Generare energia utilizzabile da fonti geotermiche è molto conveniente
Quando sentiamo parlare di energia rinnovabile, solare ed eolica sono di solito le prime fonti di coppia che vengono in mente. E gli altri? In questo articolo, ci concentreremo sui costi dell’energia geotermica. La geotermia è una fonte di energia rinnovabile ad altissimo potenziale che, a nostro avviso, è sottovalutata sia per la produzione di energia elettrica che per quella di riscaldamento/raffreddamento.
Per prima cosa, definiremo cos’è e come lo convertiamo in energia. Quindi abbatteremo i costi per vedere se è davvero un concorrente nel mercato delle energie rinnovabili sempre più accessibile.
Che cos’è l’energia geotermica?
Avete mai rilassato in una primavera calda prima? Allora sei già più familiarità con l’energia geotermica di quanto si pensi. L’energia geotermica, considerata tutto ciò che è” di o relativo al calore interno della terra”, viene creato dal calore che viene continuamente prodotto nello strato interno della terra di roccia fusa.
Perché quello strato è così caldo, chiedi? Perché è pieno di elementi radioattivi e metalli come uranio e potassio. Questi materiali sono naturalmente in decomposizione e il processo crea molto calore. (Una nota interessante, questo è dove otteniamo l’uranio per produrre energia nucleare. Leggi il nostro post L’energia nucleare è rinnovabile? per saperne di più. Suggerimento: la risposta sta con l’uranio utilizzato!)
Come facciamo a produrre energia da questo calore sotterraneo?
Ok, ora sappiamo che fa caldo laggiù, ma come usiamo il calore intrappolato sotto la roccia per generare energia? Grande domanda! Nel corso di migliaia di anni, l’acqua piovana penetra nella superficie terrestre e si raccoglie in serbatoi sotterranei, dove la roccia fusa calda riscalda l’acqua. I pozzi, perforati fino a 10.000 piedi sottoterra, portano quel fluido caldo in superficie per generare elettricità in un impianto di energia geotermica.
Esistono tre diversi tipi di centrali geotermiche: vapore flash, ciclo binario e vapore secco. Mentre ciascuno funziona in modo diverso, tutti implementano lo stesso disegno di base di attingere acqua calda e vapore da terra per far girare le turbine che poi generano elettricità meccanica.
La maggior parte delle centrali geotermiche sono impianti a vapore flash. Tuttavia, il tipo di impianto è determinato dalle caratteristiche e dalla posizione di ciascun campo geotermico. Guarda questo video per uno sguardo più da vicino il processo di generazione di energia geotermica da un impianto a vapore flash.
US landscape of geothermal energy
Gli Stati Uniti sono di gran lunga il più grande produttore di energia geotermica. Il primo impianto geotermico degli Stati Uniti, il Geyser Complex, si trova nel nord della California ed è ancora il più grande impianto geotermico del mondo! Si compone di più di 20 impianti di produzione geotermica.
La maggior parte degli stati occidentali degli Stati Uniti sono ricchi di risorse geotermiche, in quanto vi è una miriade di “punti caldi” in tutta la regione in cui la crosta terrestre è sottile, consentendo all’acqua calda di salire in superficie. Ciò si traduce in sorgenti termali naturali e geyser, come quelli nel parco Nazionale di Yellowstone, dove l’acqua può raggiungere i 430° Fahrenheit.
Oltre ai “punti caldi”, l’energia geotermica è accessibile quasi ovunque con l’uso di pompe di calore geotermiche. Questo è esattamente il modo in cui migliaia di edifici e case negli Stati Uniti mantengono le loro temperature, poiché l’energia geotermica può produrre non solo elettricità, ma può essere utilizzata per il raffreddamento e il riscaldamento.
Geotermica vs solare ed eolica
Va bene, quindi è ora chiaro che possiamo utilizzare il calore dal sottosuolo come fonte di energia pulita e libera. Ma di cosa si tratta? La geotermia è davvero migliore di altre fonti rinnovabili sviluppate come il solare o l’eolico?
Il combustibile che alimenta le centrali geotermiche è disponibile 24 ore al giorno, 365 giorni all’anno, permettendogli di servire come fonte di energia primaria. Questo è qualcosa che l’energia solare ed eolica non può offrire.
Probabilmente avete già sentito parlare della natura intermittente di molte fonti di energia rinnovabili — non possiamo fare affidamento sul sole per splendere o sul vento per soffiare nello stesso momento in cui abbiamo elevate esigenze energetiche.
Questo è un grande motivo per cui abbiamo dovuto continuare a fare affidamento su combustibili fossili come il carbone e il gas naturale. Queste fonti di energia convenzionali servono come fonti di energia primaria, o baseload, sulla rete elettrica a causa della stabilità e della coerenza dell’energia che forniscono.
Mentre solare ed eolico sono ancora in grado di competere con questi pesi massimi ad alta impronta di carbonio quando si tratta di fornire energia elettrica baseload, geotermica può. Può funzionare in modo coerente con un tasso di disponibilità superiore al 90% (la percentuale di tempo in cui l’impianto produce energia). Questo è impressionante, soprattutto se confrontato con il carbone, che si trova al 75% di disponibilità.
Inoltre, il suo prezzo non fluttua come il prezzo del petrolio, del gas o del carbone. Offre energia costante e pulita senza la volatilità dei prezzi dell’energia dei combustibili fossili. Tutti questi fattori combinati creano una fonte di energia competitiva che potrebbe essere una grazia salvifica per il mercato energetico statunitense.
Sostenibilità dell’energia geotermica
Ok è rinnovabile, ma è sostenibile? Possiamo continuare a usare questa acqua sotterranea indefinitamente senza effetti negativi? La sostenibilità della geotermia è stata dimostrata attraverso l’utilizzo continuo del primo impianto geotermico al mondo in Italia, in funzione dal 1913.
Mentre la pressione del vapore e dell’acqua è diminuita in alcuni impianti, ora abbiamo la capacità di reinserire le acque reflue nel terreno attraverso il pozzo dopo che è stato utilizzato, prolungando la vita del serbatoio.
Attingere alla crosta terrestre: i costi dell’energia geotermica
Veniamo al nocciolo della questione: il costo. Il’ combustibile ‘ dell’energia geotermica, il calore che viene emesso dalla crosta terrestre, è libero! Quindi, una volta costruita la centrale elettrica, i costi dell’energia geotermica giorno per giorno sono bassi. Il funzionamento e la manutenzione vanno da $0,01 a $0,03 per kWh per una centrale geotermica media negli Stati Uniti.
Tuttavia, i costi iniziali di capitale non sono così piccoli. I costi installati delle centrali geotermiche includono: esplorazione e valutazione delle risorse; perforazione di pozzi; infrastrutture sul campo; costruzione di impianti di produzione e connessione alla rete. Secondo il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE), i costi iniziali per la terra e la costruzione di un impianto geotermico negli Stati Uniti è di circa $2500 per kW installato.
Se vogliamo avere un’idea di come questi costi si confrontano con altre fonti di energia, dovremmo dare un’occhiata a una misurazione molto completa della generazione di energia chiamata levelized cost of energy (LCOE).
Niente panico, non abbiamo intenzione di tracciare alcuna formula. L’idea di base è quella di combinare tutti i costi fissi e variabili di un impianto energetico, tenendo conto di quanta energia l’impianto può produrre e per quanti anni.
Il risultato finale è una metrica che usiamo per fare confronti oggettivi tra una fonte di energia e l’altra. È anche ciò che gli investitori usano per decidere se un certo tipo di produzione di energia può raggiungere la commercializzazione, dati i vari costi che richiede.
Il DOE ha raccolto informazioni sui futuri impianti energetici destinati a iniziare a generare energia tra il 2018-2022. Essi hanno scoperto che il sistema LCOE totale stimato per un impianto geotermico è $44/MWh, (p. 7) il LCOE più basso di qualsiasi altra fonte di energia.
Per darti un’idea di quanto sia basso that 44/MWh, considera come si è accatastato rispetto alle fonti tradizionali: il gas naturale si è classificato tra $54 e $100/MWh (a seconda del tipo di impianto di produzione), mentre il nucleare è arrivato a $96/MWh. Il carbone manca da questa lista perché non ci sono impianti di carbone “puliti” da costruire entro il 2022 che aderiscano alle imminenti linee guida dell’impianto di produzione.
È interessante notare che la geotermia ha persino battuto le altre fonti rinnovabili! Il solare è arrivato a 7 73.7/MWh, il vento onshore a $55.8/MWh e l’idroelettrico a circa $64 / MWh. (Come nota, questi numeri non includono alcuna offerta di credito d’imposta del governo degli Stati Uniti.)
Domande persistenti
Quindi, se l’energia geotermica è così economica e così pulita, perché non ne usiamo più negli Stati Uniti? Bella domanda. Infatti, anche se gli Stati Uniti sono il paese leader nella produzione geotermica, ha sfruttato meno dello 0,6% delle sue risorse di energia elettrica geotermica.
Una varietà di fattori contribuiscono a questa mancanza di sviluppo, tra cui alti costi di investimento iniziali, domanda piatta e rischi connessi alle perforazioni esplorative giocano tutti un ruolo (p. 3). Inoltre, il credito d’imposta federale del 30% verso i costi del sistema geotermico, implementato nel 2008, è scaduto alla fine del 2016 (questo è lo stesso credito che i legislatori federali hanno esteso per le installazioni solari). Eppure, la produzione di energia geotermica è ancora in espansione negli Stati Uniti. L’elettricità prodotta dalla geotermia dovrebbe quadruplicare entro l’anno 2040 negli Stati Uniti.
L’ultima parola sull’energia geotermica
L’energia geotermica è in aumento, sia a livello nazionale che internazionale. Viene generato in più di 80 paesi e soddisfa il fabbisogno di elettricità di 60 milioni di persone in tutto il mondo. Questa fonte di energia economica e affidabile continuerà ad essere utilizzata in misura crescente man mano che la pressione aumenta contro l’uso di combustibili fossili e il mondo cerca un’alternativa stabile e pulita. Questo potenziale è presente con geotermica.
Infatti, se combinassimo tutto il calore emesso dalla Terra a circa 30.000 piedi dalla superficie, potremmo generare 50.000 volte più energia di tutte le fonti globali di gas naturale e petrolio combinate! Questo è un sacco di calore e un sacco di potenziale energetico.