Nuovi strumenti per prevedere con precisione le proprietà dei fluidi geologici
L’impiego di rigorosi modelli termodinamici è fondamentale per comprendere le proprietà chimico-fisiche dei fluidi geologici, ovvero le acque freatiche calde che circolano nella crosta terrestre. Ciononostante, le centrali geotermiche non dispongono di modelli ad alta precisione utilizzabili per pianificare e testare l’efficienza di funzionamento del sistema. Di conseguenza, gli operatori spesso ricorrono a prove empiriche in situ.
Modellizzazione delle caratteristiche dei fluidi geologici
Il progetto GEOPRO, finanziato dall’UE, ha riunito 12 partner provenienti da sette paesi per raccogliere nuovi dati sulle proprietà dei fluidi geologici per comprendere meglio e migliorare le problematiche operative delle centrali geotermiche. «Le proprietà chimico-fisiche dei fluidi geotermici sono determinanti per stabilirne il potenziale come vettore termico durante il ciclo di vita del pozzo. Una maggiore comprensione delle proprietà dei fluidi consente l’ottimizzazione degli sviluppi e dell’operatività dei siti», osserva Namrata Kale, la coordinatrice del progetto. «Inoltre, lo sviluppo di tecnologie geotermiche inedite, ovvero i sistemi geotermici potenziati e quelli supercritici, è strettamente connesso alle proprietà dei fluidi dei bacini.» Oggi, a due anni e mezzo dall’inizio del progetto, gli obiettivi del progetto GEOPRO appaiono concretamente raggiungibili. I ricercatori lavorano allo sviluppo di un analizzatore di flusso dei fluidi multifase (ovvero uno strumento di laboratorio per studiare le caratteristiche del flusso dei fluidi nelle condutture) e alla produzione di nuovi dati termodinamici e cinetici accurati per i fluidi geologici. Inoltre, il team sta lavorando su nuovi modelli che permettono di prevedere soluzioni complesse di CO2 e sali minerali multicomponenti. «L’insieme di questi dati è servito da input per la progettazione di una serie di nuovi strumenti di supporto decisionale intuitivi e flessibili che dovrebbero permettere di ottimizzare la gestione del bacino geotermico, la produzione di energia e calore, nonché le strategie di reiniezione», osserva Kale.
L’impatto di GEOPRO
La formazione di incrostazioni, quali quelle di silice e carbonato di calcio, che si verifica all’interno di perforazioni, tubazioni di superficie e apparecchiature, porta a gravi conseguenze economiche. Potrebbe provocare perdite di energia e produzione, incrementare i costi di pulizia e manutenzione o causare persino la chiusura dei pozzi di produzione/reiniezione. È prevedibile che il miglioramento delle equazioni di stato insieme alle simulazioni e ai test di garanzia del flusso (che garantiscono l’assenza di ostruzioni nelle condutture) possano contribuire alla modellizzazione predittiva delle cause delle incrostazioni. I fenomeni di corrosione a livello locale dovuti al degassaggio di CO2 potrebbero influire negativamente sull’integrità strutturale e sulla durata di servizio di condutture e apparecchiature delle centrali geotermiche. L’introduzione dei modelli di solubilità della CO2 e delle equazioni di stato nelle simulazioni di garanzia del flusso per i fluidi contenenti H2O, sale e CO2, consentirà ai ricercatori di valutare in modo migliore le cause del degassaggio e di ottimizzare il controllo della pressione/del degassaggio. «I geoscienziati possono avvalersi delle simulazioni geotermiche associate agli strumenti di supporto decisionale basati sulle conoscenze per aiutare gli operatori a ottimizzare la disposizione dei pozzi, le dimensioni e i rivestimenti delle condutture e a ridurre i costi di manutenzione», afferma Kale. I modelli e gli strumenti inediti sviluppati da GEOPRO contribuiranno a rendere la produzione di energia geotermica più accessibile e conveniente. Tali sistemi dovrebbero contribuire a ridurre la formazione di incrostazioni e la temperatura di reiniezione, a tenere sotto controllo il degassaggio di CO2, a rallentare la degradazione dei materiali e aumentare la produzione energetica, nonché a sfruttare le sorgenti bollenti (con temperature fino a 440 °C). Nel complesso, consentiranno di ridurre i costi di investimento derivanti dal sovradimensionamento delle apparecchiature, dai costi di pompaggio e da quelli legati alla corrosione delle apparecchiature. Si avrà un corrispondente aumento in termini di estrazione ed efficienza di entalpia nella produzione energetica. Inoltre, le conoscenze generate da GEOPRO contribuiranno al raggiungimento dei nuovi obiettivi climatici europei per il 2030. Il fattore di capacità dell’energia geotermica è superiore al 95 %. L’impiego degli strumenti di GEOPRO ottimizzerà la produzione e lo sfruttamento dei pozzi geotermici e potenzierà l’efficienza operativa delle centrali geotermiche, consolidando così il ruolo dell’energia geotermica come risorsa energetica sicura e sostenibile.
Parole chiave
GEOPRO, fluido geologico, centrale geotermica, degassaggio, strumento di supporto decisionale, simulazioni di garanzia del flusso, formazione di incrostazioni
