – ci lavora da diversi anni, utilizzando un sistema in continua fase di sviluppo e impiegato soprattutto negli esperimenti di fusione nucleare, chiamato girotrone, un cannone a vuoto con lunghezze d’onda millimetriche che sviluppa potenze molto elevate, in grado di produrre temperature di milioni di gradi, per brevi istanti e su piccoli volumi”.
Nella dimostrazione di Quaise Energy l’energia generata è in grado di vaporizzare le rocce più dure della crosta terrestre, come i graniti e le rocce metamorfiche.
La sperimentazione dell’azienda americana fa parte della nuova “tendenza globale della geotermia” che punta all’innovazione tecnologica necessaria per rendere disponibile l’enorme potenziale geotermico presente ovunque entro i primi 10 km di sottosuolo, sottolinea il presidente dell’UGI.
“Il problema centrale – insiste – è quello di spostare il rischio dall’esplorazione e presenza di fluidi geotermici nel sottosuolo; un rischio che è elevato e che dipende dalla natura ed eterogeneità dei sistemi naturali, e portarlo ad un rischio molto più basso e gestibile legato invece all’ingegnerizzazione di impianti e sistemi innovativi che realizziamo nel sottosuolo per scambiare calore con le rocce e che non richiedono la presenza di fluidi naturali”.
Quindi, in che direzione sta andando la geotermia? “Verso sistemi ingegnerizzati, in modo da renderci indipendenti dalla presenza del fluido. La perforazione e i pozzi orizzontali saranno fondamentali in questa nuova tendenza. Con l’innovazione tecnologica e gli investimenti che si stanno mettendo in campo sarà possibile ridurre i costi di progetto e dell’energia prodotta in un futuro non lontano”.
Verso gli “Advanced Geothermal Systems”
Il riferimento di Della Vedova è ai cosiddetti “Advanced Geothermal Systems” (Ags), noti in italiano come “sistemi geotermici avanzati”, che rappresentano una nuova generazione di tecnologie per sfruttare il calore del sottosuolo, pensati per superare i limiti della geotermia tradizionale.
Quest’ultima utilizza le tecnologie sviluppate dall’industria petrolifera e ricerca i fluidi geotermici contenuti in sistemi naturali profondi per produrre energia elettrica e calore. Queste condizioni favorevoli (rocce permeabili, fluidi presenti, temperature elevate) si trovano, a profondità accessibili, solo in poche e limitate aree del pianeta (in Italia sono presenti ad esempio in Toscana).
Cosa cambia invece con gli Ags? Invece di basarsi su serbatoi naturali, questi nuovi sistemi sono pensati per realizzare un circuito chiuso artificiale nelle rocce calde del sottosuolo, con sviluppo prevalentemente sub-verticale o sub-orizzontale (si veda anche Geotermia senza confini: dall’Eavor-Loop canadese l’innovazione arriva in Baviera).
In pratica questo è il processo:
- si perforano almeno due pozzi in profondità (anche oltre 5 km) fino a incontrare rocce con temperatura di 200-300 °C e che saranno idraulicamente interconnessi;
- si circola dalla superficie un fluido termovettore (generalmente acqua) in un circuito chiuso che attraverserà le rocce molto calde, mediante uno o più pozzi di immissione;
- il fluido si riscalda a contatto con le rocce e risale senza disperdersi nel sottosuolo attraverso uno o più pozzi di produzione.
“La vaporizzazione delle rocce che deriva dal processo messo a punto da Quaise Energy faciliterà la realizzazione del sistema sotterraneo di perforazioni per lo scambio termico fra le rocce il fluido termovettore”, dice Della Vedova.
In futuro, nel solco di queste innovazioni tecnologiche, si potranno realizzare “impianti tecnologicamente avanzati, con sistemi ibridi di perforazione, tradizionale nelle rocce sedimentarie superficiali e con onde millimetriche nelle rocce dure”, ipotizza il presidente dell’UGI.
Ma prima che questo approccio diventi industrialmente utilizzabile serviranno alcuni ulteriori anni per sviluppare questa tecnologia a livello industriale e poter raggiungere un adeguato scaling up.
