ALCUNE APPLICAZIONI A COLTURE PROTETTE
P.D. BURGASSI: ENEL DPT Vice Direzione Attività Geotermiche Centro Dimostrativo per gli usi non elettrici dell’energia geotermica. Castelnuovo V.C.
Nella regione geotermica toscana le aree interessate da manifestazioni naturali sono state utilizzate in passato per la coltivazione di primizie. Infatti, l’alta temperatura del terreno favoriva la crescita di prodotti orticoli fuori stagione e le emissioni di vapori e gas formavano una sorta di cappa di protezione nei confronti di neve e gelo.
Quando nella seconda metà del secolo passato iniziò, attraverso l’uso di tubi in ferro chiodati, il trasporto a distanza dei fluidi naturali (questi sin dal 1827 venivano utilizzati come fluido di processo per l’estrazione dalle acque geotermiche dei sali di boro) lungo questi primi vapordotti, non coibentati, nacquero le prime strutture protette, in muratura, legno e vetro, destinate ad ospitare colture orticole.
A partire dal 1900 quando il vapore naturale cominciò ad essere impiegato per il riscaldamento di tutte le abitazioni di Lar- derello e dei villaggi sorti in corrispondenza dei vari stabilimenti per l’estrazione dei sali di boro dalle acque geotermiche, aumentò il numero di queste utilizzazioni in orticultura che venivano curate a livello familiare.
Negli anni ’30, furono costruite le prime serre, di una certa dimensione, in legno e vetro, riscaldate con vapore geotermico circolante attraverso tubi alettati, al servizio delle foresterie e delle mense aziendali dei vari stabilimenti della Società Boracifera di Larderello.
Nel 1950 quando, dalla Larderello S.p.a., furono costruiti i grandi impianti serricoli di Castelnuovo e Lago Boracifero l’azienda agricola della Società si trasformò da fornitrice per le necessità aziendali in produttrice e venditrice di prodotti orticoli sui normali mercati.
TIPO DI FLUIDO
Come indicato i primi impianti utilizzavano il calore disperso da vapordotti che trasportavano fluido dai pozzi agli impianti industriali e alle utenze civili, successivamente cominciò ad essere impiegato vapore con caratteristiche termodinamiche inferiori e quindi meno adatto alla produzione di energia elettrica, questo fluido veniva fatto circolare direttamente nelle serre utilizzando tubi alettati come corpi scaldanti.
Oggi, di norma, si utilizza come fluido di trasporto del calore per il riscaldamento di serre acqua trattata a temperature che variano, a seconda delle caratteristiche del fluido geotermico che viene sfruttato. In qualche caso in impianti di vecchia costruzione viene ancora utilizzato come fluido di riscaldamento vapore naturale, che circola all’interno delle serre utilizzando ancora, come una volta, tubi alettati come corpi scaldanti, ma con questo sistema, anche se è possibile risparmiare l’energia necessaria per il pompaggio, si verifica uno sfruttamento incompleto del potenziale energetico del fluido.
SISTEMI DI RISCALDAMENTO
Sulla base delle temperature del fluido geotermico ed in relazione alla coltura che si intende impiantare cambia la tipologia dei sistemi di riscaldamento che possono essere:
- A circolazione naturale di aria calda, mediante l’impiego di tubi che possono essere lisci od alettati e posti a terra lungo le pareti delle serre. Questo sistema, adatto per la circolazione di fluidi la cui temperatura si aggira intorno a 90°C, presenta di n’orma piccole differenze di temperatura tra ingresso ed uscita dell’acqua e quindi mal si presta ad uno sfruttamento razionale e completo della fonte.
- Con riscaldamento del suolo, mediante tubi in materiale plastico, interrati, nei quali viene fatta circolare aria calda.
Questo sistema, pur essendo in grado di mantenere una temperatura uniforme nella serra, è strettamente legato al tipo di coltivazione ed alle temperature ottimali cui deve essere sottoposto l’apparato radicale delle piante, comunque il riscaldamento del suolo si trova sempre abbinato ad un altro sistema. Il primo impiego del riscaldamento del suolo in geotermia fu realizzato nel 1969 dall’E.N.E.L., in collaborazione con l’istituto Internazionale per le Ricerche Geotermiche del C.N.R., presso l’attuale Centro Dimostrativo di Castelnuovo di Val di Cecina in una piccola serra pilota (circa 200 mq.) che poteva utilizzare acqua a temperature comprese tra 30 e 70°C. (Fig. 1).
Questa serra presentava un doppio sistema di riscaldamento, con aerotermi funzionanti con acqua a temperature di 70°C e con tubi in polietilene interrati a 25 cm. di profondità, nei quali circolava acqua a 25-30°C.
- Riscaldamento con tubi appesi alla struttura portante della serra, appoggiati al pavimento o addirittura sospesi sotto i bancali o sopra i bancali stessi mediante tubi alveolari.
Nella progettazione di impianti di serricol- tura alimentati da fonte geotermica è necessario prima di tutto ottimizzare il sistema cercando di integrare le caratteristiche della fonte con le esigenze dell’utenza. È opportuno anche aumentare al massimo il coefficiente di utilizzazione cercando nello stesso tempo di realizzare usi in cascata e così abbassare il più possibile la temperatura finale, tenendo presente che escluse situazioni particolarmente favorevoli il fluido geotermico, alla fine del ciclo, deve essere reiniettato perché questo è ricco di sali disciolti. Questa ricchezza di sali disciolti rende necessario prevedere come fluido vettore del calore all’interno della serra, acqua trattata in ciclo chiuso.
SITUAZIONE ATTUALE IN ITALIA
Analizzando i fluidi geotermici attualmente utilizzati nella serricoltura in Italia si può vedere dalla tabella 1 che, per alcune serre (in Italia circa 5 ettari) viene impiegato come fonte di riscaldamento vapore con temperatura intorno a 120°C (ovviamente il fluido che circola nel circuito secondario ha una temperatura di circa 90°C). Per altre serre vengono utilizzate acque provenienti da sorgenti o pozzi a temperature variabili tra 40 e 97°C.
A questo proposito è molto interessante il caso di Piancastagnaio dove il fluido geotermico (vapore surriscaldato con una percentuale abbastanza elevata di gas) viene utilizzato per produrre energia elettrica in una turbina a scarico libero; il fluido scaricato passa in uno scambiatore a miscela a pressione atmosferica da cui esce acqua a 97°C che viene inviata in scambiatori a piastre dove riscalda a 90°C l’acqua trattata del circuito secondario di un impianto di serricoltura, prima di essere inviata alla reiniezione. Tra gli scambiatori a piastre e le serre esiste un notevole dislivello per cui è necessario far passare l’acqua del circuito secondario attraverso scambiatori a fascio tubiero posti alla stessa quota delle serre. Di qui, dove esistono anche grandi serbatoi per l’accumulo di calore, parte il circuito (terziario) che, in ciclo chiuso, va ad alimentare gli impianti di produzione (Fig. 2) Un altro caso di utilizzazione integrata dell’energia geotermica, di grande interesse, è il progetto Bulera fino ad oggi realizzato solo parzialmente dove, partendo da fluido a 120°C, dovrebbe essere prodotta energia elettrica, dovrebbero essere riscaldati 2 ettari di serre, tunnels per olticoltura e funghicoltura, vasche per allevamenti ittici e campi. (Fig. 3)
CONSIDERAZIONI TECNICO ECONOMICHE
Occorre rilevare, come quella geotermica presenti, rispetto alle fonti di energia convenzionali, un basso impatto ambientale, purché siano rispettate ovviamente alcune regole fondamentali quale quella della reiniezione di reflui inquinanti.
La caratteristica principale è data dall’alta efficienza energetica dell’energia geotermica, in particolare per i fluidi a bassa temperatura. Il rapporto tra lavoro prodotto e energia termica che è possibile ottenere dai fluidi geotermici, a partire dalle loro condizioni iniziali, sino alla temperatura ambiente, può raggiungere il 90% contro il 70-80% che può essere ottenuto con i combustibili fossili. D’altra parte il calore geotermico ha un costo decisamente inferiore rispetto a quello ottenuto da carbone, petrolio e gas naturale percui è opportuno scegliere colture molto “energivore”, cioè piante che necessitano per il loro sviluppo di alte temperature e quindi di una forte quantità di energia termica. Il mercato italiano oggi sembra incoraggiare in particolare produzione floricola florovivaistica, fiori e piante ornamentali, tra queste: aeschynanthus, ciclamino, croton dieffenbachia, euphorbia- pulcherrima (poinsettia), ficus, nephrole- pis, ortensia scheffleria, scindapsus (photos), spathiphyllum, syngonium philoden- drom, anche se non sono da disprezzare colture orticole specializzate (basilico ecc.).




Occorre tener presente però che l’incidenza delle spese di riscaldamento, utilizzando combustibili convenzionali, si aggira intorno al 15-20% del valore del prodotto venduto e pertanto è possibile rendere competitive le serre in località collinari dove sono ubicate di solito le risorse geotermiche (quindi a minor temperatura media esterna): queste sono talora lontane da grandi centri di utilizzazione del prodotto, per cui sul costo finale vengono ad avere forte incidenza, come già accennato le spese di trasporto.
PROSPETTIVE FUTURE
Come riportato nella tabella 1 in Italia gli impianti terricoli che utilizzano energia geotermica sono 9. Sono in corso di realizzazione alcune iniziative di grande interesse, sia per le dimensioni dei nuovi impianti, che per le innovazioni tecnologiche che vengono proposte.
Ad esempio a Castelnuovo di Val di Cecina è in costruzione una serra di circa 2000 mq. destinata alla produzione di basilico nella quale sarà utilizzato il doppio sistema di riscaldamento con aerotermi (utilizzanti acqua a 65°C) e con riscaldamento del suolo attraverso tubi corrugati in materiale plastico, a 40 cm di profondità nei quali circolerà l’acqua proveniente dagli aerotermi a 35°C.
Una particolarità significativa di questa serra è che la fonte geotermica è rappresentata dall’acqua di scarico del teleriscaldamento del vicino paese. Questo, una volta attivato, sarà un esempio di uso combinato del fluido geotermico con un elevato fattore di utilizzazione, anche perché serre e teleriscaldamento presentano approssimativamente lo stesso andamento del diagramma di carico termico. Altre iniziative sono in corso di realizzazione a Castelgiorgio in provincia di Terni e a Latera in provincia di Viterbo.
A Castelgiorgio con il fluido prodotto da uno dei pozzi a suo tempo perforati dal- l’E.N.E.L. (acqua a 120°C) verrà azionato un gruppo a circuito binario da 1000 KW a valle del quale l’acqua a 90°C, attraverso scambiatori a piastre, riscalderà il fluido di un circuito secondario destinato ad una iniziativa agroindustriale e a 2 ettari di serre, prima di essere reiniettata in un altro pozzo. A Latera invece un fluido bifase (acqua e vapore a 200°C) alimenterà una centrale elettrica a doppio flash e, a valle l’acqua di scarico andrà ad alimentare l’impianto di riscaldamento di quindici ettari di serre.
Articolo tratto da “La Comunità di Pomarance”.