Energia geotermica Energia Calore Tutte le energie Radiante o elettromagnetica Meccanica Termica Potenziale Cinetica Chimica Elettrica Nucleare L’energia è una proprietà della materia; essa si evidenzia quando avvengono cambiamenti o trasformazioni, anche minime, nella materia. Il concetto di energia viene associato al concetto di lavoro di una forza. Ciò significa che l’energia esprime la capacità di un sistema materiale di compiere un lavoro. Una forza compie lavoro quando, applicata a un corpo, ne provoca uno spostamento nella direzione in cui la forza agisce. LAVORO = ENERGIA Si è deciso che l’unità di misura per tutte le forme di energia e del lavoro è il joule (J), pari al lavoro compiuto per provocare sulla massa di 1 kg l’accelerazione di 1 metro al secondo quadrato per ogni metro di spostamento: LAVORO = ENERGIA = kg x metro x (metro / secondo quadrato) 1J = 1 N x 1m = 1Kg x m2 / s2 Quando due corpi interagiscono, l’energia presente nella materia può passare da un corpo ad un altro corpo: - sotto forma di lavoro se durante l’interazione si genera una forza che provoca lo spostamento di uno dei due corpi - Sotto forma di calore se i due corpi si trovano a temperatura diversa. ENERGIA IL CALORE Il calore o energia termica è una forma di energia interna dei corpi materiali prodotta dal continuo movimento degli atomi e delle molecole che li compongono. Il continuo movimento dell’insieme delle particelle di un corpo viene detto agitazione termica e ne rappresenta l’energia di movimento. Il calore è la forma in cui l’energia cinetica delle molecole passa da un corpo più caldo ad uno più freddo a contatto tra di loro. Il calore viene quindi sempre trasmesso da un corpo a temperatura più alta ad un corpo a temperatura più bassa ed è in grado di produrre lavoro. Come qualsiasi forma di energia, il calore di un corpo si misura in Joule, cioè dal lavoro che essa è in grado di compiere se utilizzata. I DUE MOTORI DELLA TERRA Il sistema Terra è attivato da due motori • motore esterno, cioè le forze esogene, attivato dall’energia solare è responsabile dei fenomeni climatici e del modellamento della superficie terrestre • motore interno, cioè le forze endogene, è alimentato dall’energia termica interna al pianeta ed è responsabile dei movimenti dei continenti e della deformazione della crosta terrestre Cos’è la geotermia? E’ il settore della geofisica che studia l’origine e la distribuzione del calore all’interno della Terra Come si origina l’energia geotermica? Dal calore naturale interno della Terra Proviene: 1. dalla formazione originaria del pianeta. 2. dal decadimento radioattivo di minerali. 3. dall’ energia solare assorbita in superficie. Il calore è trasferito dall’interno verso la superficie prevalentemente per: • Conduzione • Convezione ENERGIA GEOTERMICA • Il termine geotermia deriva dal greco geo (terra) e thermos (calore). • L’Energia Geotermica è una forma di energia termica, cioè calore, che si origina all’interno del pianeta Terra e che viene trasferita verso la superficie dai movimenti convettivi del mantello. • L’energia geotermica si manifesta tramite le attività vulcaniche quali le eruzioni di lava, le sorgenti termali e le emissioni di acqua o vapore caldi dal sottosuolo. • Queste manifestazioni testimoniano non solo la presenza di fonti di energia termica all’interno del pianeta, ma anche la perdita di una certa quantità di energia geotermica dalla superficie terrestre mediante un flusso di calore verso l’esterno. • Nelle zone geologicamente più giovani e più instabili dal punto di vista geologico il flusso di calore verso l’esterno è maggiore (circa il doppio) rispetto a quello delle zone più antiche, i cratoni, geologicamente stabili. • L’origine del calore interno è dovuta in parte al calore originario, cioè immagazzinato nei processi che hanno portato alla formazione del pianeta circa 4,6 miliardi di anni fa, in parte alle reazioni nucleari di decadimento radioattivo degli isotopi quali potassio-40, torio-232, uranio235 e uranio-238, i cui tempi di dimezzamento sono molto lunghi. Questi isotopi sono presenti nei minerali delle rocce, in particolare delle rocce granitiche che formano la crosta continentale e nei minerali del mantello. A causa della differente conformazione geologica, anche a profondità non eccessivamente elevate possono trovarsi zone ad elevata temperatura e quindi di interesse geotermico, cioè adatte allo sfruttamento del calore endogeno da parte dell’uomo. L’energia geotermica viene sfruttata utilizzando come vettore l’acqua. Infatti l’acqua meteorica che filtra nel sottosuolo attraverso gli strati sedimentari porosi e permeabili o le fratture presenti nelle rocce, può raggiungere e venire a contatto con le rocce ad elevata temperatura generando i fluidi geotermici: - acqua calda - vapore caldo Il territorio italiano, per la sua storia geologica, presenta un flusso di calore superiore alla media del flusso di calore di tutti i continenti. In Italia sono presenti diverse regioni nel cui sottosuolo è possibile trovare siti geotermici con fluidi ad elevata temperatura anche a profondità relativamente accessibili e quindi tali da poter essere sfruttate industrialmente. Infatti se il vapore caldo o l’acqua calda non risalgono spontaneamente in superficie attraverso fratture, è possibile estrarli mediante perforazioni. Per potere usare il calore come fonte di energia, è necessaria quindi la presenza di acqua sotterranea di origine meteorica che, scendendo in profondità nella crosta terrestre si riscalda e rimanendo intrappolata tra due strati di rocce impermeabili, può originare un serbatoio di acqua calda o di vapore ad alta pressione. Il serbatoio è costituito da rocce permeabili all’interno delle quali l’acqua calda o il vapore surriscaldato possono circolare liberamente. All’interno delle rocce serbatoio i fluidi possono arricchirsi di sostanze presenti quali anidride carbonica e acido solfidrico. Il serbatoio è ricoperto da rocce impermeabili ed è in comunicazione con affioramenti superficiali attraverso i quali l’acqua piovana può penetrare ed in tal modo mantenere nel tempo il serbatoio stesso, sostituendo i fluidi caldi che risalgono verso in superficie in modo naturale (sorgenti calde idrotermali, geyser, soffioni, etc.) o mediante pozzi geotermici di estrazione. SISTEMA GEOTERMICO IDROTERMALE Il sistema geotermico idrotermale è formato da tre elementi: - la sorgente di calore - il serbatoio - il fluido geotermico, che è il mezzo che trasporta il calore - La sorgente di calore può essere una intrusione magmatica a temperatura elevata posizionata a profondità relativamente piccola (5‐10 km) - Il serbatoio è un complesso di rocce calde permeabili nel quale i fluidi possono circolare assorbendo il calore - Il fluido è dato dalle acque fredde meteoriche che si riscaldano per conduzione (flusso di calore) In Italia Monte Amiata zona geotermica Grosseto Larderello (ENEL), Pisa Radicondoli (ENEL), Siena Le caratteristiche torri di raffreddamento del vapore a Larderello e le condotte che trasportano il vapore (1961) Nel mondo Le centrali geotermiche più importanti: California il più grande campo geotermico del mondo è ‘’The Geysers’’ produce 800 MW di elettricità The Geyser (Stati Uniti) A livello mondiale oggi è installata una potenza geotermica complessiva da circa 10700 MW, principalmente in ITALIA, GIAPPONE, USA, FILIPPINE, CENTRO AMERICA E ISLANDA (da V. Balzani)