Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili" Centro d Centro d ’ ’ Eccellenza per la Geotermia di Larderello Eccellenza per la Geotermia di Larderello Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili" Firenze 3 luglio 2009 Casi di eccellenza nel campo delle energie rinnovabili Gli sviluppi della geotermia Fausto Batini
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Centro d’Eccellenza per la Geotermia di Larderello · Un progetto geotermico può produrre un ritorno economico attraverso la vendita dell’energia elettrica generata e dei sottoprodotti
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Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
Centro dCentro d’’Eccellenza per la Geotermia di LarderelloEccellenza per la Geotermia di Larderello
Convegno"Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
Firenze 3 luglio 2009
Casi di eccellenza nel campo delle energie rinnovabili
Gli sviluppi della geotermia
Fausto Batini
Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
Temi trattati nella relazione
• Cenni sui sistemi geotermici
• L’energia geotermica nel mondo
• Scenari di sviluppo dell’energia geotermia in Italia
• Opportunità e sfide per la sostenibilità della geotermia
• Conclusioni
Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
…… era un luogo che poteva assomigliare era un luogo che poteva assomigliare alla porta dalla porta d’’accesso agli inferi ...accesso agli inferi ...
Fino a due secoli fa Larderello Fino a due secoli fa Larderello ……
La nascita dell’industria geotermica a Larderello
… nel 1817 un piccolo gruppo di imprenditori fondò la prima attivitàproduttiva geotermica iniziando ad
estrarre acido borico, per evaporazione, dalle acque dei numerosi lagoni geotermici
presenti nella zona di Larderello.
Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
… e nel 1916 divenne operativo il primo impianto commerciale per la generazione di energia elettrica: Larderello 1 (3x3000kW a ciclo
indiretto).
Nel 1904 fu condotto il primo esperimento di generazione elettrica …
La nascita dell’industria geotermica a Larderello
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Sorgente di calore
Rocce fuse o parzialmente fuse
Profondità 5-10 Km.
T > 600- 700 °C
Pozzi di produzione
Rocce impermebili cSpessore 500 – 2000 m
SerbatoioRocce porose e fratturateSpessore : 500 – 1500 mTemp. = 150 – 300 °C
Pozzo si reiniezione
Centrale
Vapordotto
Impianto di perforazione
Sorgenti termali
Falda acquifera
Acqua meteorica
Schema concettuale di un campo geotermico
Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
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Tecnologie per l’utilizzo delle risorse geotermiche
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Impianto a vapore secco
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Impianto a doppio flash
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Impianto binario
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Usi diretti del calore
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Pompe di calore geotermiche
Ciclo estivo:Il calore estratto dall’edificio viene ceduto al terreno
Ciclo invernale:Il calore assorbito dal terreno utilizzato per riscaldare l’edificio
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Ci sono vari progetti di Ricerca e Sviluppo in corso:
• Il progetto europeo “EGS Pilot Plant” a Soultz-sous-Forêts (Francia), attivo dal 1985. Attualmente è presente un impianto di generazione elettrica (1.5 MWe) che utilizza la risorsa geotermica a 200°C.
• Altri progetti realizzati in Europa (Austria, Germania)
• Australia: una attività di larga scala èattualmente in corso:
• 19 compagnie attive in 140 concessioni (67000 km2 in 4 stati),• 650 milioni di USD
• USA _ DOE sta finanziando vari progetti
Gli Enhanced Geothermal Systems, nonostante siano ancora a livello sperimentale, rappresentano una grande opportunità di
sviluppo per la geotermia nel medio- lungo periodo
Nuove frontiere: Enhanced Geothermal Systems
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Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
Nuove frontiere: Fluidi supercritici e sistemi magmatici
Un fluido supercritico è caratterizzato da temperature e pressioni molto alte tali da
permettergli un comportamento tipico sia di un liquido che di un gas.
La temperatura e la pressione necessarie per raggiungere lo stato supercritico
dipendono dalle caratteristiche del fluido. L’acqua raggiunge lo stato supercritico
quando la sua pressione e la sua temperatura superano rispettivamente
218.3 atm e 374.1°C..
Pozzi geotermici convenzionali
Pozzi supercritici
Temperatura 235 °C 430-550 °C
Pressione 30 bar 230-260 bar
Flusso volumetrico 0.67 m3/s 0.67 m3/s
Potenza elettrica Circa 5 MWe Circa 50 MWe
In Islanda è stato avviato un progetto pilota per verificare la
fattibilità di reperire ed utilizzare fluidi supercritici
(Iceland Deep Drilling Project).
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Un progetto geotermico può produrre un ritorno economico attraverso la vendita dell’energia elettrica generata e dei sottoprodotti nel refluo di processo: calore, acqua e specie chimiche, nonché sottoforma di CDM
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500
1000
1500
2000
2500
3000
La potenza totale installata è pari a 9732 MW (8590 MW effettivi).
Fonte: IGA 2008
Potenza geotermoelettrica installata nel mondo (2007)
In Italia 810 MW (711 MW effettivi) installati 5570 GWh/anno. generati
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Esplorazione geotermica in Italia
Mappa delle temperatura a 3000 m di profondità
Potenziali aree di interesse(In parte esplorate nel corso degli anni ’80)
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Produzione di energia elettrica
La Toscana è l’unica regione italiana che utilizza le risorse geotermiche per produzione di energia elettrica con• 31 impianti geotermici tradizionali in servizio, alcuni dotati di tecnologia AMIS per abbattimento dei H2S e Hg
La geotermia in Italia
Per gli usi diretti Il censimento degli usi diretti risulta tuttora difficoltoso a causa della mancanza di regole condivise per la classificazione
:
Potenza elettrica netta 711 MW
Generazione netta 5036 GWh
Calore distribuito 235 Tcal
CO2 evitata 3,4 Mt
TEP evitati 1.13 TEP
Potenza termica totale installata 650MWt
Energia termica complessivamente usata
8000 TJ/anno
Fattore medio annuo di utilizzazione 39%
Risparmio annuo TEP 192000 TEP
.
Monte Amiata
LarderelloUsi diretti
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E’ possibile produrre più dell’8.3% della produzione elettrica totale, fornendo energia elettrica al 17% della popolazione mondiale
39 paesi (principalmente localizzati in Africa, America Centrale, Sud-America, Pacifico) potrebbero essere totalmente alimentati
dall’energia geotermica
Previsioni di crescita dell’energia geotermica a livello mondiale
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400
800
1200
1600
0
40
80
120
160
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
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(GW
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GW TWh/yr
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1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
6.000.000
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
TJ/y
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Total
Geo. Heat Pumps
Direct Use
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Temperatura a 6 km di profonditàTemperatura a 5 km di profondità
Sviluppi futuri: Risorse idrotermali “nascoste”
Lo sviluppo di metodologie in grado di localizzare queste risorse avrebbe un ritorno economico importante
Si tratta di sistemi geotermici che non presentano manifestazioni naturali superficiali
80000 - 100000 MW
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Fonti rinnovabili: Confronto tra le performance
A fronte di costi di investimento più elevati rispetto alle altre forme di energia rinnovabili, la geotermia garantisce una produzione costante durante tutto
l’anno con un fattore di capacità prossimo ad 1
10 MW geotermici equivalgono a 40-50 MW eolici
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Valutazione del potenzialee ubicazione pozzi
Sostenibilità ambientale
Valutazione del rischio
Sostenibilita’economica
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MODELLO GEOLOGICO
MODELLOTERMO-
FLUIDODINAMICO
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0
0.1
0.2
0.3
0.4
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Le attività del CEGL: Analisi di fattibilità di progetti geotermici
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Il Climate Action & Renewable Energy Package ha fissato obiettivi ambiziosi per il 2020:
• diminuzione dei gas serra almeno del 20% rispetto ai livelli rilevati nel 1990 (30% se gli altri paesi industrializzati si dessero obiettivi simili)
• crescita nell’uso delle energie rinnovabili (geotermia, eolico, solare, biomasse,ecc...) finalizzata a raggiungere il 20% dell’energia totale prodotta
• diminuzione del 20% del consumo di energia, migliorando l’efficienza energetica
La Regione Toscana, come molte altre Amministrazioni Regionali, ha fissato obiettivi regionali volti a contribuire all’agenda nazionale.
Climate Action & Renewable Energy Package
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Stima UGI: • Potenza elettrica
• 810 MW at 2008• 700 MW aggiuntivi entro il 2020
• Usi diretti:• 650 MW nel 2007, • 6.000 MW nel 2020
Tendenze ed evoluzione del mercato geotermico italiano
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• Per quanto riguarda la produzione elettrica viene fatto riferimento al piano industriale di ENEL
• L’obiettivo negli usi diretti per le applicazioni domestiche è di ottenere un risparmio pari a 18 kTEP entro il 2020
• non ci sono obiettivi fissati relativamente agli usi diretti per applicazioni industriali, anche a causa dell’assenza di una specifica regolamentazione
La geotermia nel Piano Energetico della Regione Toscana
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Opportunità
� Esistenza di abbondanti risorse ad alta, media e bassa temperatura risorse sul territorio regionale
� Elevata capacità di innovazione tecnologica grazie ai numerosi esperti geotermici ancora presenti nelle Università, Istituti di Ricerca ed industrie italiane.
� Ampie possibilità di impiego del calore geotermico in numerose attività industriali
� Mercato potenzialmente elevato per le pompe di calore geotermiche
Opportunità e ostacoli per lo sviluppo geotermico
Ostacoli
� Impatto ambientale da mitigare con drastica riduzione delle emissioni aeriformi
� Elevati capitali a rischio durante la fase di esplorazione e mancanza di strumenti economico –assicurativi per coprire eventuali insuccessi nella fase esplorativa
� Mancanza di un numero adeguato di imprese, con esperienza e risorse economiche idonee, a stimolare lo sviluppo di nuovi progetti geotermici
� Assenza di specifici percorsi universitari e post universitari per la formazione di esperti nel settore geotermico.
Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
Reiniezione totale ed emissioni zero negli impianti esistenti
Microgenerazione , generazione ibrida e cogenerazione
Impiego di impianti innovativi di piccola taglia distribuiti sul territorio per produzione di energia elettrica e termica per valorizzare l’impiego combinato delle risorse geotermiche a medio-bassa entalpia e le biomasse
Esplorazione di aree ad elevato potenziale geotermico
Adeguamento impiantistico delle centrali geotermiche tradizionali in modo da consentire la reiniezione totale dei fluidi geotermici esausti ai fini della rinnovabilità della risorsa e della sostenibilità ambientale
Applicazione di avanzate tecnologie d’indagine geofisica e di perforazione per valutare la fattibilità di nuovi progetti di sviluppo in aree ad elevato potenziale (es: area compresa tra Larderello e Monte Amiata)
Innovazione tecnologica per lo sviluppo geotermico sostenibile
Applicazioni del calore geotermico in processi industriali ed agro-alimentari
Analisi e sviluppo di soluzioni impiantistiche innovative per l’impiego di calore geotermico in alternativa a combustibili fossili
Firenze, 3 luglio2009 Convegno "Visioni e Frontiere delle Energie Rinnovabili"
L’energia geotermica, al pari delle altre energie rinnovabili, rappresenta per il nostro Paese, e per la Toscana in particolare, una grande opportunità per la crescita socio-economica dei territori e per il raggiungimento degli obiettivi posti dalla direttiva europea Climate Action & Renewable EnergyPackage .
Sono però necessarie attuare un piano d’azione coordinato che comprenda:
• lo sviluppo ed applicazione di nuove tecnologie che possano minimizzare l’impatto sull’ambiente ed utilizzare in maniera sostenibile le risorse
• l’adozione di idonei strumenti finanziari e normativi che favoriscano gli investimenti anche delle piccole-medie industrie e dare così un impulso allo sviluppo di nuovi progetti
Conclusioni
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Consultare il sito web www.cegl.it per ulteriori informazioni sul programma e per modalità di iscrizione e sponsorizzazione
INTERNATIONAL WORKSHOP
GEOTHERMAL ENERGY DEVELOPMENT Opportunities and challenges
September 3rd and 4th , 2009Teatro dei Coraggiosi - Pomarance
Centro dCentro d’’Eccellenza per la Geotermia di LarderelloEccellenza per la Geotermia di Larderello
CEGL – Centro d’Eccellenza per la Geotermia di Larderello Via G. Carducci, 4