Descrizione

GEOGRID è un progetto che ha come obiettivo la ricerca di sistemi e tecnologie innovative per l’utilizzo sostenibile dell’energia geotermica a bassa e a media entalpia e impianti poligenerativi, ciò significa che dalla stessa fonte geotermica si ricavano: energia elettrica, teleriscaldamento e raffrescamento, inoltre individua giacimenti geotermici e metodi di trivellazione. Mentre le fonti geotermiche ad alta entalpia sono "rare" e dipendono dal territorio (ad esempio le solfatare), la geotermia a bassa entalpia non ha quasi alcuna limitazione di territorio: questo permette di utilizzare l'energia geotermica come una delle sorgenti principali di energia rinnovabile.

Cosa abbiamo scoperto

Avanzamento

Il progetto monitorato è attualmente bloccato a causa della fuoriuscita di vapore acqueo dal pozzo in via Antiniana (Pozzuoli) che ha generato paura negli abitanti inducendo il sindaco ad emettere un'ordinanza per arrestare le perforazioni.

Risultati

Intervento utile ma presenta problemi - Ha avuto alcuni risultati positivi ed è tutto sommato utile, anche se presenta anche aspetti negativi

Il progetto al momento ha prodotto un parziale risultato: 3 dei 5 Obiettivi Realizzativi sono già stati completati (cfr. il link www.geogrid.it).
Inoltre, l’istallazione di un “energy box” nel cantiere della metropolitana (fermata Piazza Municipio) a Napoli, ha mostrato l’efficace funzionamento di un impianto geotermico poligenerativo a bassa entalpia integrato nella struttura della metropolitana.
Infine, questo progetto è stato presentato all'Expo di Dubai del 2022 nel padiglione Italia, tra i progetti scientifici di punta della Regione Campania. Uno degli Enti beneficiari del progetto, Graded S.p.A., in partnership con l'Università Parthenope e il Rochester Institute Technology di Dubai sta realizzando, in via sperimentale, la costruzione di civili abitazioni servite da un sistema di riscaldamento e raffrescamento geotermico.

Rischi

Il rischio principale per il progetto è la tangibile possibilità che esso non si concluda entro la data prefissata per il settennato 2014-2020, cioè il 31 dicembre 2023, con il rischio di perdere il finanziamento.
Questo rischio è reso concreto dallo stallo della situazione, che non vede le parti muoversi verso un costruttivo confronto scientifico.
Alcuni scienziati dell’INGV hanno anche ventilato la possibilità che le trivellazioni del progetto GeoGRID possano rompere il precario equilibro millenario della zona dei Campi Flegrei.

Risultati e impatto del monitoraggio

Metodo di indagine

Come sono state raccolte le informazioni?

• Raccolta di informazioni via web
• Visita diretta documentata da foto e video
• Intervista con i soggetti che hanno programmato l'intervento (soggetto programmatore)
• Intervista con gli utenti/beneficiari dell'intervento
• Intervista con altre tipologie di persone
• Intervista con i soggetti che hanno o stanno attuando l'intervento (attuatore o realizzatore)

- Dott. Angelo Toscano, RUP dell’AVVISO POR CAMPANIA FESR 2014/2020;
- Prof. Nicola Massarotti, Professore ordinario di fisica tecnica all’Università Parthenope dipartimento di ingegneria industriale;
- Dott.ssa Marina Iorio, Ricercatrice ISMAR-CNR sede di Napoli;
- Dott. Giuseppe De Natale, Dirigente di ricerca presso l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia;
- Prof. Alessandro Mauro, Professore associato di Fisica Tecnica industriale Università Parthenope Dipartimento di Ingegneria industriale;
- Dott. Francesco Calise, Professore di Fisica Tecnica industriale Università Federico II di Napoli;
- Prof.ssa Laura Vanoli, Professoressa ordinaria di fisica tecnica all’Università Parthenope dipartimento di ingegneria industriale;

Domande principali

domanda 1 Dott. Angelo Toscano
Dal portale di OpenCoesione risulta che i pagamenti sono al 69%, fermi al
18/12/2019: come mai?
domanda 2 Dott. Angelo Toscano
Quali problemi di natura amministrativa avete incontrato e come è possibile
superarli? Ritiene che il progetto possa ripartire?

domanda 1 Prof. Massarotti
Cos’ è il progetto GeoGRID? E qual è lo stato dell’arte?

domanda 1 Dott.sa Marina Iorio
Quale tipo di suolo si presta meglio alle trivellazioni per l'energia geotermica e in quale parte di Italia se ne trovano in maggioranza?
domanda 2 Dott.sa Marina Iorio
Quanto incide il tipo di roccia sulla produttività di un impianto?

domanda 1 Dott. Giuseppe De Natale
Cosa ci può dire in merito alla geotermia in generale e soprattutto nella Regione Campania?
domanda 2 Dott. Giuseppe De Natale
Stando a quanto riportano alcuni giornali locali, si evince che il pozzo geotermico situato a Pozzuoli sia esploso. Può darci chiarimenti e rassicurazioni in merito?

domanda 1 Prof. Alessandro Mauro
In che modo può essere sfruttata l'energia a bassa entalpia?
domanda 2 Prof. Alessandro Mauro
Per quanto riguarda le prestazioni invece, saranno alla pari degli attuali condizionatori?

domanda 1 Dott. Francesco Calise
Cosa può dirci riguardo l'impianto di poligenerazione alimentato a energia geotermica?
domanda 2 Dott. Francesco Calise
Può spiegarci più nello specifico cosa intende con "Ciclo Rankine Organico"?

domanda 1 Dott.sa Laura Vanoli
Può spiegarci cosa si intende per "Smart Energy System"?
domanda 2 Dott.sa Laura Vanoli
Quanto può essere valida la risorsa geotermica in termini di impatto ambientale e di salute umana?

Risposte principali

risposta 1 Dott. Angelo Toscano
Innanzitutto bisogna considerare che la parte amministrativa è consequenziale alla parte scientifica. Se non c'è la parte scientifica non può esserci la parte amministrativa della rendicontazione, e questo è uno dei motivi per i quali i pagamenti sono fermi al 2019. Inoltre poiché ogni programmazione ha un regolamento sugli aiuti di Stato, che vigono sull'intera programmazione, la spesa è pagabile e spendibile fino al 31 Dicembre 2023, e in caso ciò non accadesse, queste spese non verranno riconosciute.

risposta 2 Dott. Angelo Toscano
Il problema principale è dovuto all’eccessiva burocrazia delle varie fasi e soprattutto al fatto che si tratta di progetti di ricerca alquanto complessi che richiedono anche 2/3 anni per la realizzazione, che viene divisa in due parti: fase progettuale e raccolta di tutta la documentazione tecnica e amministrativa.
Nello specifico il progetto GeoGrid è fermo alla rendicontazione del 2019, ciò ha comportato una sospensione dell'attività e una ripresa lenta delle restanti attività previste dal progetto.

risposta 1 Prof. Massarotti
Questo progetto nasce molti anni fa, con la collaborazione di tutte le Università della Campania e il Consiglio Nazionale delle Ricerche, che hanno svolto un lavoro comune mettendo insieme pubblico e privato. Il finanziamento per questi progetti di studio è stato programmato dalla Regione Campania e consiste in un Fondo Strutturale Europeo (FESR).
Il progetto intende sviluppare l’utilizzo delle risorse geotermiche, non solo per produrre energia elettrica termica e frigorifera, ma per efficientare il condizionamento degli ambienti. Il problema energetico si vuole oggi affrontare utilizzando il nucleare o il gas, fonti non rinnovabili quindi soluzioni temporanee; il petrolio, quando è stato introdotto e utilizzato, ha fatto crescere l’economia mondiale, credendo fosse la soluzione green all’utilizzo del carbone.
La geotermia è stata inventata in Italia ma non si è sviluppata a causa delle paure generate dalla poca conoscenza. Per utilizzare la geotermia bisogna prima di tutto conoscere quello che c’è sotto terra e questo lo fanno i geologi. Per la parte di tecnologia e quella ingegneristica, esistono tante soluzioni tecniche diverse: il nucleare non è la soluzione, ma una soluzione univoca non c’è. Per quanto riguarda il sottosuolo, gli obiettivi sono stati tutti raggiunti e conclusi, per gli altri occorre ancora procedere. Infatti, tuttora ci sono ancora in corso due obiettivi realizzativi. Nel giugno 2020 abbiamo avuto un problema: eseguita la trivellazione, si registrava un movimento del terreno e la generazione di un questo soffione, che oggi è perfettamente controllato e può produrre fino a tre megawatt di energia. Gli altri Paesi europei hanno utilizzato altre fonti rinnovabili per la produzione di energia, come le pale eoliche o pannelli fotovoltaici, che però consumano territorio e vengono prodotte all’estero; questo progetto, invece, è interamente italiano. Anche dal solo punto di vista economico, la creazione di questa infrastruttura per la distribuzione dell’energia geotermica, avrebbe un notevole vantaggio, in quanto estremamente economica, e in quanto produttori avremmo il potere di influire sui prezzi e non essere totalmente dipendenti dalle importazioni di gas.

risposta 1 Dott.sa Marina Iorio
E’ di fondamentale importanza conoscere le caratteristiche del suolo nella progettazione dell'impianto poiché bisogna adeguarsi alle caratteristiche del suolo, dato che quest'ultimo non è modificabile. Nel sottosuolo sono presenti materiali silicoclastici e/o carbonatici come rocce o sedimenti. Questi materiali hanno caratteristiche molto importanti come la capacità di immagazzinare calore e capacità di trasferire calore. Per caratterizzare quindi il suolo il fattore più importante da tenere conto è la conduzione termica, cioè la possibilità di un terreno o di una roccia di trasmettere calore da un corpo caldo ad uno freddo.
Grazie allo sviluppo tecnologico è possibile trovare in tutta Italia suoli adatti al geoscambio di energia termica. Per orientare gli operatori esistono Mappe di potenziale di geoscambio, basate su dati come temperatura media annua e temperatura a 50 mt di profondità, mappe di flusso di calore superficiale, carte di conducibilità termica e il rapporto fra energia termo-frigorifera e l'unità di superficie necessario per climatizzare un ufficio standard di 100m2
risposta 2 Dott.sa Marina Iorio
Molto, poiché se è un buon conduttore scambia con poca energia da parte dell'impianto, se è troppo conduttivo non trattiene il calore, a meno che non sia limitato da rocce o sedimenti meno conduttivi.

risposta 1 Dott. Giuseppe De Natale
Le popolazioni antiche furono le prime a comprendere l'importanza delle aree vulcaniche, poiché erano molte fertili e ricche di termominerali. Infatti Romani e Greci si interessarono molto di termalismo, con il primo insediamento greco in Italia nell'isola d'Ischia. Il sistema geotermico dei vulcani comprende una sorgente di calore intrusiva, in questo caso quella magmatica, che innesca, facendo risalire magma attraverso fratture in superficie, una reazione simile a quella che avviene in una pentola dell'acqua bollente. Tra le aree italiane con alto gradiente geotermico abbiamo Larderello, dove è nata la geotermia per la produzione elettrica, raggiungendo nei primi pozzi circa 800 metri di profondità e toccando i 200°C di temperatura. Oggi ci sono pozzi che arrivano anche a 3000 metri raggiungendo i 300°C. Quando la temperatura nel sottosuolo supera i 374°C, viene definita supercritica e in questo stato l'acqua non è solo liquida o solo gassosa. In questo caso si ha un potenziale geotermico enorme. Solo l'Islanda è arrivata a lavorare con temperature del genere. I Campi Flegrei, e soprattutto Ischia, si avvicinano maggiormente alle temperature appena citate, e si raggiungono anche 1000 metri prima rispetto alle aree geotermiche in Toscana. Tra le regioni italiane la Campania ha un grande potenziale geotermico e lo dimostrano le perforazioni nel territorio napoletano negli anni '30. Infatti ad Ischia c'è stato il primo impianto al mondo di tipo binario, in cui un fluido viene riscaldato a bassa temperatura che, espandendosi, muove le turbine, viene poi raffreddato e ritorna nel ciclo. Secondo i dati e le aree studiate, l'area napoletana raggiunge i 17 GW di potenza elettrica. Ad Ischia, raggiungendo una profondità di neanche 100 metri, è possibile misurare già da subito circa 120°C, ma essendovi circolazione di acqua in queste profondità, la temperatura viene omogeneizzata. Il Vesuvio è conosciuto poco a livello di perforazioni, ma si può dire che il suo potenziale geotermico non sia così elevato per le poche perforazioni effettuate, a differenze dei Campi Flegrei e di Ischia. In Germania, vicino Monaco, sono state costruite cinque centrali geotermiche con una potenza ognuna che va tra i 5 MW e i 10 MW, fornendo energia elettrica a circa 5000 famiglie. I tedeschi hanno scavato questi pozzi a 5 km, che richiedono tecnologie migliori e costi di almeno 10 milioni di euro, per prendere una temperatura di 120°C. In Austria hanno trovato queste temperature a profondità di 3 km, costruendo un impianto di 1 MW, che serve tutta la cittadina per calore ed elettricità, con i costi di circa 5 milioni di euro. Tornando in Italia, è stato fatto un pozzo vulcanologico raggiungendo i 120°, e poi il pozzo GeoGrid ad Agnano con 88 metri di profondità. Questo pozzo trova anche qui 120°C, con un costo di circa 100 mila euro. E'importante ricordare che tutta la zona geotermica di Agnano non è quasi più utilizzata da quando la NATO è andata via, ed è un peccato perché potrebbe fornire un'energia incredibile. Un elemento importantissimo per il futuro dei pozzi geotermici, utilizzato anche per le reti vulcanologiche dei Campi Flegrei e di Ischia, è la fibra ottica. Alcuni tipi di questo materiale possono resistere anche ad una temperatura di 800°C. Un esempio di applicazione di questa tecnologia lo troviamo a Bagnoli: la fibra ottica arriva fino a 500 metri e vede in ogni punto la deformazione dovuta alla temperatura e ne registra proprio quest'ultima. Questo è molto importante perché se monitorassimo di continuo la temperatura, potremmo notare, e accorgerci, di possibili intrusioni magmatiche dalla parte inferiore. Il pozzo di Agnano, che ha una potenza di oltre 3 MW, quando viene estratto il vapore dal sottosuolo, viene chiuso girando un'apposita manopola in un sistema di valvole, impedendo al vapore di fuoriuscire. Il pozzo è innocuo e, utilizzando un fluido riscaldato a una certa temperatura e poi raffreddato ripetendo il ciclo, sarebbe a emissioni completamente nulle. C'è da considerare anche che la geotermia ha un impatto bassissimo sul consumo di suolo.

risposta 2 Dott. Giuseppe De Natale
E' naturale che perforando un terreno nel cui interno vi sono acqua e vapore (ndr. Campi Flegrei) a temperature superiori ai 100° fuoriescano delle fumarole. Sfortunatamente, poiché la cittadinanza non ha una conoscenza approfondita della geotermia, i media locali hanno ripreso la fumarola uscire dal pozzo nel cantiere, ed hanno alimentato così i timori e i dubbi dei cittadini, senza accertarsi dell'effettivo pericolo delle sostanze fuoriuscite. Tuttavia sappiamo che grazie ai sistemi di valvole è possibile fermare la fuoriuscita di vapore in mezza giornata, ma il sindaco di Pozzuoli ci ha impedito, con un'ordinanza, di rientrare nel cantiere fino a quando non ne ha firmata una successiva, ma più di un mese dopo, per farci rientrare e chiudere il pozzo. Ma c'è da dire che in quelle emissioni, che sono state anche analizzate, non sono state trovate tracce di sostanze dannose per la salute dei cittadini. Senza questi intoppi amministrativi la questione si sarebbe potuta risolvere in un paio di giorni con l'apposizione di una valvola.

risposta 1 Prof. Alessandro Mauro
Può essere utilizzata per alimentare impianti di condizionamento degli ambienti. Tramite delle sonde contenenti un liquido termovettore (come può essere l'acqua) inserite all'interno dei pali delle fondamenta di un qualsiasi edificio sarà possibile scambiare calore con il terreno e così riscaldare o refrigerare l'ambiente interno.
risposta 2 Prof. Alessandro Mauro
Certo, anzi a fronte di una pari efficienza, avremo anche delle emissioni prossime allo zero, nonché dei vantaggi dal punto di vista stilistico dell'impianto, le antiestetiche autocondensanti esterne degli attuali condizionatori verranno infatti sostituite dalle sonde che sono totalmente invisibili dall’esterno.

risposta 1 Dott. Francesco Calise
Sappiamo che l'Italia è una grande risorsa a livello geotermico e lo scopo di questo tema è far comprendere che la geotermia può essere sfruttata per produrre qualsiasi tipo di energia. Il nostro obbiettivo è dunque quello di creare un piccolo prototipo di questo impianto in grado di poter produrre contemporaneamente energia elettrica, termica e frigorifera per soddisfare ogni tipo di utenza. L'idea di base è sfruttare l'energia geotermica e mandarla nel cosiddetto "Organic Rankine Cycle" (ORC), che converte energia termica della geotermia in energia elettrica. Inizialmente questo sistema era stato ipotizzato integrando energia geotermica con energia solare, ma l'installazione dei pannelli nell'impianto, si è rivelata logisticamente più complicata, e ci si è focalizzati solo sulla risorsa geotermica. Era stato ipotizzato di installare questo impianto in un importante albergo sull'isola d'Ischia. Qui c'era un pozzo inutilizzato, perché troppo caldo per le terme; quindi ci era stata data questa disponibilità, ma a causa di un terremoto, si è capito che, logisticamente, fare l'esperimento era troppo complicato. Quindi ci siamo spostati sul sito di un hotel di Agnano, che, per questioni autorizzative, è stato abbandonato. In ultimo abbiamo effettivamente realizzato il pozzo in via Antiniana a Pozzuoli, poi chiuso e inutilizzato. Per verificare cosa installare, abbiamo realizzato un modello di simulazione con delle apposite e complesse equazioni di calcolo, e abbiamo simulato il comportamento delle macchine, prevedendo l'energia prodotta, le temperature, le pressioni e altri fattori. Questo ci è stato molto utile per conoscere il funzionamento del modello e ottimizzarlo. Per la costruzione del modello sono poi state comprate caldaie, ORC, e altre apparecchiature ausiliari. Il prototipo è stato effettivamente realizzato, e, osservandolo, diciamo che è grande quanto un container. Naturalmente è un prototipo sperimentale ed è così grande per agevolarci nella verifica del funzionamento. Se sarà venduto in futuro, il tutto sarà ottimizzato e ricompattato. In conclusione, dal punto di vista numerico, abbiamo dimostrato che il sistema è efficiente e produce energia termica, elettrica e frigorifera a basso costo. Tuttavia, questo sistema, a causa della chiusura del pozzo, non si è realizzato, non per la parte ingegneristica, dato che il sistema è efficiente sia dal punto di vista economico sia da quello energetico, ma probabilmente per la parte di tipo sociale. Infatti è importante far comprendere ai cittadini che non è una tecnologia pericolosa.
risposta 2 Dott. Francesco Calise
Si tratta di un fluido bassobollente che riceve calore dalla geotermia; il calore fa evaporare il fluido che si espande in una turbina producendo energia elettrica e chiudendo il ciclo con un condensatore. A questo ORC si aggiunge un'altra macchina, che è l'assorbitore, il cui scopo è quello di convertire calore in energia frigorifera. Sostanzialmente si tratta dello stesso principio delle macchine frigorifere che possiamo trovare in qualunque abitazione, ma invece di esserci il compressore, che sfrutta energia elettrica, c'è questo insieme di organi che sfruttano il principio della solubilità di un fluido, lavorando sulla differenza di solubilità del fluido e riuscendo a convertire energia termica in energia frigorifera. Qui ritroviamo dei fluidi per niente aggressivi, come acqua e un sale, il bromuro di litio.

risposta 1Dott.sa Laura Vanoli
Possiamo dire che è un concetto necessario per rivoluzionare il sistema energetico utilizzato oggi. Lo "Smart Energy System" deve essere sostenibile dal punto di vista ambientale e deve prevedere, sostanzialmente, l'utilizzo di combustibili fossili e di fonti rinnovabili. E' quindi una fase di transizione già iniziata, che sta cambiando il concetto di sistema energetico, passando da unità centralizzate a unità di produzione distribuite, che sono interconnesse tra di loro e che permettono di soddisfare la domanda di energia nei trasporti della produzione di acqua calda sanitaria, di energia elettrica, termica e frigorifera delle utenze attraverso l'uso di fonti rinnovabili, combustibili fossili e impianti di poligenerazione. Questi sono impianti che producono diverse fonti di energia a partire da un'unica fonte di energia primaria.
risposta 2 Dott.sa Laura Vanoli
Abbiamo provato a ricreare un possibile scenario tutto rinnovabile, nel quale le pompe di calore sono alimentate dai pannelli fotovoltaici e l'acqua calda sanitaria è prodotta attraverso l'utilizzo di caldaie alimentate a biomassa. Per capire cosa succede a livello di impatto ambientale utilizziamo la metodologia del "Life Cycle Analysis" che ci permette di calcolare, non solo gli impatti di anidride carbonica evitata, ma tutta una serie di impatti. Tra i diversi scenari, abbiamo voluto valutare gli impatti evitati in termini di effetto serra (mediamente utilizzato), la qualità dell'aria, il consumo dell'acqua e il consumo di combustibili fossili. Confrontando tra loro tutti gli scenari, noteremo che lo scenario GeoGrid ha una riduzione di oltre il 90% per tutti gli impatti rispetto alla situazione attuale. Osservando lo scenario con fotovoltaico e biomassa ci sarà anche qui una riduzione per tutti gli impatti, ma minore rispetto a quanto ottenuto con il sistema GeoGrid, che utilizza la sola risorsa geotermica. Questo è molto importante perché il fotovoltaico è la fonte che oggi è più incentivata. La riduzione degli impatti, però, è stata valutata anche in termini di riduzione d'impatto sulla salute umana, sull'ecosistema e sull'esaurimento delle risorse. Anche in questo caso ci accorgiamo che lo scenario GeoGrid ha una riduzione degli impatti di gran lunga superiore rispetto allo scenario con pompe di calore, confrontabile soltanto, in termini di esaurimento delle risorse, con lo scenario del fotovoltaico e delle biomasse. In conclusione, possiamo dire che lo scenario GeoGrid ha veramente un basso impatto ambientale, minore rispetto ai combustibili fossili e alle più comuni fonti rinnovabili utilizzate oggi.