Energia geotermica: come funziona, dal calore del sottosuolo alla corrente

L’energia geotermica sfrutta il calore naturale del sottosuolo terrestre per produrre elettricità e calore. È una fonte rinnovabile e programmabile: funziona 24 ore su 24, indipendente da sole e vento. Nel 2024 la geotermia ha prodotto circa 99 terawattora (TWh) di elettricità nel mondo, circa l‘1% dell’elettricità rinnovabile, secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA). L’Italia, dove questa tecnologia è nata nel 1904 a Larderello, resta tra i primi dieci paesi al mondo e il primo dell’Unione Europea.

Che cos’è l’energia geotermica

L’energia geotermica è il calore contenuto nella crosta terrestre. La parola unisce due termini greci: gê (terra) e thermós (caldo). Man mano che si scende in profondità, la temperatura delle rocce cresce: in media di circa 3 °C ogni 100 metri, con forti variazioni da zona a zona. A pochi chilometri di profondità si superano spesso i 100 °C.

Una parte importante di questo calore deriva dal decadimento di elementi radioattivi naturali, come uranio, torio e potassio, presenti nelle rocce profonde. Il resto è calore residuo della formazione del pianeta. Come spiega l’International Renewable Energy Agency (IRENA), l’agenzia intergovernativa per le rinnovabili, questo calore si rigenera su scala umana ed è per questo considerato rinnovabile.

Non tutto il calore è però uguale. Gli esperti distinguono le risorse in base alla temperatura, o entalpia. La geotermia ad alta entalpia (oltre 150 °C) serve a produrre elettricità. Quella a media e bassa temperatura serve a riscaldare edifici, serre e reti urbane. Questa distinzione decide come si può usare il calore.

Come funziona una centrale geotermica

Una centrale geotermoelettrica trasforma il calore del sottosuolo in elettricità. Il principio è sempre lo stesso: un fluido caldo (vapore o acqua) sale dai pozzi, mette in movimento una turbina e questa aziona un generatore. Dopo l’uso, il fluido viene reiniettato nel sottosuolo, così il giacimento non si esaurisce.

Il Dipartimento dell’Energia statunitense (US DOE) distingue tre tipi di centrale geotermica, in base allo stato e alla temperatura del fluido:

1. Centrale a vapore secco (dry steam): usa giacimenti che producono direttamente vapore. Il vapore va alla turbina senza passaggi intermedi. È la tecnologia più antica e più rara. Larderello, in Toscana, è la più vecchia centrale a vapore secco del mondo.
2. Centrale flash: è il tipo più diffuso oggi. L’acqua sotterranea, a temperature superiori a 182 °C, arriva in superficie ad alta pressione. Il calo di pressione la fa “evaporare” di colpo (flash) e il vapore muove la turbina.
3. Centrale a ciclo binario (binary): sfrutta acque meno calde, sotto i 182 °C. Il fluido geotermico cede calore, attraverso uno scambiatore, a un secondo fluido che bolle a bassa temperatura. In queste centrali il fluido del sottosuolo non tocca mai la turbina, e questo riduce corrosione ed emissioni.

Il ciclo binario ha allargato molto la mappa della geotermia. Permette di produrre corrente anche dove il sottosuolo è meno caldo, non solo nelle rare aree vulcaniche.

Usi elettrici e usi termici: due modi di sfruttare il calore

L’elettricità è solo metà della storia. Il calore geotermico si può usare anche direttamente, senza convertirlo in corrente. IRENA classifica questi usi diretti — teleriscaldamento, riscaldamento di serre, pompe di calore — come tecnologie mature e diffuse.

Qui entra in gioco la geotermia a bassa entalpia. Secondo l’ENEA, l’agenzia italiana per l’energia, questa risorsa è disponibile su gran parte del territorio, già pochi metri sotto la superficie. Non serve un’area vulcanica: bastano il terreno e una pompa di calore.

La pompa di calore geotermica è l’applicazione più comune per le case. Non produce elettricità: usa la temperatura costante del terreno per riscaldare l’edificio d’inverno e raffrescarlo d’estate, consumando poca energia. Su scala urbana, lo stesso principio alimenta le reti di teleriscaldamento. In pratica, la geotermia elettrica accende le lampadine, quella termica scalda le stanze.

L’energia geotermica in Italia: Larderello e i numeri di oggi

L’Italia è la culla della geotermia mondiale. Nel 1904 il principe Piero Ginori Conti accese cinque lampadine con il vapore di Larderello, in Toscana. Nel 1913 nacque lì la prima centrale geotermica commerciale al mondo, come ricordano l’Enel Green Power, che ancora oggi gestisce gli impianti toscani, e la stessa IRENA, che data al 1913 l’inizio della produzione commerciale.

Oggi la produzione italiana è tutta in Toscana: Larderello, il Monte Amiata, Radicondoli e Travale. La potenza installata si aggira attorno agli 800-900 MW. Sono 916 MW a fine 2024 secondo i dati di settore di ThinkGeoEnergy, che colloca l’Italia all’ottavo posto mondiale; le stime italiane arrivano a 1.100 MW lordi. Gli impianti generano circa 6 TWh l’anno, poco più del 5% dell’elettricità rinnovabile nazionale. Secondo Eurostat, l’ufficio statistico dell’Unione Europea, l’Italia da sola vale oltre il 90% della produzione geotermoelettrica dell’UE.

Il potenziale però è molto più ampio dell’uso attuale. Il Piano Nazionale Integrato Energia e Clima (PNIEC), aggiornato a giugno 2024, fissa un obiettivo di 1.000 MW di geotermia al 2030. Le stime dell’ente di ricerca RSE, riprese da Rinnovabili, indicano un potenziale teorico fino a 115 TWh l’anno. È oltre un terzo dei circa 312 TWh di elettricità richiesti in Italia nel 2024, secondo Terna, il gestore della rete nazionale. Un rapporto di The European House–Ambrosetti stima che la geotermia potrebbe coprire fino al 10% dell’elettricità italiana al 2050, contro l‘1,7% di oggi.

Vantaggi e limiti dell’energia geotermica

Il primo vantaggio della geotermia è la continuità. A differenza di energia solare ed energia eolica, non dipende dal meteo né dall’ora del giorno. Fornisce energia di base, prevedibile, con alti fattori di utilizzo. IRENA sottolinea anche il costo competitivo: il costo livellato dell’elettricità (LCOE) da geotermia è stato in media tra 0,049 e 0,085 dollari per chilowattora tra il 2010 e il 2020. Le emissioni per chilowattora sono molto basse rispetto ai combustibili fossili.

Ci sono però limiti reali. La geotermia elettrica ad alta temperatura si può fare solo dove il sottosuolo è caldo: non è disponibile ovunque. Le trivellazioni profonde sono costose e comportano un rischio esplorativo: un pozzo può risultare improduttivo. Gli impianti hanno un impatto sul paesaggio, con tubature e torri di raffreddamento.

Restano infine effetti ambientali da gestire. I fluidi geotermici possono liberare gas come anidride carbonica (CO₂) e acido solfidrico (H₂S), l’odore di “uova marce” tipico delle aree geotermiche. La reiniezione del fluido riduce queste emissioni, ma non le annulla sempre. Le operazioni di perforazione profonda, in particolare nei sistemi geotermici avanzati, possono causare microsismicità indotta: è un rischio che la stessa IEA indica tra i nodi da gestire per lo sviluppo della geotermia di nuova generazione. Chiamare la geotermia “energia pulita” senza distinzioni sarebbe impreciso: è a basse emissioni, non a impatto zero.

Perché la geotermia resta un gigante che l’Italia sfrutta a metà

L’energia geotermica ha un profilo che le altre rinnovabili invidiano: è costante, programmabile e a basse emissioni. Oggi copre appena l‘1% dell’elettricità rinnovabile mondiale, ma l’IEA stima che con le nuove tecnologie potrebbe soddisfare fino al 15% della crescita della domanda elettrica globale al 2050. L’Italia l’ha inventata più di un secolo fa, eppure ne usa oggi una frazione del potenziale — l‘1,7% dell’elettricità nazionale, contro un possibile 10% al 2050. Le nuove tecnologie, come il ciclo binario e i sistemi avanzati, potrebbero riportare in gioco anche aree finora escluse. La domanda non è se il calore ci sia. È se decideremo di andarlo a prendere. Per capire dove si colloca tra le altre fonti, resta utile la nostra guida alle energie rinnovabili e a come funziona l’energia da biomasse.