Cos'è l'energia geotermica e qual è il suo futuro?

Che cos'è l'energia geotermica? Con miglioramenti nella tecnologia avanzata dei sistemi geotermici, il calore terrestre potrebbe diventare un importante generatore di elettricità. Flickr / xavierbt

Geotermia significa letteralmente "calore della terra". La temperatura della terra aumenta man mano che approfondiamo il suo nucleo. Possiamo usare quel calore per produrre energia facendo circolare l'acqua attraverso i caldi bacini sotterranei, portando l'acqua calda o il vapore in superficie. Possiamo quindi convertire l'energia nel fluido caldo in energia meccanica ed elettrica in superficie usando a motore termico.

Gli investimenti privati ​​nello sviluppo di energia geotermica australiana hanno subito un rallentamento dopo un avvio molto rapido di dieci anni fa. Ciò dovrebbe riprendersi quando nuovi sviluppi porteranno la redditività commerciale ai sistemi geotermici potenziati. Questi hanno il potenziale per crescere esponenzialmente, promettendo un potere abbondante per il mondo.

Sistemi geotermici convenzionali

Nel 2010, il mondo ha generato 20 terawattora (TWh) di elettricità geotermica. Tutto questo proveniva da risorse convenzionali. Si tratta di flussi di acqua calda o vapore presenti in natura riscaldati dal magma e che circolano attraverso la roccia permeabile. Sono associati a sistemi vulcanici e limitati a regioni con vulcani attivi o giovani.

L'uso di risorse convenzionali non è nuovo. Nel 1904, fu costruito un impianto a Larderello, Italia, per generare elettricità dal vapore geotermico. Da allora, le installazioni di energia geotermica si sono diffuse a un ritmo costante ma sono state limitate a risorse relativamente facili da accedere.

Sistemi geotermici avanzati

Esiste un'altra forma di calore geotermico che è abbondante e generalmente disponibile in tutto il mondo. È prodotto dal decadimento radioattivo di isotopi di potassio, uranio e torio presenti in alcuni tipi di granito.

Nei graniti nel bacino del Cooper, nell'Australia meridionale, vi sono concentrazioni di isotopi a livello di tracce. Il calore viene generato a un tasso molto basso. A un ritmo così basso, ci vorrebbe quasi un milione di anni affinché una massa di granito aumenti la sua temperatura di 100 ° C. Durante quel periodo la roccia deve rimanere ben isolata a grande profondità.

Per accedere a questo caldo profondo, è necessario perforare almeno due pozzi. L'acqua fredda viene iniettata da un pozzo, viene riscaldata dalla roccia e viene estratta dall'altro pozzo. I due pozzi sono in genere separati da 800 a 1000 m. In un tale sistema, l'acqua viaggerà da un pozzo all'altro solo se la roccia tra i pozzi è sufficientemente permeabile.

La permeabilità alla roccia naturale non è abbastanza elevata ma può essere migliorata con tecniche di ingegneria del petrolio e del gas ben consolidate. Questi sistemi sono chiamati Enhanced Geothermal Systems (EGS).

Sviluppo commerciale di EGS

L'elettricità prodotta da sistemi geotermici avanzati non è competitiva in termini di costi perché i pozzi profondi sono costosi. Per generare elettricità a sufficienza per pagare i pozzi e le attrezzature di superficie, l'acqua calda deve essere portata in superficie a velocità vicine a 100 kg / s. Una delle migliori portate di EGS nel mondo è stata raggiunta dalla società australiana Geodynamics ed era solo un terzo di questo obiettivo. Sebbene si tratti di un risultato significativo, non è sufficiente rendere l'elettricità EGS commercialmente competitiva.

È possibile compensare queste basse portate se è possibile migliorare l'efficienza della conversione dell'energia in energia. Ma i miglioramenti in questo settore devono ancora vedere la produzione di elettricità diventare competitiva in termini di costi.

Le portate EGS devono essere triplicate prima che l'elettricità EGS sia commercialmente fattibile. Era riportato lo scorso dicembre che una promettente tecnica per i pozzi geotermici avrebbe potuto essere sviluppata dalla società americana AltaRock. Se i risultati riportati saranno confermati da ulteriori test, fornirà un nuovo respiro allo sviluppo geotermico di EGS in tutto il mondo e in Australia.

Altre risorse geotermiche australiane

La divisione tra sistemi geotermici convenzionali e potenziati è artificiale e l'attuale risorsa geotermica globale copre uno spettro continuo che si estende dalle sorgenti calde naturali ai sistemi geotermici potenziati.

Risultati recenti mostrano che sebbene l'Australia non sia un paese vulcanico, ha aree in cui il magma si avvicina alla superficie per produrre acqua calda nella roccia sedimentaria. L'industria geotermica australiana li chiama falde acquifere sedimentarie calde. Si prevede che abbiano permeabilità naturali superiori a EGS ma forse non alte come i sistemi geotermici convenzionali.

In tutto il mondo, non c'è stato molto lavoro in questo tipo di risorsa, ma ci sono nuovi sviluppi in Australia e in altri luoghi simili Turchia e Sud America diretto a tali risorse.

Impatto ambientale

Nell'accesso all'energia geotermica, le tecnologie coinvolte possono avere lievi effetti sull'ambiente circostante. Come visto dal Esperienza di Paralana, si possono avvertire lievi tremori in superficie, ma questi non rappresentano un rischio significativo. L'energia geotermica non utilizza più acqua rispetto ad altre applicazioni di energia termica rinnovabile. Anche la stimolazione alla frattura utilizzata nei progetti EGS non rappresenta un rischio per le falde acquifere superficiali poiché i serbatoi EGS sono molto profondi e i pozzi sono sigillati in involucri di acciaio.

In alcune risorse geotermiche convenzionali di origine vulcanica, il gas disciolti rilasciati nell'atmosfera può influire sull'ambiente circostante. Questo è probabilmente il pericolo più grave associato all'energia geotermica, ma è limitato solo ad alcune risorse convenzionali (non rilevanti per l'Australia) ed è facile da controllare.

Il futuro del geotermico

I fondamenti per l'energia geotermica sono forti. È abbondante - lo è la risorsa sotto il grande bacino artesiano stimato essere abbastanza grande per fornire l'attuale consumo annuo di energia australiano per 6000 anni. È una delle poche fonti di energia rinnovabile che può sostituire completamente il carbone come generatore di energia elettrica di base. Ha anche un impatto ambientale molto basso.

L'incapacità di raggiungere un flusso sufficiente stava ostacolando il suo sviluppo commerciale, ma questo problema potrebbe essere risolto nel prossimo futuro. In tal caso, l'energia geotermica potrebbe diventare una delle principali tecnologie di energia rinnovabile per gli anni '2020.The Conversation

L'autore

Hal Gurgenci, professore di ingegneria meccanica, L'Università del Queensland

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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