Pietro Ginori Conti: il pioniere dell'energia geotermica

Cosa hanno in comune Larderello, in Toscana e Yellowstone negli USA? In un primo momento si potrebbe pensare nulla, perché sono due realtà completamente diverse, in continenti diversi, con un elevato livello di conoscenza internazionale assolutamente differente. Invece se ci fermiamo a riflettere o facciamo qualche ricerca troviamo subito un elemento comune: l'energia geotermica. Le affinità finiscono qui, ma i primati no, perché Yellowstone è un parco naturale, il primo creato al mondo, il più antico e risale al 1872, mentre a Larderello nel 1905 è stata realizzata la prima centrale che usa il vapore per produrre energia elettrica. Questa si che è storia e genio insieme! A Larderello abbiamo una società che si può considerare pioniera nello studio e nello sfruttamento dell'energia geotermica: la Società Boracifera di Larderello.

(Centrale geotermica di Larderello)

IL PROTAGONISTA

Come ogni storia che si rispetti, anche qui c'è un protagonista ed è un italiano doc: Piero Ginori Conti. Un toscano, un aristocratico fiorentino per la precisione, che segue le orme di un altro toscano famoso per ricerca e sperimentazione, Leonardo da Vinci.

(Il principe Piero Ginori Conti)

Piero Ginori Conti entra in contatto con la realtà di Larderello tramite matrimonio, sposa infatti Adriana di Larderel, nipote di un grande ingegnere ed industriale francese che, per primo, promosse lo sfruttamento industriale dei soffioni boraciferi della Toscana, nella frazione del comune di Pomarance in provincia di Pisa, conosciuta ai più come Larderello. Il nostro protagonista ha avuto il merito di proseguire e di implementare, nel migliore dei modi, il lavoro iniziato da Francois de Larderel: è riuscito a dare una svolta davvero innovativa all'attività degli stabilimenti, infatti parallelamente all'estrazione del boro ha cominciato ad utilizzare il vapore naturale per produrre energia elettrica.

La data che apre la strada a questo percorso è il 4 luglio 1904, quel giorno il principe Piero Ginori Conti accese cinque lampadine grazie ad una dinamo (una macchina rotante per la trasformazione di lavoro meccanico in energia elettrica, sotto forma di corrente continua) azionata da un motore alternato utilizzando il vapore endogeno, cioè un vapore che ha origine nelle zone più profonde della terra. Il fenomeno si manifesta sotto forma di soffioni (fuoriuscite di vapore) da fenditure naturali del suolo o da perforazioni artificiali, in questo caso il fenomeno, a causa delle imponenti quantità di vapore (centinaia di T/h) e dell'elevata pressione (sino a 200 atm.), è definito soffionissimo. Il vapore endogeno si trova anche sotto forma di lagoni, cioè piccoli crateri o pozzi contenenti acqua fangosa in stato di ebollizione per sorgenti di vapore misto a gas posizionate in fondo ai crateri.

Le 5 lampadine furono solo un primo traguardo, mai considerato punto di arrivo, infatti il sistema fu migliorato velocemente tanto da arrivare nel 1916 alla distribuzione in tutta la zona circostante il paesino di una produzione di elettricità di 2750 kW e per quell'epoca sono davvero tanti. Questi risultati mostrarono al mondo il valore industriale dell'energia geotermica e segnarono l'inizio di una forma di sfruttamento, che è ora diffuso in molti paesi. Oggi, dopo quasi 100 anni, Larderello ha un altro primato: è il più antico complesso geotermico del mondo e coi suoi 34 impianti da 722 megawatt di potenza, produce più di 5 miliardi di kilowattora l'anno, cioè quello che consumano 2 milioni di famiglie italiane. Questi risultati sono stati possibili perché il principe Piero Ginori Conti non si accontentò del primo successo. Infatti, la diminuzione dell'acido borico da estrarre e una sempre più agguerrita concorrenza internazionale, soprattutto americana, portarono il principe ad intensificare gli investimenti nelle ricerche di laboratorio e semindustriali per l'utilizzo integrale del soffione e nella trivellazione.

Il primo soffionissimo esplose nel 1931 con una forza e un muggito così costante e forte che costrinse gli abitanti della zona a tamponare porte e finestre per poter dormire: il rumore fu tale da essere udito fino a Volterra e Massa Marittima, cittadine che distano 25 km.

Bisogna, a questo punto precisare che esistono due tipologie di geotermia: una chiamata classica ed una a bassa entalpia.

La prima, è quella a cui stiamo facendo riferimento parlando di Larderello, ed è quella che sfrutta le anomalie geologiche o vulcanologiche per la produzione di energia elettrica o lo sfruttamento delle acque termali con scopi di riscaldamento. La seconda, invece, è relativa allo sfruttamento del sottosuolo come serbatoio termico dal quale estrarre calore a richiesta durante la stagione invernale ed al quale cederne durante la stagione estiva.

LO SFRUTTAMENTO

Nelle attuali centrali geotermoelettriche si sfrutta la pressione esercitata dal vapore contenuto negli acquiferi geotermici per muovere una turbina Rankine accoppiata ad un generatore e non dimentichiamo che il vapore emesso dai soffioni può essere sfruttato anche per l'estrazione dei diversi componenti chimici in esso contenuti, quali l'acido borico, il borace, il bicarbonato di ammonio.

(Schema ciclo geotermico)

Ma diamo qualche dettaglio in più.

Ci sono 3 tipi di centrali geotermiche: a vapore secco, flash e binarie. 

• Il vapore secco, la più antica tecnologia geotermica, tira fuori il vapore dalle fratture presenti nel terreno e lo usa direttamente per azionare una turbina. Nel sistema diretto a questa è accoppiato un generatore di corrente, mentre i prodotti di scarico vengono convogliati agli impianti chimici per l'estrazione dell'acido borico; questo sistema si serve di impianti semplici e di basso costo, ma richiede un consumo specifico di vapore naturale (Kg vapore/ kWh prodotto) molto elevato in quanto la temperatura raggiunta dal vapore che si espande in turbina non deve, comunque, scendere al di sotto della temperatura di rugiada, cioè quella delle prime gocce di condensa della soluzione borica. Se il fluido non raggiunge una temperatura sufficientemente elevata, l'acqua calda può essere utilizzata per la produzione di calore per esempio in impianti di teleriscaldamento. Mentre nel più diffuso sistema indiretto, si richiede la presenza di una pompa di calore e in questo caso è sufficiente una temperatura relativamente bassa (si parla in questi casi di bassa entalpia); la cosa importante è che si puo' sfruttare una temperatura che rimane praticamente sempre costante.
• Nelle centrali flash l'acqua, la cui temperatura varia da circa 180 a 370 °C, arriva in superficie tramite i pozzi e, poiché passa rapidamente dalla pressione di serbatoio a quella dell'atmosfera, si separa (flash) in una parte di vapore, che è mandato in centrale, e una parte di liquido che è reiniettato in serbatoio. 

(Schema funzionamento centrale flash)

• Nelle centrali binarie, invece, l'acqua bollente ha temperature moderate (120° - 180°) e viene utilizzata per vaporizzare un secondo fluido (ad esempio isopetano) che ha un punto di ebollizione molto al di sotto rispetto a quello dell'acqua. Il fluido secondario che si espande in turbina, viene quindi condensato e riavviato allo scambiatore in un circuito chiuso per ricominciare il ciclo, senza contatti con l'esterno. 

Quest'ultima tipologia di centrali, è la più diffusa nel mondo, sia per ragioni naturali (la temperatura dell'acqua bollente), sia perché presenta un minor impatto ambientale grazie alla reiniezione dei liquidi nel serbatoio una volta sfruttato il loro potere calorifico. Inoltre sono sufficienti acquiferi/serbatoi con temperature dai 120°C per ottenere energia elettrica con questa tecnologia. Infine non va assolutamente dimenticato che essendo un sistema a circuito chiuso è anche il più ecologico: infatti eventuali inquinanti contenuti nel fluido geotermico non vengono dispersi nell'ambiente esterno.

RAGIONI PER SFRUTTARE L'ENERGIA GEOTERMICA

Nella sfida per un ambiente più pulito, una mobilità più sostenibile, un pianeta più vivibile, la ricerca di forme di energia alternativa è cruciale e sfruttare al meglio quelle già individuata diventa un passaggio molto importante. E il geotermico è una di queste, è una delle scommesse da portare avanti per svincolarsi sempre di più dalla dipendenza dal petrolio e da altre fonti non rinnovabili e inquinanti, ma anche da quelle fonti di energia alternative la cui creazione dipende da altri fattori, come ad esempio l'eolico o il solare. 

Quello che si può notare è che il suo utilizzo sta crescendo, probabilmente anche sulla spinta dei molteplici vantaggi che offre. Ecco elenco di quelli più importanti, il geotermico è:

• Semplice: il processo produttivo è alimentato dal vapore stesso, che viene emesso poi nell'aria;
• Naturale: l'energia si ricava dall'acqua calda e dal vapore imprigionati sotto la crosta terrestre. Elementi che quindi non hanno alcun impatto sull'ambiente;
• Eterna e continuata: l'energia geotermica è considerata senza limiti, sempre disponibile cioè viene continuamente prodotta 24 ore al giorno per 365 giorni all'anno con qualsiasi tempo;
• Conveniente: il geotermico si trova dappertutto sulla terra, non dipende da fattori esterni come il sole e l'energia non deve essere spostata, dato che può soddisfare ogni esigenza locale;
• Economica: una pompa geotermica riscalda la casa in modo efficiente e se la casa è ben coibentata si può arrivare fino all'80% di risparmio sul conto energetico in un anno. E, aspetto da non trascurare, chi la adotta può usufruire di incentivi un po' in tutto il mondo. 
• Pulita: gli impianti geotermici hanno basso impatto ambientale, perché non emettono CO2, non ci sono installazioni visibili all'esterno e producono elettricità senza liberare tossine nell'atmosfera;
• Silenziosa: l'inquinamento sonoro prodotto dagli impianti geotermici è pressoché inesistente;
• Multiuso: dal riscaldamento all'umidificazione, fino a usi più complessi, l'energia geotermica ha applicazioni molto varie;
• Affidabile: gli impianti geotermici sono considerati i più sicuri in termini di erogazione di energia, perché, essendo eterna e continua, il rischio di interruzioni del flusso è prossimo a zero;
• Futuribile: un impianto geotermico dura più di 100 anni. Inoltre l'utilizzo di energia geotermica è in crescita esponenziale e le tecnologie estrattive sono in continua evoluzione. 

Non mancano, però, gli scettici che hanno evidenziato alcuni possibili limiti: il più importante riguarda il rilascio di acido solfidrico, un gas che puzza di uovo marcio a bassa concentrazione. Un'altra problematica è lo smaltimento di alcuni fluidi geotermici che possono contenere moderati livelli di materiali tossici. Ed infine, sebbene le risorse geotermiche abbiano la capacità di fornire calore per i prossimi decenni, determinati siti potrebbero comunque essere soggetti a raffreddamento. Ma questo non deve costituire assolutamente un deterrente all'impiego di questa fonte di energia.

RIFLESSIONI

Ai tempi del principe Piero Ginori l'uso della geotermia fu imposto e la dimensione del business era pressoché industriale ed erano evidenti, principalmente, i vantaggi economici. 

Oggi la situazione è piuttosto diversa, la scelta del geotermico non è solo vantaggiosa per le grandi dimensioni, ma risulta più vantaggiosa rispetto ad altre fonti di energia alternative per tutti noi, basta una pompa di calore. È ovvio che chi abita in cima ad un grattacielo delle nostre metropoli, difficilmente ne potrà approfittare, ma per gli altri è una grande opportunità. Anche se, ancora, rappresenta meno dell'1% della produzione elettrica mondiale odierna, non dimentichiamo che la geotermia è la fonte di energia rinnovabile con il maggiore potenziale sulla Terra, insieme all'energia solare, ed è l'unica disponibile 24 ore al giorno, 7 giorni alla settimana, in tutto il mondo, indipendentemente dal sole, dal vento, dalle onde e dalle maree. 

(Centrale geotermica)

C'è un ultimo elemento che non va assolutamente trascurato, l'Italia è considerato il Paese geotermicamente più caldo d'Europa, anche se, finora, lo sfruttamento di queste risorse si è sviluppato poco e solo nell'area centro-settentrionale.

Cosa aspettiamo? Il principe Piero Ginori Conti ci ha aperto la strada, spetta a noi portarla avanti.