Liberamente tratto dal testo originario di Mary H. Dickson e Mario Fanelli, CNR Istituto di Geoscienze e Georisorse, Pisa

Il calore è una forma di energia e, in senso letterale, l’energia geotermica è il calore contenuto nell’interno della Terra. Esso è all’origine di molti fenomeni geologici di scala planetaria. Tuttavia, l’espressione “energia geotermica” è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o potrebbe essere, estratta dal sottosuolo e utilizzata dall’uomo. Tutti i moderni modelli termici della Terra devono tener conto del calore prodotto in continuazione dal decadimento degli isotopi radioattivi a lunga vita dell’uranio (U²³⁸, U²³⁵), del torio (Th²³²) e del potassio (K⁴⁰), presenti nell’interno del globo terrestre. A quella radiogenica, si aggiungono, in proporzioni non esattamente definite, altre fonti di calore, come il calore primordiale del pianeta.

È stato valutato che il calore totale contenuto nella Terra, assumendo una temperatura superficiale media di 15°C, sia dell’ordine di 12,6x10²⁴ MJ e che il calore contenuto nella crosta sia dell’ordine di 5,4x10²¹ MJ (Armstead, 1983). L’energia termica della Terra è quindi enorme, ma soltanto una parte di essa può essere utilizzata dall’uomo. Sino ad oggi, l’utilizzazione di questa energia è stata essenzialmente limitata a quelle aree nelle quali le condizioni geologiche permettono ad un vettore (acqua in fase liquida o vapore) di “trasportare” il calore dalle formazioni calde profonde alla superficie o vicino ad essa, formando quelle che chiamiamo risorse idrotermali. Nuove vie potrebbero però essere aperte in un futuro prossimo da metodi innovativi e tecnologie d’avanguardia, alcuni già in fase di dimostrazione, per utilizzare molti altri tipi di risorse geotermiche.

In numerosi settori, soprattutto in passato, la pratica ha spesso preceduto la teoria. Molte risorse, tra queste anche l’energia geotermica, sono state utilizzate, all’inizio, senza conoscerne esattamente la natura e solo in un secondo momento sono state studiate scientificamente e ne è stata sviluppata la tecnologia.

I fluidi geotermici erano già utilizzati, per il loro contenuto energetico, nella prima parte del diciannovesimo secolo. In quel periodo, nella zona che poi ha avuto il nome di Larderello (Toscana), era stata costruita una piccola industria chimica per estrarre l’acido borico dalle acque calde, che sgorgavano naturalmente dal suolo o erano estratte da pozzi di piccola profondità. L’acido borico era ottenuto facendo evaporare i fluidi caldi ricchi di boro in bollitori metallici, usando, come combustibile, il legname ricavato dei boschi vicini. Nel 1827 Francesco Larderel, proprietario di questa industria, ideò un sistema per utilizzare il calore degli stessi fluidi borici nel processo di evaporazione, invece di bruciare il legname dei boschi, che si andavano esaurendo rapidamente. Nello stesso periodo si cominciò anche ad utilizzare l’energia meccanica del vapore naturale. Questo venne usato per sollevare l’acqua in semplici sistemi a “gas lift” e, in seguito, per il funzionamento di pompe ed argani impiegati nelle operazioni di perforazione o nell’industria dell’acido borico. L’industria chimica di Larderello detenne, tra il 1850 ed il 1875, il monopolio della produzione dell’acido borico in Europa. Nella medesima area geotermica, tra il 1910 ed il 1940, si avviò, ampliandosi progressivamente, l’utilizzazione del vapore a bassa pressione per il riscaldamento di edifici residenziali ed industriali, e di serre. Nel 1928 anche l’Islanda, un altro paese all’avanguardia nell’utilizzazione dell’energia geotermica in Europa, cominciò a utilizzare i fluidi geotermici, soprattutto acqua calda, per il riscaldamento di edifici.

Il primo tentativo di produrre elettricità dall’energia contenuta nel vapore geotermico è stato fatto a Larderello nel 1904. Il successo di questo esperimento mostrò il valore industriale dell’energia geotermica e segnò l’inizio di una forma di utilizzo, che è ora diffuso in molti paesi. La produzione di elettricità a Larderello fu un successo commerciale, oltre che della tecnica, tanto che, nel 1942, la potenza geotermoelettrica installata aveva raggiunto 127.650 kW. L’esempio italiano fu seguito da numerosi altri paesi. Nel 1919 venne perforato il primo pozzo geotermico in Giappone, a Beppu, e, nel 1921, negli Stati Uniti, a The Geysers in California. Nel 1958 un primo impianto geotermoelettrico entrò in esercizio in Nuova Zelanda, nel 1959 in Messico, nel 1960 negli Stati Uniti e negli anni seguenti in molti altri paesi.