Dai vapori bollenti del cuore della Terra alla rete elettrica: ecco come una centrale geotermica produce energia rinnovabile.
Una centrale geotermica sfrutta il calore delle profondità terrestri per produrre energia elettrica rinnovabile. La temperatura interna del nostro pianeta aumenta a mano a mano che si scende verso il centro della terra: questo aumento della temperatura, detto gradiente geotermico, è mediamente di circa 3° ogni 100 metri di profondità, ma in alcune zone – in presenza di particolari condizioni geologico-strutturali – esso è molto più elevato, tanto da avere temperature di 250-350 °C a profondità comprese tra i 2000 e i 4000 metri.
Come funziona una centrale geotermica
Attraverso le fratture degli strati rocciosi, le acque riscaldate e i vapori provenienti dalle sorgenti di calore (ad esempio le risalite magmatiche a basse profondità e/o gli assottigliamenti della crosta terreste) salgono verso la superficie, dove vengono intercettati dai pozzi geotermici di estrazione. Il vapore erogato dai pozzi viene quindi convogliato in tubazioni, chiamate vapordotti, ed inviato ad azionare una turbina, dove l’energia viene trasformata in energia meccanica di rotazione.
L’asse della turbina è collegato al rotore dell’alternatore che, ruotando, trasforma l’energia meccanica in energia elettrica alternata, che viene trasmessa al trasformatore. Questo innalza il valore della tensione fino a 132.000 volt e la immette nella rete di distribuzione.
Il vapore in uscita dalla turbina viene riportato allo stato liquido in un condensatore, mentre i gas incondensabili presenti nel vapore del sottosuolo vengono dispersi nell’atmosfera solo dopo precisi trattamenti per abbattere i principali inquinanti, quali idrogeno solforato e mercurio (impianti di Abbattimento Mercurio e Idrogeno Solforato, AMIS). Una torre di raffreddamento consente di raffreddare l’acqua prodotta dalla condensazione del vapore: a questo punto l’acqua fredda viene utilizzata nel condensatore, per abbassare la temperatura del vapore, oppure viene reiniettata nelle rocce profonde grazie ai pozzi di reiniezione, per iniziare un nuovo ciclo produttivo di energia rinnovabile.
Tipologie di centrale geotermica
Gli impianti per la produzione di energia geotermica impiegano tre tecnologie principali: a vapore dominante (dry steam), ad acqua dominante (flash) e a ciclo binario.
Dry Steam: È la tecnologia più diffusa, che prevede l’utilizzo di vapore ad alta temperatura (oltre i 235 °C) e pressione per muovere una turbina accoppiata ad un generatore di energia elettrica;
Flash: I serbatoi ad acqua dominante (temperatura superiore a 150-170 °C) sono impiegati per alimentare centrali a singolo o doppio flash. L’acqua arriva in superficie tramite i pozzi e, a causa del rapido passaggio di pressione da quella di serbatoio a quella atmosferica, si separa in una parte di vapore mandata in centrale e una parte di liquido reiniettata nel serbatoio (singolo flash). Se il fluido geotermico arriva in superficie a temperature particolarmente elevate, può essere sottoposto per due volte al processo (doppio flash);
Ciclo binario: nei serbatoi che producono acqua a temperature moderate (tra i 120 e i 180 °C), il fluido geotermico viene utilizzato per vaporizzare, attraverso uno scambiatore di calore, un secondo liquido (solitamente isobutano o isopentano), con temperatura di ebollizione più bassa rispetto all’acqua. Il fluido secondario si espande in turbina e viene condensato e riavviato allo scambiatore in un circuito chiuso, senza scambi con l’esterno.
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