La litosfera è il guscio più esterno della Terra e comprende la crosta terrestre (continentale e oceanica) e la parte alta del mantello superiore. Questa poggia sull'astenosfera, che occupa la parte sottostante del mantello superiore e che è costituita da roccia fusa, chiamata magma.
La temperatura dei primi metri della litosfera è variabile, perché dipende da quella meteorologica, ma dopo una ventina di metri si incontra una zona omotermica in cui la temperatura rimane costante. Più si scende all'interno della litosfera, più la temperatura aumenta. Questo incremento, detto gradiente geotermico, ha un valore medio di 1 °C ogni 30 metri man mano che si procede allontanandosi dalla superficie, con valori che possono salire fino a 50 °C ogni 100 metri. Anomalie ancor più consistenti si hanno nelle zone vulcaniche attive, dove le masse magmatiche che salgono dalla astenosfera possono raggiungere la superficie terrestre con una temperatura anche superiore ai 1000 °C.
A parte le eruzioni vulcaniche, le manifestazioni più evidenti connesse con l'enorme potenziale termico esistente all'interno dei gusci terrestri riguardano principalmente le fumarole, formate da un miscuglio di gas, gli intermittenti getti dei geysers, i ribollenti crateri di fango e le sorgenti di acqua calda.
Da dove arriva l'energia geotermica?
Da dove arriva l'energia geotermica?
Nell'antica Roma esisteva un sistema di condotte idriche per distribuire le acque calde provenienti da alcune vicine sorgenti termali, e fino a tutto il XIX secolo i vapori e le acque provenienti dal sottosuolo venivano utilizzati solo per scopi terapeutici o come curiose mete turistiche, all'inizio del Novecento l'uomo ha cominciato a sfruttare queste forze endogene della Terra anche per il loro contenuto energetico.
È stata così scoperta una nuova fonte di energia rinnovabile: l'energia geotermica.
Il tumultuoso incontro dell'acqua con il fuoco, da cui trae origine la formazione dei fluidi geotermici, si verifica ogniqualvolta l'acqua, attraverso un terreno permeabile, riesce a penetrare all'interno della Terra fino a raggiungere una zona porosa protetta da un sottofondo impermeabile.
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| Lago geotermico di Rotorua in Nuova Zelanda |
Lo strato poroso si imbeve allora a tal punto che tutta la zona si comporta come una spugna satura di acqua. Se la roccia impermeabile è sufficientemente profonda, il magma incandescente può talvolta surriscaldare l'acqua fino a portarla a ebollizione, senza che questa muti il suo stato di aggregazione. Ciò avviene in quanto la pressione del peso della materia che sovrasta il liquido fa innalzare il punto di ebollizione dell'acqua.
Dentro la materia si creano dei moti convettivi con l'acqua fredda che scende e quella calda, meno densa e quindi più leggera, che sale.
Poiché durante il moto ascensionale, attraverso le canalizzazioni rocciose, la pressione agente sull'acqua man mano decresce, il liquido surriscaldato tende a passare allo stato di vapore, creando così i geysers e le fumarole.
Durante questa fase di salita l'acqua calda può anche miscelarsi con l'acqua fredda, originando (se la temperatura rimane sufficientemente alta), le sorgenti termali, spesso contornate da qualche cratere di fango bollente.
Per quanto riguarda l'utilizzazione pratica del calore endogeno, se il contenuto energetico delle acque e dei vapori provenienti dal sottosuolo o per via naturale o per trivellazioni, come nelle ricerche petrolifere, è relativamente basso, conviene utilizzare i fluidi geotermici per riscaldare edifici, serre, piscine e altre strutture.
Se invece il fluido, in particolare il vapore, che esce dalle viscere della Terra è sufficientemente intenso ed energeticamente valido, può essere direttamente condotto alle turbine di una centrale elettrica per produrre energia.
Le centrali elettrotermiche
L'Italia verso l'inizio del secolo scorso fu il primo Paese al mondo a sfruttare industrialmente le forze endogene dei soffioni boraciferi nell'area geotermica attiva di Larderello, nel pisano, che oggi produce più di un sesto dell'energia elettrica italiana e circa l'8% dell'energia geotermica mondiale. L'impianto fu costruito dal fascista Piero Ginori Conti (1865-1939), mentre il nome del paesino si deve all'ingegnere francese François Jacques de Larderel (1790-1858) che nel 1827 ideò un processo per l'estrazione dell'acido borico dai soffioni presenti nella zona.
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| Vista panoramica di Larderello con le imponenti torri di raffreddamento del suo impianto |
L'anno scorso ENEL, già proprietaria dell'impianto di Larderello, annunciò la conclusione del rifacimento della centrale di Radicondoli, in provincia di Siena. I lavori sono stati i primi di una serie che vedrà entro i prossimi tre anni la modernizzazione degli altri cinque impianti toscani a fronte di una spesa di mezzo miliardo di euro.
La ricerca del calore endogeno è oggi orientata anche verso il ricavo di questa energia in modo artificiale. Utilizzando infatti i metodi e la tecnologia impiegati per l'estrazione del petrolio, viene iniettata acqua ad alta pressione nel sottosuolo, fino a raggiungere le rocce ad alta temperatura che precedono l'astenosfera. Mediante apposite tubature, preventivamente inserite fino a raggiungere profondità anche superiori ai 5 mila metri, l'acqua ritorna in superficie a una temperatura sufficiente per generare elettricità o per riscaldare ambienti.
Oggi nel mondo ci sono in costruzione una sessantina di nuovi impianti geotermici di cui 15 in Europa, 13 in Estremo Oriente, 12 in Turchia e 10 negli Stati Uniti, per un totale di circa 1750 MW (più o meno la capacità installata europea di oggi) di futura produzione che andranno a sommarsi ai 12 mila MW attuali.
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| Centrale geotermica di Krafla in Islanda |
