Il termine "geotermia" deriva dal greco e significa calore della Terra. L'energia geotermica si ottiene sfruttando tale calore.Da sempre i popoli hanno usato l'acqua geotermica che fluiva liberamente alla superficie dalle sorgenti calde. L'uso più antico e diffuso è stato, naturalmente, quello termale. Poi questa "acqua magica" fu impiegata anche per altri scopi.

I Romani curavano con l'acqua proveniente dal centro della Terra i disturbi della pelle e degli occhi e riscaldavano gli edifici di Pompei, ma già alcuni millenni prima gli Indiani d'America la usavano per cucinare, oltre che per scopi medicinali, così come facevano i Maori della Nuova Zelanda.

Un esempio più recente è quello della Francia che, dagli anni '60, scalda fino a 200.000 case con acqua geotermica.

• Dal nucleo alla superficie
• Sorgenti, geyser e serbatoi
• Vapore o acqua calda per la produzione di elettricità
• Le tipologie di centrale
• Gli altri usi del calore geotermico
• Opportunità e prospettive di mercato

Dal nucleo alla superficie

Il nucleo della Terra, a circa 6400 km di profondità, ha una temperatura intorno ai 5000°C. Il calore fluisce verso la superficie e viene condotto dalle rocce del mantello, lo strato che circonda il nucleo.

Quando temperatura e pressione aumentano oltre un certo limite, la roccia del mantello fonde e diventa magma che, essendo meno denso della roccia circostante e solida, sale lentamente, per convezione, verso la crosta, trasportando calore dal basso verso l'alto.

A volte il calore arriva in superficie attraverso una fenditura sotto forma di lava; molto più spesso rimane sotto la crosta, scaldando le rocce e l'acqua circostanti (ossia pioggia che si è infiltrata in profondità attraverso gli strati rocciosi), con temperature che arrivano fino a circa 370°C.

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Sorgenti, geyser e serbatoi

L'acqua calda, geotermica, risalendo attraverso faglie e fratture, può raggiungere la superficie e formare sorgenti calde e geyser.
La maggior parte dell'acqua rimane invece nel sottosuolo e, intrappolata in fratture e strati porosi di roccia, porta alla formazione di un serbatoio geotermico.

Oggi gli esperti studiano il sottosuolo per localizzare i serbatoi di fluido geotermico da portare in superficie attraverso la realizzazione di pozzi profondi anche alcune migliaia di metri, operazione che richiede un'attenta valutazione perché la perforazione di un pozzo costa diversi milioni di Euro e può non portare a risultati produttivi.

Quando l'acqua o il vapore arrivano in superficie attraverso i pozzi, o si dirigono agli impianti di produzione di elettricità, le centrali geotermiche, oppure vengono impiegati per usi non elettrici.

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Vapore o acqua calda per la produzione di elettricità

Nelle centrali, il vapore o l'acqua calda forniscono la forza necessaria a muovere le turbine che producono elettricità.

L'acqua di scarico delle centrali geotermiche viene poi reiniettata in profondità nel serbatoio, attraverso appositi pozzi di reiniezione, mantenendo così la pressione del serbatoio ed evitando l'inquinamento di falde o corsi d'acqua in superficie.
L'acqua reiniettata sarà di nuovo scaldata dalla Terra.

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Le tipologie di centrale

Ci sono tre tipi di centrali geotermiche, in funzione della temperatura e della pressione del serbatoio che le alimenta:

• Nei campi dove si produce essenzialmente vapore "secco", in aggiunta a poca acqua, questo puo' essere inviato direttamente alla turbina dell'impianto, attraverso dei vapordotti. Il più grande serbatoio di questo tipo, sfruttato fin dagli anni '60, è "The Geysers", che si trova circa 140 km a Nord di San Francisco in California (Usa). Il primo campo di questo genere al mondo è stato invece quello di Larderello in Toscana, dove l'imprenditore fiorentino Pietro Ginori Conti, che aveva sposato la figlia del conte De Larderel, nel 1904 produsse energia elettrica mediante una dinamo trascinata da un motore azionato dal vapore endogeno.Con il calore geotermico negli anni '40, in Italia venivano già prodotti 132 MW.Per livello di produzione geotermoelettrica l'Italia e' oggi il quarto Paese del mondo.Erga S.p.A. del Gruppo Enel è proprietaria dei campi di Larderello (il solo a vapore dominante), di Travale e del Monte Amiata in Toscana e di Latera nel Lazio.
  
• Un serbatoio 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 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. 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.

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Gli altri usi del calore geotermico

Oltre che per generare elettricità, il calore geotermico è impiegato in applicazioni dirette, che assicurano un risparmio d'energia fruttando acqua a temperature comprese tra i 20 e i 150°C.

Accanto alle cure termali, l'acqua calda geotermica viene usata per riscaldare serre per la floricoltura e l'orticoltura, vasche per l'itticoltura, per pastorizzare il latte, per essiccare cipolle o legname, per lavare la lana.

Altro uso abbastanza diffuso è rappresentato dal riscaldamento di edifici, sia privati che pubblici, o di interi quartieri.

Lo schema di questo tipo di applicazione è simile a quello delle centrali a ciclo binario, qui però il liquido secondario è acqua pulita di città che scorre in tubazioni che si diramano fino agli edifici da riscaldare.

Il primo esempio di questo genere fu avviato a Boise in Idaho (Usa), ma l'impianto più grande è oggi quello di Reykjavik in Islanda.Lo stesso sistema, basato su tubi di acqua calda interrati, può essere usato per mantenere sgombre dalla neve strade e scalinate o per far crescere ortaggi e piante senza chiuderli nelle serre.

Infine è da menzionare l'impiego nei sistemi a pompe di calore che producono caldo in inverno e fresco in estate, consumando pochissima elettricità e sfruttando la temperatura del terreno.

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Opportunità e prospettive di mercato

Agli inizi del 2000 risultavano installati impianti geotermici in 22 Paesi, per una potenza totale di circa 8000 MW, con una produzione di energia elettrica di circa 50 TWh.

I Paesi guida sono: Usa, Nuova Zelanda, Italia, Islanda, Messico, Filippine, Indonesia e Giappone.

Nel breve termine le applicazioni descritte continueranno ad essere le uniche commercialmente utilizzabili. Per l'uso finalizzato alla produzione di elettricità è stimato un potenziale di circa 80 GW

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