Geotermia: sfruttare l’energia sostenibile proveniente dal sottosuolo

Il termine geotermia viene spesso utilizzato per indicare il calore proveniente dalla terra. Quest’ultimo è l’energia immagazzinata nel sottosuolo. La geotermia si riferisce all’utilizzo del calore a fini energetici in superficie, per esempio per il riscaldamento degli ambienti e dell’acqua per i processi industriali, ma anche per il raffreddamento, per la produzione di elettricità e persino per lo stoccaggio del calore e del freddo.

In geotermia si distingue tra un utilizzo indiretto e diretto del calore. Già a partire da 15 metri di profondità, la temperatura del suolo rimane costante a circa 10 °C per tutto l’anno. Con un impianto a pompa di calore è possibile sfruttare in modo indiretto l’energia dal sottosuolo oppure dalle acque sotterranee vicine alla superficie. Si parla di utilizzo indiretto perché il calore viene distribuito nell’edificio attraverso il sistema di riscaldamento oppure può essere utilizzato per la produzione di acqua calda.

In Svizzera la temperatura aumenta di circa 3 °C ogni 100 metri di profondità: a partire da 1 km si superano quindi i 40 °C, che rappresentano un potenziale energetico molto significativo. Inoltre, a partire dal circa 400 metri di profondità spesso si trovano acque sotterranee con temperature superiori ai 20° C. Con appositi sistemi di perforazione, quest’acqua può essere portata in superficie per sfruttare in modo diretto grandi quantità di calore rinnovabile.

Tecniche per lo sfruttamento dell’energia geotermica

A seconda delle circostanze, si usano diverse tecniche per sfruttare il calore. Si distingue tra geotermia superficiale e geotermia profonda.

Geotermia di superficie (utilizzo indiretto)

Sonde geotermiche

Con questo metodo si realizzano perforazioni verticali da un metro a diverse centinaia di metri. In ogni perforazione viene inserito un sistema di tubi a «U» in cui circola un fluido termovettore che assorbe il calore dal terreno e lo trasferisce a una pompa di calore. Qui il calore fa evaporare il liquido refrigerante, il quale a sua volta viene nuovamente compresso e ceduto al sistema di riscaldamento dell’edificio mediante uno scambiatore di calore. Nella situazione ideale, grazie alla temperatura costante del sottosuolo, in inverno si preleva calore e in estate lo si restituisce per raffrescare. Gli impianti di pompe di calore con sonde geotermiche sono adatti sia per abitazioni unifamiliari sia per uffici e grandi complessi residenziali.

Collettori orizzontali

I collettori orizzontali sono tubi disposti orizzontalmente a una profondità di soli uno-due metri. Anche se sono più economici, richiedono ampie superfici libere e sono quindi adatti per edifici di nuova costruzione con giardino.

Canestri geotermici

I canestri geotermici sono collettori a spirale installati a bassa profondità (circa 5 m). Poiché richiedono una superficie inferiore rispetto ai collettori orizzontali, sono particolarmente adatti per spazi ridotti.

Utilizzi del calore delle acque sotterranee

Laddove le acque sotterranee non sono destinate a uso potabile o non sono protette, possono essere sfruttate anche per il riscaldamento, il raffrescamento e l’accumulo di calore. In Svizzera sono in funzione circa 7000 impianti di pompe di calore alimentati da acque sotterranee, che forniscono energia soprattutto a grandi complessi residenziali, a interi quartieri o a edifici industriali.

Geotermia di profondità (utilizzo diretto)

La geotermia di profondità sfrutta le acque naturalmente calde presenti a grandi profondità, consentendo l’uso diretto del calore senza pompa di calore. A temperature superiori ai 100 °C è possibile anche produrre elettricità. Se non sono disponibili acque sotterranee, il calore e l’elettricità possono essere prodotti a partire da rocce cristalline secche con l’ausilio di sistemi geotermici migliorati («Enhanced Geothermal Systems», EGS).

Informazioni dettagliate sulle diverse tecniche sono disponibili su Geotermia-Svizzera (in tedesco e francese).

La geotermia: un grande potenziale

La Svizzera dispone di un potenziale geotermico significativo: nel 2023 gli impianti geotermici hanno prodotto circa 4,5 terawattora (TWh) di calore, pari al 5 % dell’intero fabbisogno nazionale per il riscaldamento. Nel settore del riscaldamento, la geotermia ha un potenziale di 8 TWh all’anno.

L’energia geotermica può anche essere sfruttata per produrre elettricità. In questo ambito, il potenziale è di 4 TWh all’anno. Al momento in Svizzera nessun impianto geotermico produce elettricità, ma sono in corso di sperimentazione approcci innovativi. Nel resto del mondo, invece, centinaia di impianti in 32 Paesi, fra cui in particolare USA, Indonesia, ma anche Germania, Francia e Italia, producono già energia elettrica rinnovabile.

Nel nostro Paese, in particolare il bacino molassico che giace sotto l’Altopiano ma anche ampie zone della regione alpina potrebbero offrire un grande potenziale per lo sviluppo di reti di teleriscaldamento con impianti geotermici. Tuttavia, il sottosuolo non è stato ancora esplorato in modo sufficientemente dettagliato e il rischio di mancare lo strato di scorrimento dell’acqua oppure di stimolare attività sismiche è relativamente alto. La Confederazione sostiene l’uso diretto dell’energia geotermica per la produzione di elettricità o per la produzione di calore attraverso vari strumenti. Ulteriori informazioni sono disponibili: Promozione della geotermia.

I vantaggi della geotermia come fonte di energia

• Sostenibilità: la geotermia è un’energia termica rinnovabile a zero emissioni di CO₂.

• Disponibilità: al contrario dell’energia solare o eolica, l’energia geotermica è indipendente dalla condizioni meteorologiche ed è sempre disponibile.

• Versatilità: può essere utilizzata per riscaldare, raffrescare e produrre elettricità.

• Economicità: i costi di esercizio sono bassi, nonostante gli investimenti iniziali elevati.

Geotermia e terremoti

La geotermia di superficie, come nel caso delle perforazioni effettuate per le sonde geotermiche, non comporta alcun rischio sismico, come dimostrano sia gli studi scientifici sia la lunga esperienza maturata in Svizzera e all’estero. Tali perforazioni vanno in genere da 50 a qualche centinaio di metri di profondità e non interessano strati critici dal punto di vista sismico. Nel caso della geotermia di profondità, invece, non è possibile escludere il rischio di terremoti indotti: nel 2006 a Basilea e nel 2013 a San Gallo, in seguito alle perforazioni profonde si sono verificate scosse di intensità pari rispettivamente a 3,4 e 3,5 gradi sulla scala Richter, destando preoccupazione.

In Svizzera la terra trema ogni giorno, ma la maggior parte delle scosse non si avvertono o sono appena percepibili. Tutti i terremoti registrati sono consultabili online sul sito web del Servizio Sismico Svizzero (SED). Ogni anno si misurano dai 1000 ai 1500 terremoti, di cui soltanto 10–20 vengono avvertiti effettivamente dalla popolazione. Le scosse diventano percepibili a partire da una magnitudo di circa 2,5 e i terremoti con intensità tra 3 e 3,9 sulla scala Richter sono considerati «leggeri» perché di norma non causano danni.

Allora come ridurre al minimo il rischio di terremoti come quelli avvenuti a Basilea e San Gallo? È importante conoscere con esattezza le caratteristiche del sottosuolo: si tratta di informazioni in genere non disponibili a priori che vanno acquisite e approfondite nel corso del progetto, per esempio con l’aiuto di modellazioni sismiche in 3D che forniscono informazioni importanti per individuare le zone più idonee. Il SED offre ai Cantoni una consulenza sismologica e il monitoraggio dei progetti di geotermia di profondità.