Dalla Terra, per la Terra - Francesco Mulargia Dipartimento di Fisica Università di Bologna - Hera Ragazzi

Dalla Terra,
per la Terra
Francesco Mulargia

Dipartimento di Fisica
Università di Bologna

Dalla Bibbia. Genesi 1:28

  E Dio li benedisse; e Dio disse loro:
 "Crescete e moltiplicatevi e riempite la
terra, e rendetevela soggetta, e dominate
   sui pesci del mare e sugli uccelli del
 cielo e sopra ogni animale che si muove
                sulla terra".

Missione compiuta?
Terra assoggettata
Dominio sui pesci del mare
Dominio sugli uccelli e ogni altro animale

Terra riempita ?

Sembra di sì.
Popolazione mondiale

Non solo: le abitudini di vita “moderne”
      richeidono molta eneregia
    Consumo di energia pro-capite

Quale energia?
 Fonti attuali

Tutte piuttosto simili dal punto
      di vista economico
             Il ROI

E quasi tutte in esaurimento:
        Petrolio – il picco di Hubble

Picco di produzione attorno al 2010. Poi verso l’esaurimento

Il gas

Il carbone

L’uranio

Che fare? Non si sa!

Non solo:
+ energia = + inquinamento

E le proiezioni…

Ipotesi di soluzione
•   1) Limitare la popolazione mondiale
    Come?
•   2) Trovare nuove risorse
    Dove?
•   3) Scoprire nuove forme di energia
    Come?
•   4) Cambiare stile di vita
    Come?

Ipotesi di soluzione parziale
•    5) Utilizzare energie rinnovabili
     differenziando le diverse applicazioni
•    6) Ridurre l’energia sprecata

    Permetterebbero quanto meno di
    resistere più a lungo
              Realizzabile?

Fabbisogno energetico
  dei diversi settori

Nel settore terziario/residenziale

  L’80% del fabbisogno (e quindi il 25% del totale)
  è legato al riscaldamento/raffrescamento

La Geotermia
• I primi 10 km di crosta terrestre
  immagazzinano sotto forma di calore 50000
  volte l’energia ricavabile da tutti i
  giacimenti di idrocarburi

Pozzo a circolazione naturale
           d’acqua

Pozzo a circolazione naturale
           d’acqua

        Larderello, Toscana

Pozzo a circolazione naturale
           d’acqua

        Nesjavellir, Islanda

Pozzo a circolazione naturale
           d’acqua

        The Geysers,   California

Pozzi a circolazione naturale
              d’acqua
• Attualmente la geotermia copre lo 0.3% del
  fabbisogno mondiale
• In Islanda il 40%, nel Salvador il 35%, in
  Toscana il 25%, in California il 5%.

Pozzo a circolazione d’acqua
           indotta

Pozzi a circolazione d’acqua
indotta. In teoria quasi ovunque

anche in Europa

Zone sfruttabili per Geotermia

In pratica: luci ed ombre della
    geotermia come fonte energetica
• Basso uso del territorio 1-8 ha/MW contro 5-10
  ha/MW per il nucleare e 19 ha/MW del carbone
• Basso costo operativo: 40-100 €/MW
    ma anche
•   Alti costi di perforazione: 2-5 M€/MW
•   Inquinamento chimico: 90-120 kg di CO2/MWh
•   Perturbazione dell’acquifero
•   Potenziali instabilità tettoniche

Instabilità tettoniche indotte
dall’iniezione d’acqua: i terremoti

Una soluzione: debole il sistema a
       circolazione chiusa

Alla base della Geotermia c’è il
        ciclo di Carnot

Purtroppo la produzione geotermica di
      energia ha bassa efficienza
  • Ciclo aperto η= 150-30/180 = 0.6
       Flusso alto : Alta potenza
  • Ciclo chiuso η= 120-30/180 = 0.5
       Flusso basso : Bassa potenza
  • Ciclo chiuso e bassa entalpia η= 40-30/60
    = 0.1
       Flusso basso : Potenza infima

C’è un modo migliore di utilizzare la
            Geotermia?
   Sì! Ridurre l’energia sprecata

Il suolo è un serbatoio di calore
            isotermo

Geotermia per
riscaldamento/raffrescamento

Tecnologia semplice

poco ingombrante

ed economicamente conveniente

Geotermico+Solare: riduzione dall’80 a
 > 100% del fabbisogno residenziale

Conclusioni
• Il problema dell’energia sta diventando
  assillante
• La prima causa è la sovrapopolazione: si può
  controllare?
• Le fonti energetiche attuali saranno esaurite tra
  non molto più di un secolo
• Le fonti rinnovabili sembrano l’unica soluzione
• Tra queste la Geotermia appare la più
  promettente, soprattutto per la riduzione degli
  sprechi: uso residenziale - 0.8x33%= - 25%

•E’ anche ipotizzabile un uso combinato per la
produzione di energia

Ma ricordiamo:

Non il risolve il problema!!