Energia
Geotermia: energia rinnovabile dal calore della Terra
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Nonostante la crescita di solare ed eolico, il sistema energetico mondiale dipende ancora molto dai combustibili fossili. Il quadro comprende trasporti, industria, navigazione e produzione di fertilizzanti, oltre alla sola elettricità.
La crescita della popolazione, dei consumi e delle attività industriali ha aumentato la domanda energetica dal Novecento.
Fonte: OurWorldInData
In molti mercati i nuovi impianti solari ed eolici sono competitivi. Sostituire gli impianti esistenti e sviluppare reti e risorse complementari richiede però investimenti e tempo.
La produzione solare ed eolica varia con il tempo e il meteo. Questa variabilità va gestita a livello dell’intero sistema elettrico.
Le soluzioni comprendono accumulo, reti, altre fonti e gestione della domanda. Ne parliamo in «Il futuro dell’accumulo energetico: batterie su scala di rete» e «Alternative non chimiche alle batterie per la transizione energetica».
Produzione continua e produzione programmabile
Molti impianti idroelettrici possono modulare la produzione, ma dipendono dall’acqua, dalla geografia e dai vincoli ambientali. L’idroelettrico non è l’unica rinnovabile in grado di fornire energia continua: anche la geotermia può farlo.
Il nucleare produce elettricità con basse emissioni nel ciclo di vita e disponibilità relativamente continua. Manutenzione e disponibilità dell’acqua di raffreddamento possono limitarne la produzione.
Tra le innovazioni figurano gli SMR (piccoli reattori modulari) e i reattori di quarta generazione. I collegamenti offrono approfondimenti sui temi. Nel 2024 Microsoft ha firmato un accordo di acquisto di elettricità legato al riavvio di un impianto nucleare (MSFT ). Il progetto richiedeva ancora lavori e autorizzazioni.
Il ruolo del nucleare varia tra paesi e dipende da sicurezza, rifiuti, finanziamento, tempi e accettazione pubblica.
Solare, eolico e idroelettrico non sono le sole risorse: un’altra fonte rinnovabile ancora relativamente poco sfruttata è la geotermia.
Energia Geotermica
Il Sole alimenta il solare, i venti e il ciclo dell’acqua, ma non tutte le rinnovabili hanno origine solare. Le maree, per esempio, dipendono anche dalle interazioni gravitazionali.
La geotermia sfrutta il calore interno della Terra, derivante sia dalla sua formazione sia dal decadimento radioattivo nelle rocce. Non proviene soltanto da reazioni nel nucleo.
Alcuni sistemi possono modulare l’estrazione o utilizzare accumulo termico per affiancare solare ed eolico. La flessibilità dipende dal giacimento e dall’impianto, non è identica ovunque.
La risorsa utile dipende da località, profondità, temperatura e tecnologia. Europa centrale e Giappone offrono opportunità, ma ogni sito richiede una valutazione specifica.
Valutare il Potenziale della Geotermia
Temperatura delle rocce e flusso di calore sono determinanti. Le aree vulcaniche possono essere favorevoli, ma non ogni regione montuosa o sismica garantisce un progetto adatto.
Nei sistemi convenzionali, fluidi e permeabilità consentono il trasporto del calore per circolazione. I sistemi a circuito chiuso hanno requisiti diversi.
Uno studio del 2020 di ricercatori legati al CNR, intitolato «Prevedere l’idoneità geografica delle centrali geotermiche», ha presentato una mappa mondiale del potenziale. Una mappa non sostituisce l’esplorazione del sito.
Negli Stati Uniti le risorse convenzionali ad alta temperatura si concentrano soprattutto a ovest. Anche alcune aree del Texas e della Louisiana offrono possibilità per usi o tecnologie specifici.
Fonte: EIA
In Europa, Islanda, Italia e valle del Reno presentano risorse importanti. Il potenziale per il calore diretto e quello per l’elettricità sono distinti; non è corretto dedurre dalla mappa un’equivalenza economica tra tutte le regioni.
Fonte: International Journal of Terrestrial Heat Flow and Applied Geothermics
In Asia, paesi della cintura di fuoco del Pacifico, tra cui Giappone e Indonesia, dispongono di rilevanti risorse ad alta temperatura.
Profondità e usi della geotermia
Si possono distinguere applicazioni superficiali, profonde e molto profonde. Le soglie di profondità non sono universali e non determinano da sole la temperatura.
Pompe di calore geotermiche superficiali
Questi sistemi sfruttano la temperatura relativamente stabile del terreno per riscaldare o raffrescare edifici. Sono diversi dalla produzione elettrica con risorse profonde ad alta temperatura.
A profondità sufficiente si attenuano le variazioni giornaliere e stagionali. La pompa di calore può estrarre calore in inverno e trasferire al terreno il calore dell’edificio in estate.
Fonte: nPro
Esistono circuiti orizzontali, verticali e altre configurazioni. La scelta dipende dal terreno, dallo spazio e dal fabbisogno.
Fonte: GSI
Sono possibili anche usi passivi o diretti, se le temperature sono adatte. Il tema è trattato in «Geotermia e serre passive: ridurre le emissioni agricole». Non tutte le applicazioni forniscono riscaldamento sufficiente senza integrazione.
Energia Geotermica Profonda
Il termine geotermia profonda può indicare risorse a partire da alcune centinaia di metri. Il gradiente termico varia molto e non è sempre uniforme con la profondità.
Il British Geological Survey riporta per alcune valutazioni inglesi temperature indicative di circa 40°C a 1.000 m, 90°C a 3.000 m e 140°C a 5.000 m. Non sono valori garantiti in ogni pozzo.
Pozzi nell’ordine di 1.000–2.500 metri possono essere utilizzati per calore diretto e teleriscaldamento. La fattibilità dipende dalla temperatura e dalle caratteristiche del giacimento.
All’aeroporto di Parigi-Orly il sistema estrae circa 300 metri cubi d’acqua all’ora a 74°C, non 300 metri cubi in totale. La potenza termica indicata è circa 10 MW, con risparmi stimati di combustibile.
Energia Geotermica Ultra Profonda
Le risorse molto profonde possono offrire alte temperature, ma profondità e temperatura non sono sinonimi.
A grandi profondità aumentano spesso temperatura, pressione e difficoltà di perforazione. La temperatura di ebollizione dell’acqua dipende anche dalla pressione; non vale sempre la soglia atmosferica di 100°C.
Temperature maggiori possono favorire la produzione elettrica, ma il risultato dipende da portata, conversione e costi dei pozzi.
Fonte: BGS
Produzione di Energia con l’Energia Geotermica
La geotermia ha un ruolo importante nell’elettricità di Kenya, Islanda e Filippine. Le percentuali variano per anno e denominatore: produzione elettrica, capacità o energia totale non sono la stessa cosa.
L’esportazione e le reti possono influenzare la valorizzazione delle risorse. Il potenziale tecnico non equivale alla quantità economicamente realizzabile.
Fluidi abbastanza caldi possono alimentare produzione elettrica e recupero di calore. Le soglie utili dipendono dalla tecnologia e dal fabbisogno termico locale.
Geotermia Tradizionale, Potenziata e Avanzata
Geotermia Tradizionale
La geotermia convenzionale cerca risorse con temperatura, fluidi e permeabilità adeguati. Servono esplorazione e gestione del giacimento.
Un pozzo può non trovare temperatura, portata o permeabilità sufficienti. Il problema non è necessariamente non trovare roccia, ma non trovare una risorsa sfruttabile.
La conoscenza del sottosuolo è decisiva. Alcune tecniche derivano dall’industria petrolifera, ma i requisiti di temperatura, flusso e materiali possono differire.
Geotermia Potenziata
I sistemi geotermici potenziati (EGS) possono usare stimolazione idraulica per migliorare la circolazione.
La stimolazione può riaprire fratture esistenti e, secondo il metodo e la roccia, crearne di nuove. Non è corretto affermare che gli EGS non comportino mai fratturazione. Uso di materiali di sostegno e rischio sismico dipendono dal progetto.
Gli EGS possono ampliare i siti utilizzabili, ma non ogni luogo è conveniente. Temperatura, profondità, geologia, acqua, costi e autorizzazioni restano determinanti.
La tecnologia mira a rendere alcune risorse più accessibili e gestibili. Portata e produzione non sono automaticamente prevedibili o garantite.
Fonte: ThinkGeoEnergy
Geotermia Avanzata
Circuiti chiusi
Nei sistemi chiusi il fluido circola in tubazioni isolate dalla formazione. Il calore attraversa le pareti, invece di richiedere una circolazione diretta nelle fratture.
Fonte: ThinkGeoEnergy
La fattibilità dipende anche da conducibilità termica, scambio di calore, lunghezza dei pozzi e costi. Un circuito chiuso non è economicamente adatto ovunque.
Geotermia Supercritica
Per l’acqua, lo stato supercritico richiede temperatura superiore a circa 374°C e pressione superiore a circa 22,1 MPa. La sola temperatura di 400°C non basta.
Le risorse molto calde possono fornire più energia per pozzo, ma non esiste un moltiplicatore universale. I confronti tra pozzi a 200°C e 400°C sono scenari dipendenti da portata, pressione e tecnologia, non risultati garantiti per ogni sito.
L’Iceland Deep Drilling Project studia risorse geotermiche profonde e molto calde. Le informazioni sul progetto vanno riferite ai singoli pozzi e periodi.
La società Quaise sviluppa perforazione a onde millimetriche tramite girotrone. Profondità di 20 km e temperature di 500°C sono obiettivi di sviluppo, non una rete di pozzi commerciali già operativa nel 2024.
Estrazione di Minerali
Alcune salamoie geotermiche contengono minerali utili. Recuperarli può creare ricavi aggiuntivi, ma richiede processi, impianti e costi propri.
Per esempio, Vulcan Energy (VUL.AX) propone produzione di calore, elettricità e litio nella valle del Reno. I dettagli sono descritti più avanti.
Cogenerazione
La geotermia può fornire calore diretto, elettricità o entrambi. Il recupero a cascata può migliorare l’utilizzo della risorsa.
Usi come dissalazione, idrogeno o ammoniaca sono possibili in condizioni adatte, ma non automaticamente convenienti. Occorre valutare acqua, processi, infrastrutture e domanda.
Economia della Geotermia
Il costo varia molto per sito e tecnologia. Un rapporto di mercato prevedeva crescita annua composta del 3,14% nel 2023–2033. È una previsione, non un dato futuro certo.
L’esperienza nella perforazione petrolifera può essere trasferita in parte alla geotermia, offrendo opportunità professionali. Servono comunque competenze e materiali specifici.
I confronti con solare più accumulo dipendono da disponibilità, durata del servizio, finanziamento, luogo e ipotesi di costo. Non esiste un vincitore universale.
Fonte: Lazard
Nei climi freddi la domanda termica può coincidere con periodi di minore produzione solare. Il vantaggio geotermico dipende però dalla risorsa locale e dalle reti di calore.
Le spese iniziali di esplorazione e perforazione possono essere elevate. Il tempo di rientro va calcolato per ogni progetto, non fissato sempre in dieci o vent’anni.
Incentivi e agevolazioni variano tra paesi e programmi. Un confronto grafico non dimostra da solo che la geotermia sia priva di sostegno o penalizzata ovunque.
L’interesse per elettricità continua e flessibilità può favorire il settore, ma i cambiamenti politici e commerciali restano incerti.
Pro e Contro della Geotermia
Vantaggi possibili
La geotermia può fornire energia continua con basse emissioni. La sostenibilità del prelievo e la capacità di modulazione dipendono dal giacimento e dall’impianto.
L’occupazione di suolo può essere contenuta, ma pozzi, condotte e centrali hanno comunque impatti. Confrontare soltanto la capacità nominale con solare o eolico non equivale a confrontare energia prodotta e intero ciclo di vita.
Fonte: Wikipedia
Esistono competenze di perforazione in molti paesi. Questo può diversificare alcune filiere, ma non elimina dipendenze da materiali, attrezzature e fornitori internazionali.
Limiti e rischi
Esaurimento locale della risorsa
Il calore può ricostituirsi nel tempo, ma essere estratto più rapidamente di quanto venga reintegrato. Possono cambiare anche pressione e portata.
Il tasso sostenibile richiede modelli e monitoraggio. Durata operativa, eventuali pause e reiniezione variano; non esiste una regola universale di 30–50 anni di estrazione seguiti da decenni di riposo.
Rischi di Terremoti
Alcune operazioni nel sottosuolo possono indurre sismicità. Un caso importante è il terremoto di magnitudo 5,5 collegato al progetto EGS di Pohang nel 2017. Il rischio dipende da faglie, pressione, volume e modalità di iniezione.
La variazione della pressione dei fluidi può alterare gli sforzi sulle faglie. Descriverla soltanto come lubrificazione delle rocce è una semplificazione.
Gli eventi indotti possono essere piccoli, ma alcuni sono dannosi. Non è corretto minimizzarli tutti come trascurabili.
La scelta del sito richiede caratterizzazione delle faglie, monitoraggio e piani di arresto. La distanza dalle abitazioni non sostituisce la valutazione del rischio.
I circuiti chiusi possono ridurre i rischi legati all’iniezione nella formazione, ma non eliminano ogni rischio di perforazione, integrità dei pozzi o interazione con il sottosuolo.
Investire nell’Energia Geotermica
Il settore è più piccolo di solare ed eolico e comprende tecnologie con diversi livelli di maturità.
Nel contesto del 2024 molte società erano private, per esempio Eavor per i circuiti chiusi e Quaise per la perforazione avanzata. Anche investitori come Baseload Capital richiedono una verifica distinta della struttura e delle condizioni di accesso.
Alcune imprese di perforazione geotermica, come Iceland Drilling, fanno parte di gruppi più ampi. In questo caso il riferimento è Archer (ARCH.OL). Il nome societario non è «Archer Wells».
Alcune società sono quotate. Sul sito sono disponibili articoli sui broker negli Stati Uniti, in Canada, in Australia, nel Regno Unito e altri paesi. Disponibilità e condizioni variano.
Un ETF sull’energia pulita, come iShares Global Clean Energy ETF (ICLN), First Trust NASDAQ Clean Edge Green Energy Index Fund (QCLN) o ALPS Clean Energy ETF (ACES), non offre necessariamente un’esposizione rilevante o esclusiva alla geotermia. Vanno controllati portafoglio, costi e rischi.
Società Geotermiche
1. Ormat Technologies, Inc.
Ormat possiede e gestisce impianti geotermici e vende tecnologie ad altri operatori. I valori di circa 1,23 GW e 125 MW citati nella presentazione del 2024 sono riferiti al portafoglio e alla pipeline di quel periodo, non alla capacità attuale garantita.
ORA Grafico dei prezzi
Nel 2024 la società riportava circa 190 MW di accumulo operativo e un obiettivo di 1 GW entro il 2028. MW misura la potenza; la durata richiede anche dati in MWh.
Fonte: Ormat
Ormat sviluppa impianti propri e fornisce tecnologia a progetti di terzi. Le attività in Nuova Zelanda o Indonesia non vanno attribuite tutte automaticamente alla capacità posseduta.
La società ha fornito tecnologia a impianti con capacità cumulativa indicata di circa 3,4 GW. Questo dato non equivale alla capacità che possiede. I confronti di posizione di mercato sono specifici della fonte e del periodo.
La presentazione prevedeva benefici fiscali, anche tramite cessioni di crediti, nell’ambito dell’Inflation Reduction Act. Fino a 125 milioni di dollari annui era una stima soggetta a requisiti e tempi, non un incasso garantito.
Fonte: Ormat
Il settore può crescere, ma costi iniziali, rischio geologico, autorizzazioni e capacità esecutiva ne condizionano lo sviluppo.
L’esperienza di Ormat può essere un vantaggio. La domanda potenziale non assicura però la redditività o un rendimento positivo per gli azionisti.
2. Vulcan Energy (VUL.AX)
Vulcan Energy è un gruppo quotato in Australia con attività geotermiche e di litio nella valle del Reno in Germania. Non va descritto semplicemente come società tedesca senza precisare la struttura.
La visione del progetto comprendeva calore per circa un milione di persone, litio per un milione di veicoli elettrici all’anno e riduzioni di emissioni. Erano obiettivi, non produzione effettiva nel 2024.
Le reti di teleriscaldamento tedesche possono essere un mercato. I ricavi dipendono da collegamenti, contratti e condizioni di fornitura.
La prima fase prevedeva circa 275 GWh di elettricità e fino a 560 GWh di calore utile all’anno. Sono quantità annue di energia, non potenze installate in MW.
Fonte: Vulcan Energy
Vulcan aveva accordi di acquisto con Stellantis, Volkswagen, LG, Umicore e Renault. Stellantis investì 50 milioni di euro nel 2022 per circa l’8% del capitale, non 50 milioni di dollari per il 6%. La quota può cambiare nel tempo.
Le previsioni su concentrazione del litio, costi e calendario dipendono da modelli, finanziamento ed esecuzione. Costi molto bassi annunciati non sono risultati commerciali garantiti.
Vulcan annunciò cloruro di litio nell’impianto di ottimizzazione nell’aprile 2024 e idrossido di litio in novembre. Erano tappe di dimostrazione e qualificazione, non prova di produzione commerciale redditizia su larga scala.
L’energia geotermica può ridurre le emissioni della produzione di litio. Il marchio «Zero Carbon Lithium» non sostituisce un’analisi dell’intero ciclo di vita e dei processi effettivamente utilizzati.
