Le centrali geo-termoelettriche

Generalmente nelle attuali centrali geotermoelettriche si sfrutta la pressione esercitata dal vapore contenuto negli acquiferi geotermici per muovere una turbina Rankine accoppiata ad un generatore. Questi acquiferi sono detti  "a vapore dominante"

L’enorme pressione dei geyser spinge i vapori fino a un altezza che varia dai 20 ai 70 metri. L’energia di questo fenomeno naturale è enorme, se incanalata può alimentare direttamente una turbina a vapore e produrre una quantità notevole di energia.

Di questo tipo sono le centrali di Larderello in Toscana, in Islanda questa tecnologia è molto uilizzata, la centrale più grande è "The Geysers", che si trova circa 140 km a Nord di San Francisco in California (Usa) con una potenza totale di 750 MW

Con il calore geotermico negli anni '40, in Italia venivano già prodotti 132 MW.

Invece un serbatoio (o acquifero) che produce acqua calda è detto "ad acqua dominante" ed è impiegato per alimentare centrali a flash o a separazione.

L'acqua, la cui temperatura varia da circa 180 a 370 °C, arriva in superficie tramite i pozzi e, poiché passa rapidamente dalla pressione di serbatoio a quella dell'atmosfera, si separa (flash) in una parte di vapore, che è mandato in centrale, e una parte di liquido che è reiniettato in serbatoio.

La maggior parte dei campi geotermici del mondo, tra i quali anche quelli di Travale e dell'Amiata, appartengono a questa tipologia.

Per serbatoi che producono acqua a temperature moderate (tra i 120 e i 180°C), la tecnologia del ciclo binario è la più redditizia.

centrale geotermica


Le centrali a ciclo binario

Per serbatoi che producono acqua a temperature moderate (tra i 120 e i 180°C), la tecnologia del ciclo binario è la più redditizia.  

In questi sistemi il fluido geotermico viene utilizzato per vaporizzare, attraverso uno scambiatore di calore, un secondo liquido (ad esempio isopentano), con temperatura di ebollizione più bassa rispetto all'acqua.

Il fluido secondario si espande in turbina e viene quindi condensato e riavviato allo scambiatore in un circuito chiuso, senza scambi con l'esterno.

Il fluido geotermico, dopo aver attraversato lo scambiatore, torna al pozzo di reiniezione per essere ripompato in serbatoio. Il campo laziale di Latera è un esempio di questo tipo.

Per livello di produzione geotermoelettrica l'Italia è oggi il quarto Paese del mondo con gli impianti di Larderello (il solo a vapore dominante), di Travale e del Monte Amiata in Toscana e di Latera nel Lazio.

Per la miglior coltivazione degli acquiferi  e per il minor impatto ambientale è preferibile il sistema che preveda la reiniezione dei liquidi nell'acquifero una volta sfruttato il loro potere calorifico, (ciclo binario)

A lato lo schema di un impianto geotermico a ciclo binario: sono sufficienti acquiferi con temperature dai 120°C per ottenere energia elettrica con questa tecnologia.

Essendo un sistema a circuito chiuso è anche il più ecologico in quanto eventuali inquinanti contenuti nel fluido geotermico non vengono dispersi nell'ambiente esterno.
schema centrale geotermica ciclo binario
Nell'immagine a destra la mappatura geotermica dell'Italia, in blu le aree nelle quali possono esservi acquiferi a vapore dominante, per la produzione di energia elettrica gli acquiferi nelle aree gialle dovrebbero essere a profondità superiori ai 3000 metri nelle aree rosse è sufficiente trovare acquiferi a 2000 metri e in quelle blu a 1000 metri, gli acquiferi a 5000 metri di profondità in genere sono abbastanza caldi da poter essere sfruttati per la produzione di energia elettrica e/o termica

Con le attuali tecnologie di perforazione si possono raggiungere profondità di 6000 metri, tali pozzi permetterebbero di ottenere energia elettrica ad un costo inferiore a 0,05 € al kWh.

Secondo un recente studio si calcola che solo con gli acquiferi a vapore dominante presenti in Toscana e Lazio si potrebbero produrre oltre 5 mila miliardi di kWh, una quantità sufficiente per il fabbisogno nazionale di elettricità per 70 anni. La coltivazione degli acquiferi ad acqua dominante con sistemi a ciclo binario potrebbe soddisfare il fabbisigno di energia elettrica a tempo indeterminato.
 mappa potenziale geotermico italiano

Fonte: 
www.isit100.fe.it
www.area.fi.cnr.it

www.oberthal.org