Impianto geotermico, come funziona e perché conviene

Geo sta per Terra e Termico per generatore di calore. È da qui che si comprende meglio cosa sia l’energia geotermica e come poterla sfruttare con degli impianti adeguati.

La forza che proviene dal calore del nucleo terrestre, infatti, può essere utilizzata in diverso modo:

• per generare elettricità nelle centrali elettriche geotermiche
• per riscaldare le abitazioni e fornire acqua calda.

Per capire meglio come funziona un impianto geotermico, in vari casi, partiamo dal conoscere meglio il tipo di energia che sfrutta.

La definizione di energia geotermica

Il calore prodotto nelle profondità del nucleo terrestre, è del tutto naturale e rappresenta una risorsa rinnovabile per noi umani.
Il nucleo della Terra si trova a circa 2.900 chilometri sotto la crosta terrestre, non proprio vicino, ma questa è la parte più calda del nostro pianeta.
Da cosa deriva questo calore? Dalla presenza di particelle che determinano alcune reazioni nucleari continue, sprigionando temperature oltre 5.000° C.
Di certo non è un calore benefico viste le altissime temperature, ma una piccola parte può arrivare in superficie ed essere sfruttata. Il calore del nucleo, infatti, si diffonde verso l’esterno e riscalda rocce, acqua, gas. In particolare, quella che utilizziamo è l’energia geotermica che deriva dal vapore e dall’acqua calda ad alta pressione, presenti nella parte di crosta terrestre a noi accessibile.

La temperatura della terra, riassumendo, aumenta con la profondità variando ad ogni chilometro: il cosiddetto gradiente geotermico è mediamente di 25° C per 1 km di profondità.
Praticamente, si stima che il calore situato nei primi 10 chilometri della superficie terrestre contenga una quantità di energia geotermica quasi 50.000 volte superiore alle riserve mondiali di petrolio e gas naturale. Come sfruttarla?

Come funziona l’energia geotermica

Il processo per catturare questo tipo di energia avviene, come abbiamo visto, tramite un impianto geotermico complesso (centrali elettriche geotermiche) oppure un impianto geotermico domestico per il riscaldamento (pompa di calore geotermica).

• Si estrae l’acqua ad alta pressione dal sottosuolo.
• Una volta raggiunta la superficie la pressione viene abbassata mentre l’acqua si trasforma in vapore.
  Il vapore fa ruotare delle turbine che sono collegate ad un generatore di energia
• Le turbine creano elettricità.
• Il vapore raffreddato si condensa in acqua.
• L’acqua viene pompata nel sottosuolo attraverso pozzi di iniezione.

Impianto geotermico

Affrontando il tema dell’energia terrestre in modo leggermente più dettagliato, ecco come funziona la “cattura” del calore geotermico e come un impianto può sfruttarla.

Il calore della crosta terrestre crea vapore e l’acqua calda viene usata per alimentare le centrali geotermiche, sfruttando dei pozzi sotterranei.

Si possono estendere questi serbatoi fino a circa 2 chilometri di profondità sotto la superficie terrestre, riuscendo a trasportare il calore in superficie.

In alcuni casi, più rari, il vapore fuoriesce direttamente dal terreno senza essere prima convertito dall’acqua, come nel caso dei geyser (energia idrotermale).

Una volta che l’acqua geotermica è stata convertita in vapore, sappiamo che aziona una turbina creando energia meccanica. È questo processo che può creare elettricità, quando la turbina si collega al generatore elettrico e produce energia quando ruota.

Un dettaglio importante per la scelta delle turbine, è il materiale: deve resistere alla corrosione. Perché il vapore geotermico contiene alte concentrazioni di sostanze corrosive (cloruro, solfato, anidride carbonica e idrogeno solforato).

Infine, nel caso di un impianto geotermico come la centrale, esiste un ciclo dell’acqua ben preciso da rispettare. Quando il vapore si raffredda, si condensa in acqua – che va trattata e poi pompata nuovamente nel serbatoio sotterraneo. Per migliorare l’efficienza e la sostenibilità della produzione di energia geotermica, si usa questo processo di iniezione dell’acqua.

In alcuni impianti una volta che si trova nelle profondità, l’acqua viene riscaldata e riutilizzata.

Tipologie di centrali geotermiche

Principalmente sono 3 i tipi di impianti geotermici utilizzati.

Impianto geotermico a vapore dominante

È quello che abbiamo citato, detto in inglese “a vapore secco” o dry steam. Il vapore passa direttamente dal pozzo di produzione sotterraneo alla turbina in superficie, che gira per produrre energia con l’aiuto di un generatore. L’acqua viene poi riportata nel sottosuolo attraverso un pozzo di iniezione. In questo tipo di impianto l’acqua è adoperata ad alta pressione e temperatura (oltre i 235 °C).

Impianto geotermico Flash

Prevede l’estrazione di acqua calda ad alta pressione dal sottosuolo e la sua conversione in vapore in un serbatoio. In seguito, il passaggio rapido di pressione dal serbatoio all’atmosfera separa l’acqua: una parte viene inviata alla centrale, una parte reimmessa nel serbatoio “flash”. Come per l’altro impianto geotermico, anche qui poi il vapore viene utilizzato per alimentare le turbine dei generatori.
In questo sistema, l’acqua del serbatoio si trova ad una temperatura superiore a 150-170 °C.

Impianto geotermico a ciclo binario

Il terzo tipo di centrali geotermiche si basa su serbatoi che sono scambiatori di calore. Questi trasferiscono il calore dall’acqua sotterranea ad un altro fluido: un secondo liquido che solitamente è un idrocarburo (isobutano o isopentano). Di solito, infatti, è un composto organico oppure un liquido refrigerante con basso punto di ebollizione.

Il fluido si trasforma in vapore, utilizzato per alimentare la turbina del generatore, come in altri impianti geotermici. Questi impianti possono funzionare a una temperatura molto più bassa di quella richiesta dagli impianti a vapore flash: tra i 120 e i 180 °C.

Un impianto geotermico domestico, ovviamente, presenta costi minori di una centrale e richiede anche temperature minori dell’acqua e dei fluidi per l’uso nel riscaldamento geotermico.

Il costo dell’energia geotermica

Gli impianti più complessi richiedono costi iniziali elevati, ma una volta che un impianto geotermico è in azione, i costi di gestione e manutenzione sono relativamente bassi; in particolare rispetto ad altri impianti da combustibili fossili.
Le centrali geotermiche possono produrre energia per oltre il 90% del tempo, quindi i costi di gestione possono essere facilmente recuperati a fronte di una produzione continua.

Sicuramente il costo viene ripagato anche in termini ambientali, dato che l’energia geotermica possiede un enorme potenziale per la creazione di energia pulita e rinnovabile. In più, lo sfruttamento dell’energia geotermica richiede solo una piccola superficie di terreno.

Dove è possibile costruire un impianto geotermico

Per produrre elettricità dall’energia geotermica costruendo un impianto adeguato, è importante sapere che una zona deve possedere alcune caratteristiche.

• Una quantità sufficiente di calore dal nucleo terrestre e una permeabilità che permetta al fluido di interfacciarsi con la roccia riscaldata.
• Le temperature dell’acqua devono essere di almeno 150 °C per produrre elettricità.
• Il fluido dell’impianto può essere presente in natura (acqua) o pompato in un bacino geotermico.
• La permeabilità può essere creata attraverso la stimolazione, una tecnologia nota come sistema geotermici avanzato (EGS).

Una zona fortunata è quella con un serbatoio geotermico naturale: un’area della crosta terrestre da cui è possibile sfruttare l’energia per produrre elettricità.

Questi serbatoi si trovano a varie profondità, possono essere ricchi di vapore geotermico o di liquido – acqua calda che verrà convertita in vapore. Si formano quando il calore del magma terrestre riscalda le acque sotterranee, situate in fratture o rocce porose.

I giacimenti che si trovano entro 1 o 2 km dal nostro terreno possono essere raggiunti tramite perforazione, e consentono un grande apporto.

Impianto ad energia geotermica domestica

Nel nostro blog abbiamo già parlato dei sistemi domestici con i loro vantaggi e svantaggi: per approfondire clicca su questo articolo, relativo all’impianto geotermico domestico.

Si tratta, comunque, di creare un sistema che attinge al calore terrestre e lo invia a delle pompe di calore geotermiche apposite. Possono essere a terra o ad acqua, oppure pompe di calore idrotermiche acqua-acqua per sfruttare le falde acquifere.

Questo tipo di impianto geotermico domestico può raggiungere anche rendimenti elevati, ma come accade per le centrali, ha dei costi di installazione da sostenere.

Sono compensati dalla bassa manutenzione e dall’apporto continuo di energia (stabilità delle temperature terrestri). Inoltre, questo tipo di pompe di calore godono di incentivi sul geotermico attivi per chi sceglie la loro installazione.

Anche per il 2023 è possibile usufruire dell’Ecobonus 65% – una detrazione fiscale della spesa sostenuta in sede IRPEF valida fino al 31 dicembre 2024.

Inoltre, è sempre valido il Bonus Casa, per la detrazione fiscale del 50% sulla spesa totale. Oltre all’inserimento delle pompe di calore e gli impianti geotermici, nel Superbonus. In quest’ultimo caso le aliquote della detrazione fiscale sono al 90% per tutto il 2023 e al 70% per il 2024. Riguardano gli impianti ibridi o geotermici.

Consulenze sugli impianti geotermici

Per la corretta valutazione del sito e dell’impianto da installare, è fondamentale affidarsi a chi possiede strumenti ed esperienza nel settore impiantistico. È doveroso considerate le caratteristiche geologiche e idrologiche del terreno, la temperatura e le specifiche e spaziali.

La nostra impresa è in grado di predisporre i dovuti sopralluoghi con tecnici qualificati.

In più, forniamo supporto per le detrazioni e per la documentazione da predisporre nel caso delle sonde geotermiche in edilizia libera. I piccoli impianti fino a 50 kW che raggiungono fino a 80 metri di profondità, non richiedono più i permessi precedentemente obbligatori!

Il nostro servizio per l’impianto geotermico comprende:

• guida alla scelta del sistema geotermico domestico;
• sopralluogo a domicilio;
• installazione sonde geotermiche:
• posa di materiali, scavi e allacciamenti alla rete;
• servizio assistenza post installazione.

Siamo attivi in Lombardia, per realizzare il tipo di impianto geotermico domestico in tutti i territori e province: Como, Bergamo, Milano, Brescia, Cremona, Lecco, Lodi, Mantova, Monza Brianza, Pavia, Sondrio, Varese. Operiamo anche in Piemonte nella creazione di impianti geotermici, e raggiungiamo anche Piacenza in Emilia-Romagna.

Contattaci per ottenere un preventivo dei costi per l’impianto geotermico domestico e per ogni domanda tecnica. Siamo disponibili tramite il form per richiedere informazioni oppure ai recapiti telefonici 031 734043 (fisso) 327 2504555 (cellulare).

Ti ricontatteremo il prima possibile, per sopralluogo e preventivo gratuito.