Il geotermico rappresenta una delle fonti di energia rinnovabile più promettenti e sostenibili disponibili oggi. Questa forma di energia sfrutta il calore proveniente dal sottosuolo terrestre per generare elettricità e fornire riscaldamento. Con l'aumento della domanda globale di energia e la necessità di ridurre le emissioni di gas serra, il geotermico sta guadagnando sempre più attenzione come soluzione efficace e sostenibile. La sua applicazione è variabile e si estende dal riscaldamento domestico alla generazione di energia su larga scala, rendendolo una risorsa versatile e fondamentale per la transizione energetica.

Il principio fondamentale alla base del geotermico risiede nella capacità della Terra di mantenere il calore. La temperatura del sottosuolo aumenta con la profondità, in media di circa 25-30 gradi Celsius per ogni chilometro di profondità. Questo calore può essere estratto in vari modi, a seconda della temperatura e della pressione del fluido geotermico presente. Esistono principalmente tre tipi di sistemi geotermici: i sistemi a bassa temperatura, a media temperatura e ad alta temperatura. I sistemi a bassa temperatura (fino a 90°C) sono utilizzati principalmente per il riscaldamento degli edifici, mentre quelli ad alta temperatura (superiori a 150°C) possono essere utilizzati per generare elettricità.

Le risorse geotermiche si trovano in varie forme, tra cui sorgenti termali, geyser e vapori, e possono essere sfruttate attraverso diverse tecnologie. Le centrali geotermiche possono essere classificate in tre categorie principali: centrali a vapore secco, centrali a ciclo binario e centrali a vapore flash. Le centrali a vapore secco utilizzano il vapore geotermico direttamente per azionare le turbine, mentre le centrali a ciclo binario utilizzano un fluido secondario con un punto di ebollizione più basso per generare vapore. Le centrali a vapore flash, invece, sfruttano la pressione del fluido geotermico che viene portato a una pressione inferiore, permettendo al vapore di flashare e azionare le turbine.

Un esempio concreto dell'utilizzo dell'energia geotermica è rappresentato dall'Islanda, che ha saputo sfruttare in modo innovativo le sue risorse geotermiche. Circa il 90% delle abitazioni islandesi è riscaldato utilizzando energia geotermica, riducendo così la dipendenza da combustibili fossili. L'Islanda ha anche sviluppato centrali geotermiche che producono elettricità, contribuendo a rendere il paese quasi completamente indipendente dal carbone e dal petrolio. Inoltre, nel campo dell'agricoltura, l'energia geotermica viene utilizzata per riscaldare serre, permettendo la coltivazione di piante anche in condizioni climatiche avverse.

Negli Stati Uniti, la California è un altro esempio di utilizzo significativo dell'energia geotermica. La centrale geotermica di Geysers, situata nella contea di Sonoma, è la più grande del mondo e fornisce una parte sostanziale dell'energia elettrica dello stato. Questa centrale sfrutta il vapore geotermico per generare elettricità, contribuendo a ridurre le emissioni di carbonio e a promuovere l'uso di energie rinnovabili. Altre nazioni, come le Filippine e l'Indonesia, hanno investito notevolmente nelle risorse geotermiche, rendendo l'energia geotermica una parte significativa del loro mix energetico.

Le formule utilizzate nel campo del geotermico sono molteplici e variano a seconda dell’applicazione specifica. Una delle più importanti è l'equazione di Fourier per il trasferimento di calore, che descrive il flusso di calore attraverso un materiale. La formula è espressa come:

q = -k * A * (dT/dx)

dove:
- q è il flusso di calore (W),
- k è la conduttività termica del materiale (W/m·K),
- A è l'area attraverso cui il calore fluisce (m²),
- dT è la differenza di temperatura (K),
- dx è lo spessore del materiale (m).

Questa formula è fondamentale per progettare sistemi di scambio di calore e ottimizzare l'estrazione di calore dal sottosuolo.

Inoltre, nella progettazione di impianti geotermici è importante considerare l'efficienza energetica delle turbine e dei generatori utilizzati per convertire il calore in energia elettrica. La formula dell'efficienza (η) è data da:

η = Pout / Pin

dove:
- Pout è la potenza in uscita (W),
- Pin è la potenza in ingresso (W).

Il miglioramento dell’efficienza energetica è cruciale per massimizzare il rendimento degli impianti geotermici e per garantire che l'energia prodotta sia competitiva rispetto ad altre fonti di energia rinnovabile.

La storia dello sviluppo dell'energia geotermica è stata caratterizzata dalla collaborazione di numerosi scienziati, ingegneri e istituzioni. Già nel XIX secolo, gli scienziati iniziarono a esplorare le possibilità dell'energia geotermica. Tra i pionieri ci sono stati persone come John D. McLain e il geologo italiano Giovanni Arduino, che hanno contribuito alla comprensione delle risorse geotermiche e delle loro applicazioni. Negli anni '70, in seguito alla crisi energetica, molti paesi iniziarono a investire nella ricerca e nello sviluppo della tecnologia geotermica, portando a importanti innovazioni nel settore.

Negli Stati Uniti, il Department of Energy ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo delle tecnologie geotermiche, promuovendo programmi di ricerca e finanziando progetti pilota. Anche il National Renewable Energy Laboratory (NREL) ha contribuito significativamente allo sviluppo di tecnologie e pratiche nel campo dell'energia geotermica.

A livello internazionale, l'International Geothermal Association (IGA) è un'organizzazione che promuove lo sviluppo sostenibile dell'energia geotermica e favorisce la cooperazione tra paesi e istituzioni. Attraverso conferenze, pubblicazioni e progetti di ricerca, l'IGA ha contribuito a diffondere conoscenze e tecnologie nel settore.

L'energia geotermica, quindi, rappresenta una risorsa fondamentale per il futuro energetico del pianeta. Con il continuo sviluppo della tecnologia e l'aumento della consapevolezza riguardo alle questioni ambientali, ci si aspetta che il geotermico giochi un ruolo sempre più centrale nella transizione verso un sistema energetico sostenibile. Le sue potenzialità sono enormi e, con investimenti adeguati e politiche favorevoli, è possibile sfruttare in modo efficiente e responsabile questa risorsa preziosa.