Geotermia

Anche la geotermia ad alta entalpia, come quella che sfrutta i pozzi in Val di Cecina e sull’Amiata, di rinnovabile ha ben poco, i fluidi si esauriscono e le emissini sono molto inquinanti, un recente studio analizza anche i nuovi sistemi di filtraggio delle centrali: i cosiddetti AMIS.

L’articolo di Basosi, Ferrara e Parisi (dal sito www.sciencedirect.com ) dimostra molte cose interessanti, fra le quali:

1) i filtri AMIS non abbattono in nessun modo né la CO2 né altri inquinanti pericolosi come l’Arsenico; per gli inquinanti per cui sono stati progettati, cioè Mercurio, Anidride solforosa (H2S) e Ammoniaca, l’abbattimento è importante ma l’emissione complessiva resta elevata;
2) per alcune sostanze, fra cui il mercurio, nello scenario attuale l’emissione totale è maggiore nelle aree di Larderello/Radicondoli/Lago che nelle 2 aree in cui nello studio è suddiviso l’Amiata (Bagnore e Piancastagnaio).

Un bell’esempio di quell’ambientalismo scientifico indipendente cui ci ispiriamo, che contribuirà a chiarire la portata reale di questo settore.

Ecco qui una traduzione dell’articolo

Pubblicato da Elsevier, Data in Brief, Volume 25, Agosto 2019, 104339 

Analisi dei Dati riguardanti le emissioni prodotte dalle centrali geotermoelettriche in Italia 

Nicola Ferrara: – Dipartimento di Biotecnologie, chimica e farmacia, Università di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italia – CSGI, Consorzio Interuniversitario per lo sviluppo dei sistemi a Grande Interfase, via della Lastruccia 3, 50019 Sesto Fiorentino, Firenze, Italia 

Riccardo Basosi: – Dipartimento di Biotecnologie, chimica e farmacia, Università di Siena, Via Aldo Moro 2,  53100 Siena, Italia – Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici (CNR-ICCOM), via Madonna del Prato 10, 50019 Sesto Fiorentino, Firenze, Italia – CSGI, Consorzio Interuniversitario per lo sviluppo dei sistemi a Grande Interfase, via della Lastruccia 3, 50019 Sesto Fiorentino, Firenze, Italia 

Maria Luisa Parisi: – Dipartimento di Biotecnologie, chimica e farmacia, Università di Siena, Via Aldo Moro 2, 53100 Siena, Italia – Istituto di Chimica dei Composti OrganoMetallici (CNR-ICCOM), via Madonna del Prato 10, 50019 Sesto Fiorentino, Firenze, Italia – CSGI, Consorzio Interuniversitario per lo sviluppo dei sistemi a Grande Interfase, via della Lastruccia 3, 50019 Sesto Fiorentino, Firenze, Italia 

Documento ricevuto il 24 giugno 2019, revisionato il 19 luglio 2019, accettato il 23 luglio 2019, accessibile online dal 30 luglio 2019. 

https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.104339
Documento sotto copyright della Creative Commons 

Riferimento: Maria Laura Parisi, Nicola Ferrara, Loredana Torsello, Riccardo Basosi Life cycle assessment of atmospheric emission profiles of the Italian geothermal power plants Journal of Cleaner Production, Volume 234, 10 October 2019, Pagine 881-894 

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Riassunto (Abstract) 

La geotermia per la produzione di energia elettrica è ancora oggi poco sfruttata rispetto alle sue grandi potenzialità ed alla produzione mondiale di energia rinnovabile da altre fonti. Alcuni paesi hanno sfruttato questa fonte energetica per accelerare la loro conversione verso le energie rinnovabili. Ad oggi i più grandi produttori di energia geotermica sono la Nuova Zelanda, gli Stati Uniti d’America, il Messico, le Filippine, l’Italia, l’Islanda e, più recentemente, la Turchia (Geothermal, 2012). 

Diversamente dalle altre energie rinnovabili, gli impatti ambientali prodotti dalla geotermia dipendono fortemente dalla collocazione degli impianti data la natura della risorsa e date le sue caratteristiche geologiche (Bravi et al., 2010; Parisi et al., 2013). Allo stesso modo, le emissioni atmosferiche associate all’attività delle centrali geotermiche per la produzione di elettricità o calore (prevalentemente CO2, H2S, NH3, Hg, CH4) dipendono ugualmente dal sito di ubicazione. In effetti, a causa delle differenze tecnologiche e geografiche degli impianti geotermici in attività in tutto il mondo, è pressoché impossibile identificare ed attribuire un modello tipico di riferimento, formulare previsioni valide per la molteplicità dei siti o raccogliere dati generali. Inoltre, è pressoché impossibile il confronto fra tecnologie localizzate in regioni o stati diversi. E’ decisamente essenziale eseguire inventari dei dati principali, il più accurati e completi possibile, per valutare correttamente le peculiarità della produzione di energia geotermoelettrica (Parisi et al., 2018). 

I dati riportati in questo documento cercano di colmare la lacuna riguardante la situazione italiana. A tal fine si è eseguita un’indagine completa delle emissioni atmosferiche da tutte le centrali geotermiche attive nella regione toscana. In aggiunta, oltre a riportare i dati, si è eseguita un’analisi statistica per analizzare i dati semplificandoli ulteriormente in modo da ottenere delle medie di emissioni relative alle sub aree geotermiche. 

I dati raccolti sono correlati all’articolo di ricerca “Life cycle assessment of atmospheric emission profiles of the Italian geothermal power plants” Parisi et al., 2019 (ndt: Valutazione del ciclo di vita dei profili di emissione in atmosfera dalle centrali geotermoelettriche in Italia

KEYWORDS

Atmospheric emissions, Geo-thermal power plants; Tuscany region; Regional agency for environment protection; AMIS abatement system 

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Tavola delle Specifiche 

Argomento di ricerca: Emissioni atmosferiche 

Argomento più specifico di ricerca : Emissioni atmosferiche da centrali geotermoelettriche a tecnologia flash e a vapori saturi secchi (Dry Steam) 

Tipologia dei dati: Tavole e figure 

Come si sono acquisiti i dati: Campionatura ambientale alle centrali e determi- nazione analitica attraverso differenti metodi standardizzati 

Formato dei dati: Dati non elaborati ed elaborati 

Fattori della sperimentazione: I dati delle emissioni vengono raccolti ed organizzati in tabelle seguendo uno schema comune per consentire una analisi più facile delle informazioni 

Caratteristiche delle sperimentazione: I dati vengono raccolti con metodi sia standardizzati, che determinando gli inquinanti chimici. 

Ubicazione della fonte dei dati: Regione Toscana (Italia): aree geotermiche nelle province di Grosseto, Pisa e Siena. 

Accessibilità ai dati: I dati sono parzialmente riportati in questo documento e sono parzialmente accessibili nel Mendeley data al fine di mantenerli aggio- rnati e di accrescerne i dettagli ((https://doi.org/10.17632/gvpy69796n.1

Articolo di ricerca di riferimento: Parisi et al. “Life cycle assessment of atmospheric emission profiles of the Italian geothermal power plants”, Journal of Cleaner production, 234, 881–894 (2019) 

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Valore dei dati 

* Deposito dei dati relativi alle emissioni ambientali collegati all’attività geotermica in Italia 

* I dati concernono le fasi operative delle 34 centrali geotermiche italiane localizzate nella regione toscana e si riferiscono ad un’attività di campionatura spalmata lungo un arco temporale di diversi anni effettuata dall’Agenzia Regionale Per la Protezione Ambientale (ndt: ARPAT). 

* Le elaborazioni statistiche di base sono state fatte per illustrare la distribuzione delle 

emissioni durante le serie storiche e per generare degli scenari di media. 

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1. DATI 

I dati qui riportati si riferiscono alle emissioni ambientali in atmosfera generate dalla attività di tutte le centrali geotermoelettriche al momento operative in Italia e, più precisamente, nella Regione Toscana [2], [3], [4], [5]. L’attività di raccolta dei campioni è svolta dall’Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Toscana (ARPAT). Uno schema dei punti di raccolta più importanti dei campioni, identificati dall’ARPAT è riportato nella Figura 1. Dato che l’attività di raccolta dei campioni non viene effettuata ad intervalli di tempo regolari, nella Tabella 1 viene riportato l’effettivo stato della campionatura. In effetti, le informazioni descritte in questo studio si riferiscono solo ai dati riportati nella Tabella 1. 

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Figura 1: 

Pozzi di Produzione Turbina Condensatore Torre di Raffreddamento Alternatore AMIS Emissioni Atmosferiche Pozzi di reiniezione 

Fig 1: Schema della configurazione di una centrale geotermoelettrica; le pipette rosse localizzano i punti di prelievo dei campioni identificati da ARPAT. 

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Tavola 1 La tavola mostra la distribuzione temporale della campagna di campionatura di cui i dettagli nei rapporti ARPAT. F: la gran parte degli inquinanti sono stati determinati; P: solo alcuni degli inquinanti sono stati determinati. 

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A causa della grande quantità di dati, è stato creato un database con tutti i valori di campionatura, consultabile su Mendeley Data [6]. Questo verrà aggiornato non appena saranno disponibili nuovi dati riguardanti le emissioni. In aggiunta ai dati non elaborati, è stata eseguita una manipolazione statistica di base degli stessi per definirli qualitativamente (Tabella 3 e Fig 2) e per produrre uno schema medio delle emissioni. (Tavola 2)[2], [3], [4], [5]. 

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Ndt: Segue disegno di cui sotto le parti scritte, tradotte: 

Diagramma a scatola (H2S W/O AMIS g/MWh) Diagramma a scatola (H2S W/ AMIS g/MWH) Diagramma a scatola (CO2 g/MWH) Diagramma a scatola (NH2 g/MWh) Diagramma a scatola (Hg W/O AMIS g/MWh) Diagramma a scatola (Hg W/AMIS g/MWh) Diagramma a scatola (As g/MWh) Diagramma a scatola (SO2 g/MWh) Diagramma a scatola (Sb g/MWH) Diagramma a scatola (CH4 g/MWh) Diagramma a scatola (CO g/MWh) 

Fig 2: Diagrammi a scatola che illustrano la distribuzione dei dati utilizzati. I baffi inferiori e superiori rappresentano 1.5 IQR, la scatola verde è delimitata dal 1° al 3° quartile diviso dal mediano. I cerchi e le stelle sono gli outliers rispettivamente vicini e lontani, mentre le croci rosse sono i valori medi. 

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Tavola 2: Emissioni calcolate per lo scenario medio basato sui dati raccolti da tutti i siti geotermici italiani. 

Scenario Attuale Scenario senza i Filtri AMIS 

Energia Prodotta (MWhe) 

(ndt: segue tabella da riportare tale e quale; sopra la traduzione delle tre diciture) 

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Tabella 3: Descrittori statistici dei dati utilizzati 

Statistica Numero delle Osservazioni Minimo Massimo 1° Quartile Media 3° Quartile Media Varianza (n-1) Devianza Standard Indice di Asimmetria (Pearson) Curtosi (Pearson) Media Armonica 

(ndt: Segue tabella da riportare interamente inserendo le diciture tradotte di cui sopra) 

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2. DISEGNO SPERIMENTALE, MATERIALI E METODOLOGIA 

I dati non elaborati vengono estratti dai rapporti pubblici forniti dall’Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Toscana (ARPAT). L’agenzia pubblica conduce diverse campagne per la raccolta dei dati ogni anno, in ottemperanza alla normativa per il controllo delle emissioni in atmosfera derivanti dalle centrali elettriche. 

L’analisi viene eseguita secondo gli standard approvati a livello nazionale ed internazionale. Questo approccio metodologico assicura l’affidabilità e la validità dei dati [8], [9], [10], [11]. La Fig 1 mostra lo schema semplificato di una centrale geotermica a tecnologia flash idrotermale in funzione in Toscana: le pipette rosse mostrano i punti di campionatura identificati da ARPAT [6], [12]. 

Il punto di campionatura n° 1 viene utilizzato per registrare sia i parametri chimico fisici dei fluidi in entrata (pH, temperatura, flusso di massa, pressione, ect), che la loro 

composizione chimica (H2S, CO2, CH4, NH3, Hg, As, Sb). Al punto di prelievo n° 2, nell’area della torre di evaporazione (in questa zona la frazione gassosa estratta, che viene trasportata nelle torri, viene deviata per evitare di raddoppiare le emissioni) vengono determinate sia le emissioni degli inquinanti dissolti nella deriva (H2S, NH3, Hg, As, Sb), che i parametri chimico fisici (pH, temperatura dell’aria, temperatura del bulbo umido, flusso della massa d’aria, ect). I punti di campionatura n° 3 e n° 4 sono conteggiati solo per la frazione gassosa delle emissioni; gli inquinanti rilevati in questi punti di campionatura sono H2S, CO2, CH4, NH3, SO2 (risultante dall’ossidazione catalitica dell’ H2S) e Hg. Dato che il sistema di abbattimento (AMIS) viene utilizzato nella fase gassosa, la determinazione chimica viene effettuata prima e dopo il processo per determinare il rapporto di abbattimento. 

L’insieme dei dati riguardanti le emissioni atmosferiche viene caricato su Mendeley Data dove è a disposizione di tutti per la consultazione [6]. Le informazioni immagazzinate nella raccolta verranno continuamente aggiornate appena saranno disponibili nuove campionature, in modo da sviluppare ed aggiornare le informazioni ambientali diffuse da ARPAT. 

3. ELABORAZIONE DEI DATI 

L’elaborazione dei dati viene eseguita per mediare le emissioni ed ottenere delle descrizioni più generali. 

Per ogni centrale elettrica si calcola il valore mediano di ogni inquinante, successivamente i valori g/h (ndt: g/ora) vengono convertiti in g/year (ndt: g/anno) e pesati rapportandoli al totale dell’energia prodotta [1] per ottenere emissioni espresse in g/MWh. Nel caso di emissioni che dipendono dal sistema di abbattimento (AMIS), l’emissione totale annua è composta da due frazioni che esprimono le emissioni con e senza il sistema di abbattimento, rispettivamente moltiplicate per le ore annue durante le quali l’AMIS è funzionante o meno. La somma delle due frazioni (g/anno) viene soppesata in rapporto all’elettricità prodotta annualmente per ottenere le emissioni espresse in g/MWh. Questo metodo viene applicato per il Hg e per l’H2S, che sono i composti trattati dall’AMIS, in tutte le centrali. Il foglio di calcolo caricato su Mendeley Data contiene la formula utilizzata per eseguire il calcolo. La media delle emissioni delle centrali elettriche vengono uniformate per aree, secondo le informazioni geografiche riportate nel deposito dati. 

Si può ottenere un’ulteriore semplificazione facendo una media fra le emissioni di tutte le centrali elettriche, come riportato nella Tabella 2. Inoltre, sono stati calcolati due differenti scenari: uno rappresenta le emissioni effettive (scenario attuale); l’altro corrisponde alle emissioni che si otterrebbero nel caso non si utilizzasse alcun sistema di abbattimento (scenario senza AMIS). 

4. DESCRIZIONE STATISTICA 

Tutti i dati raccolti sono stati statisticamente analizzati per caratterizzare la distribuzione e gli errori collegati al database creato. La Tabella 3 e lo schema a scatole nella Fig 2 mostrano indicatori statistici che descrivono le 463 osservazioni raccolte al momento della preparazione dello studio. 

Le emissioni ottenute con il sistema di abbattimento vengono indicate come W/AMIS, mentre il flusso degli inquinanti non abbattuti è indicato come W/O AMIS. 

FINANZIAMENTI 

Questa ricerca non ha ricevuto nessun contributo finanziario specifico da finanziatori pubblici, commerciali o nel settore del non profit. 

RICONOSCIMENTI 

Gli autori riconoscono il contributo del MIUR Grant – Department of Excellence 2018-2022. Nicola Ferrara ringrazia COSVIG per aver finanziato il suo dottorato di ricerca. Si riconosce anche la collaborazione di ARPAT per la raccolta dei dati. 

CONFLITTO DI INTERESSI 

Gli autori dichiarano che non hanno alcun interesse finanziario in conflitto o relazioni personali che possano suscitare il sospetto che il lavoro di questo studio ne sia stato influenzato. 

Associazione di promozione sociale