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Come liberare il potenziale della geotermia

Negli Stati Uniti, quattro nuovi impianti pilota finanziati dalla legge sulle infrastrutture potrebbero consentire di ampliare la gamma delle rinnovabili “dimenticate”.

di Casey Crownhart 09-12-21
C'è abbastanza calore che scorre dall'interno della terra per soddisfare il doppio della domanda globale di energia, ma per sfruttarlo è necessario scavare in profondità nel sottosuolo e trasformare il calore in una forma utilizzabile di energia. È difficile e costoso, motivo per cui l'energia geotermica, a volte chiamata la rinnovabile dimenticata, rappresenta solo lo 0,3 per cento circa della produzione di elettricità in tutto il mondo. 

Ora, però, sta ricevendo una decisa spinta. La legge sulle infrastrutture approvata di recente negli Stati Un iti ha stanziato 84 milioni di dollari per il Dipartimento dell'Energia per la costruzione di quattro impianti dimostrativi per testare sistemi geotermici avanzati, una forma sperimentale della tecnologia.

Il finanziamento è solo una piccola frazione dei 62 miliardi di dollari stanziati dal DOE per le infrastrutture, che prevedono la costruzione di più linee di trasmissione a lunga distanza, il rafforzamento della catena di approvvigionamento per le batterie e forme di sostegno per le centrali nucleari. Ma i ricercatori geotermici affermano che anche questi fondi limitati sono in grado di fare molto per aiutare la transizione dei sistemi geotermici avanzati (EGS) all'uso commerciale.

"Il geotermico è davvero pronto per il debutto ", afferma Tim Latimer, fondatore e CEO della startup Fervo, un’azienda EGS che risponde ai requisiti di sostenibilità ambientale. Il fascino del geotermico è tutto basato sulla continuità: mentre la produzione di elettricità degli impianti eolici e solari varia con il tempo e l'ora del giorno, l'energia geotermica è sempre attiva, fornendo una fonte stabile di elettricità.

"È davvero la rinnovabile che risponde meglio alle nostre esigenze", afferma Jody Robins, ingegnere geotermico del National Renewable Energy Laboratory. L'energia nucleare (che è priva di carbonio, ma non rinnovabile) può svolgere un ruolo simile, sebbene i costi, i problemi con lo smaltimento dei rifiuti tossici e la percezione dell’opinione pubblica ne abbiano limitato l'utilizzo.

Le moderne centrali geotermiche sono in funzione negli Stati Uniti dagli anni 1970. Questi impianti generalmente pompano acqua calda o vapore dal sottosuolo fino alla superficie per muovere una turbina e generare elettricità. Quindi l'acqua viene pompata indietro per mantenere la pressione nel sottosuolo, in modo che il processo possa asumere una forma ciclica.

I principali siti geotermici condividono alcune caratteristiche: calore, roccia con fratture e acqua, tutte caratteristiche presenti in zone prossimali e entro circa tre km dalla superficie. Ma ormai le risorse geotermiche più accessibili - negli Stati Uniti, sono in gran parte concentrate nell'ovest - sono state sfruttate. 

Anche se i ricercatori ritengono che ci siano ancora molti altri potenziali siti da trovare, è difficile capire dove possano essere. Inoltre, nella maggior parte degli Stati Uniti orientali e in molti altri luoghi del mondo, la roccia sotterranea non è del tipo giusto per far funzionare gli impianti tradizionali, o cè assenza di acqua.

Alcuni ricercatori e startup stanno cercando di espandere la geotermia in nuovi posti. Con sistemi avanzati, stanno pompando fluido nella roccia impermeabile per forzare l'apertura di crepe in cui l'acqua sia libera di muoversi e di riscaldarsi, producendo il vapore necessario per l'energia. Il processo ha il potenziale per innescare terremoti, come hanno dimostrato i primi progetti in Corea del Sud e Svizzera. Tuttavia, queste tecniche sono simili al fracking, diffuso negli Stati Uniti, e i rischi sono probabilmente gestibili nella maggior parte dei luoghi, afferma Robins.

Questo approccio potrebbe espandere la geotermia in luoghi sprovvisti di acque sotterranee o dei tipi di roccia necessari per gli impianti tradizionali. Tuttavia, raggiungere queste risorse non sarà facile. La perforazione commerciale di solito non va molto più in profondità di sette chilometri per motivi di costo e molti luoghi che potrebbero trarre vantaggio dal geotermico non raggiungono i 150 °C necessari per generare elettricità a prezzi ragionevoli. Raggiungere temperature sufficienti può significare andare più in profondità, il che richiederebbe nuove tecniche e tecnologie in grado di resistere a temperature e pressioni elevate.

Fervo sta elaborando alcuni di questi dettagli nei propri progetti, incluso uno annunciato all’inizio di quest’anno con Google per l'installazione di capacità geotermiche vicino ai data center dell'azienda in Nevada. Recentemente è stata anche coinvolta in un progetto del DOE nello Utah centrale, chiamato FORGE (Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy).

I ricercatori accademici e industriali di FORGE stanno cercando di trovare le migliori pratiche per l'implementazione di tecniche EGS, compresa la perforazione e la manutenzione dei serbatoi. Il sito è stato scelto perché la sua geologia è abbastanza rappresentativa dei luoghi in cui potrebbero essere costruiti altri impianti di questo tipo negli Stati Uniti, afferma Lauren Boyd, responsabile del programma EGS del Geothermal Technologies Office del DOE.

Con le risorse della legge sulle infrastrutture, il DOE finanzierà altri quattro siti dimostrativi. Ciò permetterà di ampliare la creazione di strutture EGS, dal momento che saranno in grado di lavorare in luoghi diversi e con diversi tipi di rocce. Almeno un impianto sarà costruito negli Stati Uniti orientali, dove il geotermico è meno diffuso.

Ma le barriere tecnologiche non sono tutto ciò che ha rallentato il progresso dell'energia geotermica, afferma Susan Hamm, direttore del Geothermal Technologies Office del DOE. La costruzione di un impianto geotermico può richiedere fino a un decennio a causa di tutti i permessi necessari. Semplificare le pratiche burocratiche potrebbe quasi dimezzare quel tempo e raddoppiare la capacità geotermica prevista entro il 2050.

Anche il finanziamento di progetti geotermici può essere una sfida. Richiedono più investimenti di capitale rispetto ai progetti solari o eolici: da 3.000 a 6.000 dollari per kilowatt, rispetto a 1.700-2.100 per kilowatt per eolico e solare, anche se un impianto geotermico arriva a produrre da due a quattro volte più elettricità di un impianto eolico o solare della stessa capacità.

La geotermia sta ora ottenendo alcune delle stesse agevolazioni fiscali delle altre energie rinnovabili. Ma dal momento che può volerci quasi un decennio prima che un progetto si avvii, le agevolazioni fiscali potrebbero non rimanere in vigore fino alla partenza dell’impianto. Secondo un rapporto del DOE del 2019, con una combinazione di cambiamenti politici e progressi tecnologici, la generazione di energia geotermica degli Stati Uniti potrebbe raggiungere i 60 gigawatt entro il 2050. Ciò significa che il geotermico fornirebbe quasi il 9 per cento di tutta la produzione di elettricità negli Stati Uniti, rispetto allo 0,4 per cento di oggi.

La promessa del geotermico, energia sempre attiva e senza emissioni di carbonio, rimane convincente. Se i prezzi scendono e se potrà diffondersi sul territorio, potrebbe essere l'ultimo pezzo del puzzle ad aggiungersi a una rete senza emissioni di carbonio, conclude Latimer.

(rp)
  • Per gentile concessione del Geothermal Technologies Office del DOE.