Energia geotermica

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)