Il progetto mira a garantire che l'energia geotermica profonda possa svolgere il suo ruolo nel futuro approvvigionamento energetico dell'Europa in modo sempre più sostenibile, creando una solida strategia per rispondere alle preoccupazioni ambientali.
di Daniele Fiaschi
La geotermia, definita da qualcuno come la vecchia zia delle energie rinnovabili, che da sempre sta lì sorniona e ogni tanto la si va a trovare sperando di ricavarci qualche gentile elargizione ma dalla quale poi quasi tutti prendono opportunamente le distanze guardandosi bene dall’instaurarci un rapporto profondo, è negli ultimissimi anni oggetto di particolare attenzione in chiave diciamo così, moderna, che ne vuole valutare e mostrare gli aspetti legati alla sostenibilità ambientale. Contribuendo a dargli quel ringiovanimento che ne permetterebbe uno sviluppo molto più ampio di quello attuale, facendone una importante base nello scenario energetico italiano ed europeo dei prossimi venti anni, soprattutto per una ragione che la rende molto interessante anche rispetto alle rinnovabili più rampanti quali il solare e l’eolico: la continuità.
È ciò di cui si sta occupando il progetto GEOENVI, finanziato dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea e coordinato da EGEC, il cui obiettivo è garantire che l’energia geotermica profonda possa svolgere il suo ruolo nel futuro approvvigionamento energetico dell’Europa in modo sempre più sostenibile e di creare una solida strategia per rispondere alle preoccupazioni ambientali. Il progetto si sta impegnando, con tutti gli stakeholder geotermici, per garantire lo scambio di buone pratiche, la sperimentazione di metodi armonizzati di analisi in aree selezionate e, quindi, per facilitare la sua replicazione in tutta Europa.
Il progetto GEOENVI mira a rispondere alle preoccupazioni ambientali sia in termini di impatti che di rischi, stabilendo prima di tutto una metodologia adattata che analizzi gli impatti e i rischi ambientali dei progetti geotermici operativi o in fase di sviluppo in Europa. Alla sua conclusione (è entrato da poco nell’ultimo semestre), il progetto proporrà raccomandazioni sui regolamenti ambientali europei armonizzati ai decisori politici e amministrativi nazionali e locali ed elaborerà modelli di Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment, LCA) specifici e semplificati per valutare gli impatti ambientali.
La geotermia profonda ha un grande potenziale di sviluppo in molti paesi europei. Tuttavia, i vantaggi legati al suo utilizzo per la produzione di energia elettrica e per il riscaldamento e il raffrescamento non sono ampiamente conosciuti. Recentemente, la produzione di energia geotermica di profondità in alcune regioni, per inciso anche italiane, si confronta con una percezione negativa, soprattutto in termini di prestazioni ambientali, che potrebbe seriamente ostacolare la sua diffusione sul mercato. Pertanto, una valutazione oggettiva dell’impatto ambientale è un prerequisito fondamentale per lo sfruttamento delle risorse geotermiche profonde.
Il concetto di Life Cycle Assessment (LCA) permette di analizzare e confrontare gli impatti ambientali (consumo di risorse primarie, emissioni, modificazioni indotte degli ecosistemi, danni alla salute ecc.) delle diverse tecnologie di produzione di energia durante le fasi del loro ciclo di vita, con approccio dalla culla alla tomba (cradle to grave): dall’estrazione delle materie prime alla produzione, al trasporto, all’uso fino al termine del ciclo di vita.
Gli Obiettivi di GEOENVI possono essere riassunti in tre punti fondamentali:
- Mappare gli impatti ed i rischi ambientali, così come la loro percezione, e definire come l’impronta ambientale degli impianti geotermici di profondità in Europa viene misurata e controllata nei diversi paesi.
- Costruire una metodologia armonizzata per valutare gli impatti ambientali degli impianti geotermici, utilizzando un approccio basato sul ciclo di vita.
- Coinvolgere i decisori politico – amministrativi e gli attori del mercato ad adottare raccomandazioni sui regolamenti, con l’obiettivo di applicare una metodologia LCA condivisa dagli stakeholder geotermici.
Per fare ciò, il progetto si è concentrato su Paesi target e casi di studio: Francia, Italia, Belgio, Islanda, Turchia e Ungheria. Sei paesi chiave con un potenziale geotermico profondo variabile in termini di maturità dei mercati e dei contesti geologici, selezionati perché hanno un potenziale per la geotermia profonda e perché sono ivi presenti impianti già operativi o in fase di sviluppo. Essi presentano inoltre contesti geologici diversi e complementari, e differenti profili di interesse ambientale. Raccogliendo informazioni in questi paesi, le conoscenze acquisite in mercati consolidati possono essere rese accessibili e trasferite ai soggetti interessati nei mercati meno sviluppati di tutta Europa.
I casi di studio selezionati e trattati nel progetto si trovano in Islanda (centrale geotermica di Hellisheidi), Francia (centrali geotermiche di Soultz-sous-Forêts e Rittershoffen), Italia (centrali geotermiche di Bagnore 3&4 dell’Amiata), Turchia (centrale geotermica di DORA II), Belgio (centrale geotermica di Balmatt) e Ungheria (sistema di teleriscaldamento di Szeged). Questo mix di casi studio ha permesso di combinare progetti in diverse fasi di sviluppo, con differenze sui più importanti impatti e preoccupazioni ambientali, e con diversi stakeholder coinvolti e varie tecnologie geotermiche e situazioni geologiche. Il nucleo del progetto è proprio l’analisi di questa serie di casi studio specifici dei diversi siti, in cui sono stati valutati gli impatti ed i rischi ambientali tramite la metodologia del ciclo di vita.
Uno dei principali risultati del progetto è la costruzione di una banca dati sulle implicazioni ambientali derivanti dallo sfruttamento della geotermia, dove queste sono descritte in modo dettagliato e trasparente. Il database è destinato agli attori del mercato geotermico, agli scienziati e ai decisori a livello europeo, nazionale e locale, per affrontare sinergicamente e sulla base di dati e metodologie validati scientificamente piuttosto che su percezioni soggettive, le preoccupazioni derivanti dallo sfruttamento geotermico, in maniera da sviluppare misure di mitigazione in tutta Europa. Esso comprende anche una serie di studi LCA. Per la costruzione di questa banca dati sono stati analizzati circa 180 studi scientifici sull’impatto ambientale della geotermia pubblicati su autorevoli riviste e atti di convegni accreditati, con rilevanza internazionale, tra i quali 26 sono risultati adatti a delineare le metodologie LCA per la definizione di linee guida armonizzate per indirizzare le buone pratiche atte alla riduzione degli impatti ambientali della geotermia. Immediata conseguenza del database è l’analisi delle misure di mitigazione e delle soluzioni e raccomandazioni da adottare per limitare al massimo gli impatti e i rischi, superando così le preoccupazioni ambientali.
L’altro risultato fondamentale del progetto è l’analisi completa del panorama di studi che riportano la valutazione della sostenibilità ambientale degli impianti geotermici, al fine di elaborarne l’impatto e le linee guida LCA per lo sfruttamento dell’energia geotermica, con successiva applicazione ai casi studio selezionati nei vari paesi partner. Una parte di rilievo in questo contesto è rappresentata dallo sviluppo di un protocollo per la generazione di modelli LCA semplificati per la valutazione preliminare degli impatti ambientali, ad uso degli attori e stakeholders non esperti, al fine di adottare misure idonee a mitigare gli effetti ambientali degli impianti geotermici e favorirne un’espansione sostenibile. La verifica dell’applicabilità di tali linee guida e del protocollo per modelli semplificati è fatta sui casi studio selezionati nei differenti paesi, per tutti i quali è stata svolta l’analisi completa per la situazione specifica.
L’analisi dei dati relativi alle varie categorie d’impatto LCA, che per spiegarlo in termini assai semplificati corrispondono al tipo di danno che le operazioni relative all’utilizzo energetico delle risorse in esame inducono sull’ambiente (consumo di risorse, inquinamento, alterazione funzionale, implicazioni sulla salute umana e degli ecosistemi ecc.), sono in genere riferite all’unità funzionale, ovvero all’effetto utile: parlando di sistemi energetici, in generale questa è il kWh elettrico e/o termico prodotto dagli impianti durante tutto il loro ciclo di vita. Il progetto ha identificato due diverse categorie d’impatto: ad alta e a bassa priorità.
Tali categorie variano nelle diverse fasi della vita degli impianti a seconda delle energie rinnovabili che si considerano ma anche, nell’ambito di una data rinnovabile, a seconda delle tecnologie adottate. Per esempio, relativamente alla categoria d’impatto effetto serra, gli impianti geotermici tradizionali a flash (fluido geotermico mandato direttamente a lavorare in macchina) e quelli a ciclo binario sempre a flash (fluido geotermico utilizzato solamente come fonte di calore per alimentare un impianto esterno di conversione termoelettrica) lo concentrano nella fase di esercizio, mentre quelle di costruzione e fine vita sono molto limitate. Per contro, gli impianti a ciclo binario che non fanno il flash e recuperano semplicemente il calore dall’acqua calda in pressione con sua successiva totale reiniezione, hanno bisogno di più pozzi e componenti termomeccanici “pesanti” (pompe e scambiatori di calore) e spostano l’impatto ambientale sulla fase di costruzione perché in esercizio non hanno in pratica emissioni.
Per gli impianti innovativi a pozzo ingegnerizzato artificialmente con iniezione di acqua nelle rocce calde (EGS) di tipo binario (soluzione non prevista in Italia ma di forte interesse per molti paesi europei), l’impatto è invece concentrato nella fase costruttiva e si limita principalmente alla categoria effetto serra. In generale, per gli impianti geotermici le emissioni dirette durante il funzionamento (parte operativa della vita) determinano la maggior parte delle categorie d’impatto ad alta priorità, mentre quelle a media e bassa priorità sono principalmente determinate dalla fase di costruzione della centrale. Le emissioni dirette sono fortemente legate alla composizione del fluido geotermico e al suo contenuto di gas incondensabili (NCG come CO2, acido solfidrico, ammoniaca), e risultano pertanto sito-specifiche.
In generale, le centrali geotermoelettriche italiane, pur con margini di miglioramento tecnologico, nel confronto internazionale escono piuttosto bene riguardo alle varie categorie d’impatto, considerato che operano con fluidi geotermici tra i più difficili. Ciò è dovuto principalmente ai sistemi di abbattimento delle emissioni che ormai equipaggiano tutte le centrali. L’analisi LCA applicata ai possibili impianti geotermici innovativi a ciclo binario con totale reiniezione del geofluido, attualmente non esistenti, confermano la tecnologia come tra le più pulite tra le rinnovabili, spostando la maggior parte delle categorie d’impatto ambientale all’attività di perforazione dei pozzi.
Un confronto LCA tra tre impianti a energie rinnovabili (geotermico, eolico e solare fotovoltaico) con tecnologie consolidate di equivalente potenza nominale installata (20 MW) ha mostrato come l’impatto per MWh generato durante tutta la vita degli impianti collochi il geotermico a livello intermedio tra il solare e l’eolico (prescindendo dalla disponibilità locale della risorsa), con valori pesati comunque 2 – 3 inferiori rispetto alla generazione da fonti convenzionali che equipaggia la rete elettrica italiana. Rispetto alle altre rinnovabili, la geotermia peraltro si caratterizza come complementare, essendo in grado di operare in modo stazionario grazie alla continua disponibilità della risorsa. Ciò la rende molto attrattiva per compensare il carattere aleatorio dell’energia eolica e solare, diminuendo la necessità di ricorso a fonti fossili. Nel futuro anche breve, e nell’ottica della transizione energetica, sarà possibile utilizzare ancora meglio la capacità di modulazione di carico della geotermia, sviluppando anche soluzioni equivalenti all’accumulo di energia (tema molto caldo per le rinnovabili).
Si può concludere che la vecchia zia ne esca con un bel maquillage per dare ancora, e magari accrescerlo significativamente, il suo potenziale all’affare verde dei prossimi anni legato alle energie rinnovabili, sia a livello nazionale che internazionale.
