La roccia calda non rimane sul posto.
Quando il materiale nelle profondità della Terra diventa abbastanza caldo da sciogliersi, diventa più leggero della roccia più fredda e solida che lo circonda. La fisica prende il sopravvento. La galleggiabilità spinge questo materiale fuso verso l’alto. Viaggia attraverso la crosta terrestre, attendendo in sacche chiamate camere magmatiche e infine raggiungendo la superficie.
Chiamiamo questo intero ciclo vulcanismo.
Non è solo un’esplosione. Quando il magma raggiunge il mondo esterno, rilascia detriti solidi e gas. Guarda il terreno sotto i tuoi piedi. In effetti, la maggior parte della superficie terrestre è costituita da solida roccia vulcanica. Gli iconici coni che associamo ai vulcani sono solo la manifestazione più visibile di un pianeta che si ricicla costantemente.
Ma questo caldo ha anche un lato tranquillo.
Il potere nascosto dell’energia geotermica
I flussi di lava sono perfetti per documentari drammatici, ma il loro vero utilizzo è nell’energia geotermica (energia geotermica).
Questo non utilizza direttamente il magma. Sarebbe catastrofico. Invece, ingegneri e scienziati stanno prendendo di mira il calore immagazzinato negli strati superiori della Terra. Il calore fluisce naturalmente dal nucleo alla crosta. Puoi intercettare questo flusso.
Ecco perché è importante nella vita di tutti i giorni:
- Riscaldamento diretto: in alcune parti dell’Islanda o della California, l’acqua calda sotterranea viene convogliata direttamente in casa tua. Non c’è carburante da bruciare. Niente fumo. È semplicemente energia termica estratta dalla fornace interna della terra.
- Generazione di energia: dove il calore è forte e facilmente disponibile, il vapore aziona le turbine. Ciò fornisce energia di base che non dipende dal vento o dalla luce solare. Funziona 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
- Processi industriali: le fabbriche utilizzano il calore geotermico per essiccare i prodotti, riscaldare le serre e persino elaborare alcune sostanze chimiche.
Perché la crosta terrestre è importante
Lo spessore della litosfera (la dura crosta esterna della Terra) non è infinito. Potrebbe rompersi in alcuni punti. Questi sono i confini delle placche. Magma trova queste debolezze. Qui sale più velocemente. Questo è il motivo per cui i vulcani si raggruppano lungo linee specifiche, come l’”Anello di Fuoco” attorno all’Oceano Pacifico.
Tuttavia, non tutto il vulcanismo provoca esplosioni. Parte del magma è denso e appiccicoso. Blocca le prese d’aria. La pressione aumenta finché il terreno trema. A volte il magma è liquido. Si riversa con calma e fa nascere nuove terre. Le Hawaii sono fondamentalmente una montagna che è cresciuta dall’oceano a causa del lento e costante riempimento e svuotamento delle camere magmatiche sotto l’isola.
La connessione umana
Spesso pensiamo ai vulcani come a dei disastri. E possono esserlo. Ma il processo di rilascio della cenere vulcanica nell’atmosfera crea anche terreno fertile. Le rocce vulcaniche vengono scomposte in minerali apprezzati dalle piante. Questo è il motivo per cui le regioni con vulcanismo attivo o recente tendono ad avere alcuni dei terreni agricoli più produttivi della Terra.
Inoltre, il calore che utilizziamo è rinnovabile. Sì, il nucleo della Terra si sta raffreddando, ma a un ritmo così lento che sarebbe inesauribile su scala temporale umana. È costante.
Il problema non è solo come si scioglie la roccia. È così che viviamo sopra di esso. Costruiamo città su sorgenti dormienti. Perforiamo la roccia calda per ottenere l’elettricità. Osserviamo il cono sollevarsi, sapendo che il terreno non è mai stato solido. Sto solo aspettando.
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Il calore all’interno della terra è più di una semplice curiosità geologica. È un enorme tesoro di energia non ancora sfruttata. Se si confrontano queste riserve con le riserve di combustibili fossili in diminuzione, la differenza è sorprendente. I combustibili fossili sono limitati. In linea di principio, l’energia geotermica può essere utilizzata in modo continuo oppure no.
Ma per gran parte della storia umana, l’abbiamo seppellito. Solo all’inizio del 20° secolo abbiamo capito come usarlo. Una svolta avvenne nel 1904.
La prima centrale geotermica di Larderello
Nello stesso anno entra in funzione la prima centrale geotermica a Larderello, in Italia. Ma ha dimostrato che il calore interno della Terra può essere convertito in elettricità utilizzabile. La tecnologia era rozza per gli standard odierni. L’efficienza era bassa. Ma ha funzionato.
Da allora, il modo in cui viene utilizzata l’energia geotermica è cambiato radicalmente. Siamo passati dal semplice riscaldamento diretto a complesse centrali elettriche binarie che possono attingere elettricità da fonti più fredde. L’obiettivo rimane lo stesso. Estrarre il calore. Generare energia. Ridurre al minimo gli sprechi.
Perché l’energia geotermica è importante adesso
Perché questo è importante oggi? Perché la finestra sui combustibili fossili si sta chiudendo. I costi ambientali della combustione di carbone, petrolio e gas non sono più un concetto astratto. Questa è una crisi. La geotermia offre un’alternativa pulita. Non emette gas serra durante il funzionamento. È una fonte di energia di carico di base, il che significa che può funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, a differenza dell’energia solare ed eolica, che dipendono dalle condizioni meteorologiche.
Tuttavia, non è privo di sfide. Richiede condizioni geologiche speciali. Hai bisogno di calore vicino alla superficie. Non tutte le zone sono adatte a questo. Ecco perché la posizione è importante. Luoghi come l’Islanda, il Kenya e alcune parti degli Stati Uniti occidentali presentano vantaggi naturali. Alcuni devono scavare più a fondo, spendere più soldi e correre più rischi.
Transizione all’uso diffuso
Nonostante gli ostacoli, lo slancio sta cambiando. I paesi che dipendono fortemente dalle importazioni si guardano dentro. Vedono la geotermia come un modo per raggiungere l’indipendenza energetica. Non si tratta solo di salvare il pianeta. Si tratta di sicurezza. Stabilità.
La tecnologia è in costante sviluppo. I sistemi geotermici avanzati (EGS) promettono di sbloccare il calore in aree prive di risorse idrotermali naturali. Si ritiene che questo sia ancora nelle fasi iniziali della rivoluzione nell’uso dell’energia geotermica. Ma la sua fondazione nasce più di cento anni fa a Larderello. Il caldo è ancora lì. In attesa di utilizzo.
La vera miniera d’oro energetica non è nella solida roccia. Sono nascosti in zone della crosta terrestre con temperature simili a quelle degli altiforni. L’acqua qui non è solo calda. Produce vapore surriscaldato. Questo vapore pressurizzato viene forzato in superficie attraverso sorgenti termali e geyser. Osserviamo questi geyser naturali da secoli. Raramente abbiamo pensato di collegarli.
Le cose sono cambiate in California. Gli ingegneri hanno sfruttato i campi di vapore naturale per generare elettricità sufficiente ad alimentare metà di San Francisco. Questa è una connessione diretta tra il calore sotterraneo e le luci della città. Non c’è carbone. Non c’è gas. Solo rocce calde e acqua.
Ma fare affidamento sulle occasioni fortunate della natura limita l’espansione. La maggior parte dei posti non hanno geyser nei cortili. E se volessi energia geotermica senza vapore naturale?
Generare vapore secondo la progettazione
I tecnici hanno scoperto come costruire piante in formazioni rocciose calde vicino alla superficie terrestre. Il metodo è brutale nella sua semplicità. Sono necessari due pozzi.
Per prima cosa viene praticato un foro nella roccia riscaldata. Successivamente viene spruzzata acqua fredda ad alta pressione. L’acqua colpisce la pietra calda. Bolle istantaneamente. Il vapore prodotto sale attraverso il secondo pozzo. Fugge in superficie. Lì fa girare le turbine. Queste turbine generano elettricità.
“Wasserdampf lässt sich dann dadurch erzeugen, indem man durch ein Bohrloch Wasser in das Gestein einpresst” – Servizio geologico tedesco
Questo processo funziona ovunque ci sia una geologia adatta. Non importa se c’è convezione naturale o meno. Crei tu la convezione. Forzi il trasferimento di calore. Questo sistema è chiuso, efficiente e scalabile.
Oltre all’elettricità: riscaldamento diretto
Non tutta l’energia geotermica è compatibile con la rete. In molti paesi, il liquido estratto è troppo caldo per essere convertito direttamente in elettricità. Oppure la temperatura potrebbe essere troppo bassa per la turbina. Le alte temperature possono danneggiare il dispositivo. A basse temperature, la pressione non è sufficiente per far funzionare la turbina in modo efficiente.
Quindi non buttiamo via il calore. lo usiamo direttamente.
Questo “calore di scarto” è la principale fonte di energia per il riscaldamento. Gli edifici residenziali attingono a questi serbatoi. Le serre sfruttano il calore costante per coltivare i raccolti. Questa è un’applicazione a bassa tecnologia, ma molto efficace. Evitare l’inefficienza della conversione dell’energia termica in elettrica. Va direttamente da terra al radiatore.
La differenza è importante. Tendiamo a pensare all’energia come una cosa sola: l’elettricità. Ma la geotermia dimostra che si tratta di uno spettro. A volte serve la scintilla di una turbina. A volte hai solo bisogno di un pavimento caldo.
Entrambi gli approcci si basano sulla stessa verità. L’interno della terra è una batteria. È sempre attivo. Devi capire come tracciare una linea.
