Il fracking per sfruttare gli Enhanced geothermal systems Usa?

Geotermia, arriva quella “maggiorata”

La discussa tecnologia potrebbe aumentare il rendimento dei pozzi geotermici

[24 ottobre 2013]

L’utilizzo della fratturazione idraulica, l’ormai famigerato fracking, ha permesso di accedere a vaste riserve di gas negli scisti, sollevando non poche proteste per il suo impatto su ambiente e falde idriche. Ora una startup statunitense, l’AltaRock sta sviluppando una tecnologia che potrebbe fare la stessa cosa con la geotermia, trasformando quella che fino ad ora è considerata una fonte marginale di energia in una fonte primaria di elettricità e calore, libera dalle emissioni di CO2. Un progetto che probabilmente solleverà altre polemiche visto, che, come sanno bene in Toscana, anche i contrari alla geotermia non mancano.

AltaRock  quest’anno ha già fatto la dimostrazione della sua tecnologia che ricorda il fracking dello shale gas nell’area del  vulcano  Newberry, in Oregon. La Mit Technology Review  spiega che «Esattamente come il fracking comporta il pompaggio di liquido ad alta pressione nelle formazioni scistose per liberare gas naturale e petrolio intrappolati al loro interno, la tecnologia della AltaRock potrebbe sbloccare il calore intrappolato nel sottosuolo. A differenza del solare e dell’eolico, il calore potrebbe essere raccolto costantemente e libero da alcuna condizione meteorologica. Le centrali geotermiche rispondono a una frazione minuscola del fabbisogno energetico mondiale: negli Stati Uniti, uno dei più grandi produttori di energia geotermica, la capacita geotermica totale ammonta all’1% della capacità raggiunta dalle centrali a carbone. Il problema principale è che le centrali geotermiche convenzionali si affidano a una rara combinazione di caratteristiche geologiche. La roccia calda deve essere accompagnata da grandi quantità di acqua calda o vapore che può essere facilmente pompata in superficie per operare turbine a vapore e generare elettricità. La formazione rocciosa deve essere abbastanza porosa da permettere all’acqua di essere rimessa in circolo e riscaldata nuovamente per mantenere una centrale in funzione. (Le pompe geotermiche vengono spesso utilizzate per riscaldare e rinfrescare le abitazioni, ma sono inadeguate per la produzione di elettricità perché operano a temperature molto più basse)». Ma anche se queste formazioni sono rare, la quantità di calore sotterraneo è enorme: sotto gli Usa, entro 10 Km di profondità,  c’è abbastanza calore per alimentare il Paese per migliaia di anni. La U.S. Geological Survey stima che il potenziale degli Enhanced geothermal systems (Egs) statunitensi si aggiri intorno ai 100 – 500 gigawatt ed AltaRock è una delle tante company che sta cercando di accedere a tutta questa energia.

La Ormat , un’azienda geotermica  Usa, ha recentemente annunciato di aver connesso il suo primo pozzo geotermico “maggiorato” alla rete elettrica, aggiungendo 1.7 megawatt al progetto Desert Park nel deserto del Nevada. Uno dei progetti di energia geotermica “migliorata” finanziati anche dal dipartimento per l’energia Usa. Secondo Paul Thompson, direttore dei sistemi e del commercio della Ormat,  L’approccio utilizzato in questo progetto, che ha portato a un incremento nella produzione del 38%, potrebbe essere replicato per espandere la produzione in diversi altri pozzi esistenti. I pozzi geotermici convenzionali vanno a sfruttare riserve sotterranee di acqua calda e le convertono in vapore per alimentare delle turbine e produrre così elettricità. Con la geotermica maggiorata, i fluidi vengono pompati nel sottosuolo per fratturare la roccia e stimolare il flusso di liquidi sulle rocce calde». Prima del piccolo progetto Desert Peak, però, i sistemi geotermici avanzati sono rimasti oggetto di ricerca ed esplorazione. La Ormat ammette che «Il progetto Desert Peak è più un approccio incrementale allo sfruttamento delle risorse geotermiche, ma resta ugualmente significativo visto che sono solitamente necessari  7 anni e mezzo per determinare se i pozzi hanno gli attributi – il calore, l’acqua e le permeabilità dello strato roccioso – per essere economici. Gli sviluppatori non possono cominciare a raccogliere denaro e avviare la costruzione dei progetti senza prima effettuare un test di fattibilità. L’uso della geotermica migliorata “sul campo” offre un percorso per incrementare la produzione da campi nei quali sono già stati investiti fondi».

Thompson sottolinea che «se potessimo raggiungere tutte le centinaia o migliaia di pozzi improduttivi e rattopparli per farli tornare a essere produttivi, il gioco cambierebbe drasticamente. L’avvio delle perforazioni per un pozzo nuovo costa tra i 4 e i 7 milioni di Dollari, mentre l’espansione di risorse esistenti costa notevolmente meno, spiega».

L’idea di base del progetto AltaRock consiste nel modificare la roccia per permettere all’acqua di passarci attraverso ed aprire così alla produzione le riserve Egs, «Questo comporta il pompaggio di acqua fredda nella roccia in maniera tale da provocare l’espansione delle fratture esistenti nella roccia e permettere all’acqua di passare –  si legge sulla Mit Technology Review  – Questa tecnica è stata provata diverse volte in passato, con sforzi prolungati anche per decenni. E’ difficile però giustificare il costo di realizzazione di pozzi e centrali quando è tanto difficile permettere ad abbastanza acqua di passare. La soluzione della AltaRock prende in prestito un trucco dell’industria del gas naturale. Uno dei vantaggi chiave che ha permesso alle aziende di produrre quantità economiche di gas naturale dai depositi di scisto sta nell’abilità di frantumare la roccia in diversi punti dello stesso pozzo, il che riduce il numero di pozzi che devono essere perforati. Il processo consiste nell’otturazione temporanea di una parte del pozzo così da permettere di applicare una pressione idraulica a una sezione e passare in seguito altrove. Si sa da qualche tempo che così facendo si potrebbe incrementare la produzione di acqua calda dai pozzi geotermici. Non è però possibile utilizzare la stessa tecnica del fracking per otturare un pozzo. I pozzi geotermici sono tipicamente più caldi, e devono essere progettati per agevolare un flusso di acqua più elevato». In sostanza AltaRock ha inventato un nuovo “tappo” e in un  pozzo vicino  al vulcano Newberry, ha dimostrato che «E’ possibile otturare temporaneamente un pozzo geotermico con uno speciale polimero. Il materiale degrada dopo aver trascorso un certo tempo nella roccia calda, permettendo all’azienda di spostarsi a un altro punto del pozzo. Utilizzando questa tecnica l’azienda ha fratturato tre aree differenti di un singolo pozzo. In un progetto commerciale futuro, potrebbe farlo 7 o più volte per pozzo». Per Susan Petty, presidente di AltaRock, questo «Potrebbe abbattere drasticamente i costi. La  tecnologia potrebbe essere la chiave per rendere gli Egs competitivi con il carbone. Il sito di Newberry potrebbe avviare la produzione di energia a partire dal 2016, ma resta ancora del lavoro da fare. Il prossimo passaggio dell’AltaRock sarà quello di perforare un altro pozzo che si intersecherà con il primo attraverso la roccia porosa che è stata creata dalla tecnica di fratturazione. Gli ingegneri pomperanno l’acqua dal primo pozzo, facendola circolare e riscaldare attraverso la roccia. In seguito, l’acqua verrà pompata dentro il secondo pozzo e utilizzata per produrre vapore in una centrale elettrica».

Nei precedenti progetti Egs a questo stadio di sviluppo sono emersi diversi problemi: «Certe volte, l’acqua scorre troppo rapidamente da un pozzo all’altro e, così facendo, non si riscalda a sufficienza. Altre volte, l’acqua si disperde nei crepacci nella roccia. Per risolvere questi problemi, AltaRock sta sviluppando nuove tecnologie per monitorare il flusso dell’acqua – sottolinea la Petty –  La AltaRock sta anche collaborando con General Electric  per migliorare il processo di produzione di energia elettrica con l’acqua riscaldata. Si tratta di migliorare il trasferimento del calore dall’acqua calda ad un fluido utilizzato per alimentare le turbine. L’approccio potrebbe incrementare ulteriormente la capacita elettrica di un pozzo geotermico».

Jefferson Tester, professore di sistemi di energia sostenibile alla Cornell University, non è altrettanto entusiasta: «Anche se la tecnologia dell’ AltaRock costituisce un vantaggio chiave, il geotermico è ancora agli albori. La tecnologia di AltaRock è importante, ma è solo una parte del puzzle. Restano ancora diverse sfide ingegneristiche da risolvere, e la loro risoluzione richiederà finanziamenti sostanziosi, non solo per il progetto al quale sta lavorando AltaRock, ma per diversi altri. Occorre una massa critica di dimostrazioni perché le centrali geotermiche vengano percepite come un investimento sicuro. Occorreranno decenni perché l’energia geotermica arrivi ad ammontare al 10% dell’energia complessiva degli Stati Uniti».