“Le energie rinnovabili per le isole minori e le aree marine protette italiane” – 2011 – Sistema Impiantistico Applicato all’Isola di Lipari (ME)
Concorso di idee internazionale: “Le energie rinnovabili per le isole minori e le aree marine protette italiane” – Edizione 2011 – Ideazione di un Sistema Impiantistico Applicato all’Isola di Lipari (ME)
IL TERRITORIO E L’AMBIENTE
L’arcipelago delle Isole Eolie, ubicato a circa 90 km a nord-est della Sicilia, è composto da sette isole di origine vulcanica: Lipari, Vulcano, Stromboli, Salina, Filicudi, Alicudi e Panarea.
La storia geologica dell’Arcipelago è molto complessa, la formazione di queste isole è infatti legata ai movimenti tettonici, relativi all’apertura dell’Oceano Atlantico settentrionale, che circa 100 milioni di anni fa innescavano la compressione del continente africano verso quello euro-asiatico, con fenomeni di subduzione che hanno generato il sistema arco-fossa, di cui l’arco vulcanico delle Eolie è parte integrante, e che ne ha determinato la qualifica nel 2000 di Patrimonio dell’Umanità da parte dell’UNESCO.
Lipari è l’isola più grande, con una superficie totale di
38 km2, e la sua formazione è stata caratterizzata principalmente da due eventi vulcanici di natura stromboliana, in parte effusiva e in parte idromagmatica. Attualmente le uniche manifestazioni vulcaniche presenti sono di tipo post eruttivo, come fumarole a bassa temperatura e sorgenti idrotermali.
LA CAVA DI POMICE E LO SVILUPPO DELL’IDEA PROGETTUALE
Per il nostro intervento abbiamo individuato le volumetrie industriali dismesse di una Cava di Pomice, ubicate nella parte nord-orientale dell’isola. La pomice è stata estratta a Lipari sin da tempi remoti, mantenendo invariato il suo processo produttivo che si articola in: escavazione, vagliatura, essiccamento, molitura, imballaggio, imbarchi.
Da tali processi produttivi si è sviluppata l’idea progettuale del sistema impiantistico
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Processi produttivi |
Idea progettuale |
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L’escavazione della pomice si otteneva attraverso l’estrazione in galleria e l’estrazione in cava |
Realizzazione di pozzi geotermici |
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Dopo la fase estrattiva, il materiale veniva convogliato a mano verso le tramoggie attraverso dei canaloni a scivolo dotati di griglie di ferro consentendo così una prima vagliatura |
Recupero delle tramoggie per creare depositi di acqua marina da convogliare a caduta per la desalazione a distillazione multistadio (MED) |
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La pomice dopo la vagliatura, veniva gettata in acqua per separare la pomice pura, che galleggia, dalle altre pietre |
Utilizzo di pompe galleggianti per portare l’acqua di mare in quota e alimentare il sistema MED, senza il consumo di energia elettrica |
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A fine processo la pomice veniva asciugata al sole |
Utilizzo dei pannelli fotovoltaici |
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Il prodotto finito veniva portato ai pontili d’imbarco |
Recupero dei pontili per la creazione di piattaforme per impianti alimentati da energie alternative |
IDEA PROGETTUALE
Il progetto prevede il recupero di volumetrie industriali dismesse e dei pontili esistenti oltre alla realizzazione di alcuni nuovi edifici per lo sfruttamento dell’energia geotermica.
Il recupero delle volumetrie industriali dismesse sono volte alla loro riconversione funzionale nel complesso denominato Cava di Sotto, che si affaccia direttamente sul mare, dove si prevede una Stazione Talassoterapica che utilizzerà l’acqua di mare a ciclo aperto, mentre le volumetrie della Cava di Sopra, poste più in alto rispetto alle prime, si prevede una Stazione Termale che utilizza acqua dolce a ciclo chiuso.
La realizzazione di queste strutture, consentirebbe il prolungamento della stagione turistica su tutto l’arco dell’anno, contribuendo a migliorare la situazione economica delle comunità isolane.
I pontili esistenti saranno restaurati e coperti con pannelli fotovoltaici, mentre al disotto dei pontili verranno collocate pompe galleggianti, che utilizzano il movimento dell’onda per far sollevare e abbassare un galleggiante collegato a un pistone, permettendo di pompare l’acqua fino alla Cava di Sopra senza consumare energia elettrica.
Sul fondo del mare, collocati tra i puntoni dei pontili, saranno collocate delle turbine ad asse orizzontale e/o verticale che sfruttano le correnti marine per produrre energia elettrica.
I nuovi edifici saranno costruiti sulla base del progetto per una piccola centrale elettrica geotermica, riproducibile anche sulle le altre isole dell’arcipelago. Il progetto di tale costruzione si ispira alle caratteristiche morfologiche del forno esterno (furnu) presente nella casa tradizionale eoliana.
USO COGENERATIVO DELLA SORGENTE GEOTERMICA NELLO STABILIMENTO TERMALE
1. Impiego della sorgente geotermica e possibili applicazioni di utilità per la Comunità delle Eolie.
Dai dati preliminari risultano disponibili, nelle differenti isole, molteplici siti che offrono, a profondità limitate, sorgenti geotermiche costituite da rocce calde con temperature superiori a 150 °C a profondità tra 100 e 200 metri.
1.1 La tecnologia di prelievo geotermico Sono state condotte in passato, campagne di prospezioni finalizzate alla conoscenza ed all’utilizzo delle risorse geotermiche presenti, essenzialmente allo scopo di valutare la possibilità di utilizzo di tecniche di geotermia ad elevata entalpia. (eseguite da ENI, ENEL).
A titolo di esempio una perforazione effettuata in un sito dell’isola di Vulcano con le caratteristiche geotermiche rilevate. La tipologia della perforazione è tipica per ottenere il prelievo di vapore ad alta temperatura sottraendo acqua da falde sotterranee. Questa tecnologia richiede l’uso di tecnologie sofisticate, specialmente per quanto riguarda i materiali, a causa delle caratteristiche di aggressività chimica dei fluidi sgorganti, inoltre la maggior parte dei siti non sono associati a falde sotterranee. Sul lato destro della figura è riportato uno schema di pozzo di prelievo, isolato rispetto al terreno, con flusso d’acqua a circuito chiuso, che si trasforma in vapore percorrendo in discesa e risalita il pozzo stesso, che supera i problemi appena accennati.
2. Produzione combinata di calore ed elettricità ed acqua dolce per alimentare i centri di cure termali e talassoterapiche e fornitura alle reti locali.
Questa soluzione tecnologica prevede di utilizzare la sorgente geotermica a media entalpia per produrre contemporaneamente acqua calda (dolce a circuito chiuso, reintegrata attraverso un dissalatore MED) destinata ad alimentare il centro di cure termali (Cava di Sopra) ed acqua di mare calda per alimentare il centro di cure talassoterapiche (Cava di Sotto) recuperando le strutture industriali dismesse esistenti.
3. Fabbisogni energetici della struttura di riferimento.
I fabbisogni energetici sono stati stimati supponendo una volumetria di edifici pari a 12.000 mc circa per quanto riguarda la Stazione Termale e di 37.000 mc circa per quanto riguarda la Stazione Talassoterapica.
Il condizionamento delle strutture è previsto, per quanto riguarda il riscaldamento, utilizzando direttamente il calore geotermico, per il raffrescamento, utilizzando un refrigeratore ad assorbimento con resa 0,6 (in media il fabbisogno termico per il condizionamento è 1,3 l’energia termica richiesta). Sono previste piscine interne a temperatura costante di 35 °C per 200 mq nella zona termale e 200 mq nella zona talassoterapica oltre a piscine esterne con superficie 200 mq nella zona talassoterapica.
L ‘energia termica dissipata dalle superfici libere delle piscine è stata calcolata con la relazione:
P = 0,02 + 22,5 (1 – )
Con P potenza dissipata in KW/m2, Δt differenza di temperatura tra acqua e aria in °C, umidità relativa dell’aria e pressione di vapore alla temperatura dell’acqua in Kg/cm2 (0,06 a 35 °C).
La tabella successiva mostra come sono stati derivati i fabbisogni energetici (F è il fattore di utilizzo; h/a sono le ore anno di funzionamento). Ne risulta la necessità di un’estrazione egeotermica pari a 2.000 KW (termici).
La fig. 3 mostra le frazioni di utilizzo energetico del pozzo geotermico per l’utenza considerata da 2.000 KW in configurazione di cogenerazione e produzione di acqua dolce secondo le richieste di potenza della proposta.
Il sistema impiantistico generale in configurazione di cogenerazione e produzione di acqua dolce è rappresentato in fig. 4.
4. Funzionamento del dissalatore
La fig. 5 riporta lo schema di processo di dissalazione a distillazione multistadio (MED) partendo da vapore saturo a 100 °C e fornisce la prestazione per il sistema proposto.
5. Energia impiegata e surplus di fornitura alla rete pubblica
La tabella seguente mostra quanta energia in surplus può essere fornita all’utenza pubblica.
La sorgente geotermica è supposta utilizzata alla piena potenza lungo tutto l’arco dell’anno. La produzione elettrica è continua alla potenza massima per tutto l’arco dell’anno mentre l’energia termica in eccesso è utilizzata per il dissalatore.
