| Energia dalla geotermia |
L'energia geotermica è una forma di energia sfruttabile che deriva dal calore presente negli strati più profondi della crosta terrestre. Si basa infatti sullo sfruttamento del calore naturale della Terra (gradiente geotermico) dovuto all'energia termica rilasciata in processi di decadimento nucleare naturale di elementi radioattivi quali l'uranio, il torio e il potassio, contenuti naturalmente all'interno della terra (nucleo, mantello e crosta terrestre).
Penetrando in profondità nella superficie terrestre, la temperatura diventa gradualmente più elevata, aumentando mediamente di circa 30 °C per km nella crosta terrestre.
Esistono due forme di "geotermia":
- quella classica, relativa allo sfruttamento di anomalie geologiche o vulcanologiche: riguarda la produzione di energia elettrica e le acque termali utilizzate a fini di riscaldamento.
- quella a bassa entalpia, relativa allo sfruttamento del sottosuolo come serbatoio termico dal quale estrarre calore durante la stagione invernale e al quale cederne durante la stagione estiva: è quella "geotermia" con la quale qualsiasi edificio, in qualsiasi luogo della terra, può riscaldarsi e raffrescarsi, invece di usare la classica caldaia d'inverno ed il gruppo frigo d'estate.
Per lo sfruttamento del calore geotermico esistono al mondo ormai da diverso tempo le centrali geotermiche. Il flusso di vapore proveniente dal sottosuolo, liberamente oppure canalizzato tramite perforazione geologica in profondità, produce una forza tale da far muovere una turbina; l'energia meccanica della turbina viene infine trasformata in elettricità tramite un alternatore.
I sistemi geotermici possono essere a vapore dominante, quando l'alta temperatura determina la formazione di accumuli di vapore, o ad acqua dominante, se l'acqua rimane allo stato liquido. Nel primo caso l'energia geotermica può essere utilizzata per produrre energia elettrica, inviando il vapore, attraverso dei vapordotti, a una turbina collegata a un generatore di corrente. Se il fluido non raggiunge una temperatura sufficientemente elevata, l'acqua calda potrà essere utilizzata per la produzione di calore per esempio in impianti di teleriscaldamento.
I 3 elementi fondamentali di un impianto geotermico sono:
- Un sistema di captazione del calore
- La pompa di calore geotermica
- Un sistema di accumulo e distribuzione del calore
Lo sfruttamento della geotermia a bassa entalpia è reso possibile dalle pompe di calore, che sfruttano la temperatura costante che il terreno ha lungo tutto il corso dell'anno. Normalmente, già ad un metro di profondità, si riescono ad avere circa 10-15 °C. La pompa di calore che sfrutta la differenza di calore fra il terreno e l'esterno per assorbire calore dal terreno e renderlo disponibile per gli usi umani. Più questa differenza è alta, migliore è il rendimento. La pompa di calore necessita di energia elettrica per funzionare, in condizioni medie ogni 3 kWe consumati si ottiene 1 kWt. Per rendere l'impianto ambientalmente più compatibile ed energeticamente autosufficiente, si può abbinare ad un impianto fotovoltaico che produrrà l'energia necessaria per alimentare la pompa di calore. Lo stesso impianto può essere utilizzato per raffrescare gli edifici, facendo funzionare la pompa di calore al contrario, quindi assorbendo il calore dalla superficie e trasferendolo al sottosuolo. L'alternanza del funzionamento estate/inverno permette di non raffreddare sensibilmente la zolla di terreno in cui sono situate le sonde.
Per trasferire il calore dal terreno si utilizzano delle sonde geotermiche: tubi ad U costituiti da materiali con alta trasmittanza termica nei quali passa un liquido che assorbe il calore e lo porta in superficie o nel sottosuolo. Le sonde possono essere di tre tipi:
- Verticali: scendono nel terreno andando verso temperature più elevate e necessitando di macchinari particolari per il carotaggio del terreno;
- Orizzontali: è necessario un terreno sufficientemente pianeggiante nel quale i tubi vengono posati a seguito di un semplice scavo ad una profondità non elevata ma anche sul fondo di un lago artificiale o naturale, sfruttando in questo caso il calore dell'acqua;
- Compatte: sono realizzate tramite strutture orizzontali o verticali annegate nel terreno a profondità variabili fra i 4 e gli 8 metri, scambiando calore tramite superfici elevate realizzate tramite apposite soluzioni strutturali.
I vantaggi di un impianto geotermico completo (riscaldamento + raffrescamento) sono molteplici:
- l'energia geotermica è una fonte di energia pulita e rinnovabile
- le sonde geotermiche non inquinano
- non necessitano di manutenzione
- un impianto geotermico dura più di 100 anni
- si ha un risparmio fino all' 80% dei costi di esercizio
- è possibile generare riscaldamento e raffreddamento con lo stesso impianto.
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