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Taller Internacional sobre Energía Geotérmica Intercambio de experiencias y visiones entre Italia y México Panorámica sobre la energía geotérmica en Italia Adele Manzella [email protected]

Panorámica sobre la energía geotérmica en Italia¡mica sobre la energía geotérmica en Italia ... but italian geothermal power producon is large from Bertani, WGC 2015 ... Tongonan

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Taller Internacional sobre Energía Geotérmica Intercambio de experiencias y visiones entre Italia y México

PanorámicasobrelaenergíageotérmicaenItalia

[email protected]

Italyisasmallcountry

butitaliangeothermalpowerproduc;onislarge

fromBertani,WGC2015

Geothermalpowerproduc;oninItaly

Italyisthe6thcountryintheworldforinstalledpowercapacity,withtwomaingeothermalareas,Larderello-TravaleandMt.Amiata.916MWofthe2.13GWofEuropeaninstalledcapacitycomesfromItaly

Inthe1960sthepowerindustrywasna;onalisedandalloftheseplantsares;llownedbytheformergovernmentu;lity,nowprivi;zed:Enel(seenextpresenta;on)

The Geysers, 1°

California, USA 1585 MW

Cerro Prieto, 2°

México 727 MW Larderello, 4°

Italy

595 MW Salak 9°

Indonesia 377 MW

Salton Sea, 8°

California, USA 388 MW

Coso, 11°

California, USA 292 MW

Mak -Ban 6°

Philippines 458 MW

Darajat 12°

Indonesia 260 MW

Hellisheidi, 10°

Iceland 303 MW Tongonan 3°

Philippines

726 MW

Wairakei 7°

New Zealand

399 MW

Larderello,thefirstplaceinthehistorytoproducegeothermalpower,istodaythe4°geothermalfieldintheworldforpowerproduc;on

fromBertani,WGC2015

Afavourablegeologicalcondi;on

Thecomplexgeodynamicalframework,relatedtotheconvergenceofAfricaandEurasiaplates,isevidencedbyyoungvolcanisms,riVstructures,shallowMohodiscon;nuityandreducedlithospherethicknessduetouprisingasthenosphereandthedelamina;onofcrustallithosphereinthewestern,TyrrenianareasofItaly,andthethickorogenicbeltsofAppeninesandAlps.

produceahighheatflow

Es;matedItaliangeothermalresourcespoten;allyharnessablewithin5kmdepthaareintherangeof21exajoule(about500MTOE)(UGI2011).

DATASET:

• 2700Tgrad.meas.(700HFoffshore),• 255newENIboreholes(1980-96)

Est.Error:5-20mWm-2

FactorinducingstronglateralTchangesatshallowdepthsØ highsedimentaMonrate(green)Ø meteoricwaterinfiltraMon(blue)

Ø geothermallowTconvecMvesystems(yellowandviolet)

Ø volcanicareasandhighTsystems(orange)

(DellaVedovaetal.,2001)

HFProvinces:basementHF§ PredictedHFissignificantlyhigherinSouthApennines,Pobasin,forelandareas

§ UndisturbedHFinforelandis45-55mWm-2,comparedtoobs.30-40mWm–2

§ Thisimplieshigherdeepcontribu;onsandtransientcomponentsintheseareas,sugges;ngyoungertectonicages

§ ThedifferencebetweenNandSApenninesislesspronounced

§ ThedeepthermalregimeofTuscany,TyrrhenianSea,Apenninesandforedeepareashasnotyetreachedequilibrium

daDellaVedova

In2010geothermalresourcesweremadeavailabletoprivateinvestorsforelectricityproduc;on,byintroducingacompe;;vepermitsystem.About110‘research’explora;onpermitswererequested,andsometensweregrantedtomainlysmallrenewableenergyorgeologicalconsul;ngcompanies.

MarsiliSMt.

VavilovSMt.

Mainoffshorevolcanicareas

Whilesomeofthegrantedpermitshaveprogressedthroughini;algeologicalstudiesandgeophysicalsurveysnonehaveyetprogressedtoexploratorydrillinganddetailedresourceassessment,despiteencouragingini;alresults.Mainreasons:-lackofsufficientfinancetofacedrillingcostsandrisk-lackofappropriateregulatoryschemesandenergypolicies

From EurObserver 2007

Powerproduc;on

Directuses

GSHP

Spacehea;ng42%

Thermalbalneology

33%

Agriculturaluse7%

Fishfarming17%

Industrialprocessheat

andminoruses1%

DirectUsestotal11,065TJ/y

GeothermalHeatproducMoninItalySectorofapplica;on Capacity(MWt) Energy/TJ/y)

Total GSHP DH Total GSHP DHSpacehea;ng 725 550 92 4607 3211 683

Thermalbalneology 421 3698 Agriculturaluse 69 14 725 82 Fishfarming 122 1927

Industrialprocessheatandminoruses 18 4 108 25

TOTAL 1355 568 92 11065 3318 683

WGC2015

Spacehea;ngisinrapidexpansion,inpar;cularGSHPsystems(increaseof120%infouryearforGSHPand16%byDH)MostDHsareingeothermalpowerproduc;onareas.GeothermalDHusingdeepwellsarein:•  Ferrarainexpansion•  Gradoindevelopment•  Vicenzaproposed-in

development

GSHPDHareexpandinginLombardia(Milano,Brescia)

GeothermalHeatproducMoninItaly

On2011UGI(UnioneGeotermicaItaliana)madeastudytoes;matethepossiblecontribu;onoftheEarth’sheattothecoverageofna;onalenergyrequirementsby2030,withstepsby2012,2015,2020,2025tobeperiodicallyupdated.TheendgoalofthestudywastoprovidetheItalianGovernmentwithfactualelementsonthepossiblemedium-termdeploymentofthisenergysourceinItaly.ScenarioI:currenteconomictrend,useofmatureproduc;ontechnologies,andpricesofcrudeoilatsourceroughlythree;meshigherthantheaverageonesin2010ScenarioII:economictrenddrivenbyvigorousenvironmentalpolicies,useofbothmatureandadvancedproduc;ontechnologies,andpricesofcrudeoilatsourcesourceroughlyfour;meshigherthantheaverageonesin2010

Benefits  expected  from  geothermal  development  

Technical  and  environmental  benefits:  •  Savings  in  terms  of  oil-­‐equivalent  (3.35-­‐4.44  MTOE  by  2030)  •  Avoided  CO2  emissions  (9.76-­‐12.82  MT  by  2030)  •  Contribu;on  to  coverage  of  total  energy  consump;on  (1.5-­‐2%  by  

2030,  the  actual  value  is  0.7%)  

Economic-­‐social  and  scienMfic  benefits:  •  New  permanent  jobs  (100,000-­‐200,000  new  jobs  by  2030)  •  New  investments  (1,200-­‐2,000  M€  by  2030)  •  New  R&D,  in  par;cular  to  develop  unconven;nal  geothermal  

systems  

Measures  at  na;onal    and  ins;tu;onal  level  

•  strong  commitment  by  Government,  poli;cal  par;es  and  ins;tu;ons  to  enac;ng  legisla;on  in  support  of  renewables  (RES)  and,  in  par;cular,  of  geothermal  energy;  

•  Na;onal  Energy  Plan  (NEP)  including  goals  of  development  of  all  RES  un;l  2030;  

•  secure  and  prolonged  incen;ves  for  RES  with  no  or  minimum  environmental  impact;  

•  na;onal  legisla;on  and  specific  guidelines  aimed  at  harmonizing  regional  regula;ons  on  geothermal  development;  

•  R&D  programs  with  project  objec;ves  targeted  at  each  RES;  •  a  special  R&D  project  focused  on  “non-­‐conven;onal  geothermal  

systems”,  to  be  implemented  within  2020;  •  systema;c  campaigns  to  build  awareness  among  the  public  at  large  of  

the  economic  and  environmental  advantages  of  the  Earth’s  heat.  

Measures  at  local  and  regional  level  

•  Regional  energy  plans  for  all  Italian  Regions,  quan;ta;ve  targets  for  each  RES,  including  geothermal,  and  relying  on  regula;ons  specifically  tailored  to  the  development  of  direct  uses;  

•  regional  surveys  of  energy-­‐intensive  areas  in  order  to  assess  heat  demand  and  quan;fy  the  expected  share  from  geothermal  development;  

•   compara;ve  market  studies  on  demand  for  low  temperature  heat;  •  quan;fica;on  of  CO2  emissions  from  the  different  sources  of  energy  

used  for  space  hea;ng;  •  replacement  of  old  hea;ng  systems  in  at  least  half  of  public  buildings  

with  systems  using  RES  and  in  par;cular  natural  heat;  •  financial  incen;ves  for  installa;on  of  geothermal  hea;ng  &  cooling  

systems  in  new  large  buildings;  •  training  of  geothermal  heat  pump  designers,  installers  and  

maintenance  operators;  •  campaigns  in  schools  to  raise  awareness  of  the  Earth’s  heat  and  its  

advantages.  

Main  requirements  A comprehensive identification of

resources and opportunities, as well as an accessible collection of data and

information

A clear and easy to follow regulation for authorizations in the exploration, drilling and exploitation phases of the project

The promotion and dissemination of technology, values, economics

Research and technological development

Projects  and  efforts:  VIGOR  

Evaluation  of  Geothermal  Potential  for  the  Regioni    Convergenza    

 An   Agreement   between   the   Ministry   for   Economic  Development  and  CNR,     funded   in  the  frame  of  POI  for  RES,   targe;ng   at   development   of   geothermal  demonstra;on   projects   (power   produc;on   and   direct  uses)  

Consiglio Nazionale delle Ricerche DTA

www.vigor-geotermia.it

Valutazione  del  potenziale  geotermico,  redazione  di  mappe  di  potenziale  e  distribuzione  di  temperatura  a  varie  profondità  

Valutazione  di  detaglio  mediante  geofisica  in  Sicilia  

Analisi  regime  autorizza;vo  nazionale  e  regionale  

Studio  di  accetabilità  sociale  sulla  geotermia  

Prodou  editoriali  con  descrizioni  generali  e  tecniche  

Sito  web  per  la  pubblicazione  del  materiale  

8  studi  di  faubilità  comple;  

Shallow  geothermal  potenMal  (GSHP,  closed  loop)  

THE  PRODUCTS  OF  VIGOR  

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Φ

λ  

Tm  

Tg  

Fourier’s  Law  L  =  100  m  

Thermal  energy  that  can  be  exchanged  by  a  unit  volume  of  ground  for  a  reference  GSHP  plant  

SHALLOW  GEOTHERMAL  POTENTIAL  

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SHALLOW  GEOTHERMAL  POTENTIAL  

Total  borehole  length  needed  to  saMsfy  H&C  demand  of  a  reference  house  (100  m2)  

Thermal  energy  that  can  be  exchanged  by  a  unit  volume  of  ground      

Thermal  conducMvity  

Heat  flow  

Surface  temperature  

Graound  (50  m  depth)  temperature  

Thermal  conducMvity  

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Economic  Technical  PotenMal    [MW/km2]    

Thermal  Energy  produced  by  a  technology  (TC=H  x  technology  efficiency)  per  unit  volume  

H  is  the  maximum  theore;cally  extractable  heat  in  the  reservoir  per  unit  volume  (thickness  =  100  m)  

Geothermal  Poten;als  for  a  lifecycle  of  30  years  and  different  Recovery  Factors  (GP=TC  x  R  /  30  years)  

Technical  Poten;al  for  LCOE  <  threshold  (200  €/MWh  power,    9  €/GJ  heat  )  and  using  expected  flowrate  from  a  doublet  system  

VIGOR  THERMOGIS  

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Levelized  Cost  Of  Energy  [LCOE,  €/MWe,  €/JG]    Calculated  for  power,  district  hea;ng  and  direct  heat  uses    Depends  on:  •   Drilling  cost  (depth,  s;mula;on,  pump,  ...)  •   Economic  life;me  •   Flowrate  &  temperature  •   Power  surface  facili;es  (O&M,  plant  

inves;ment,  …)  •  Complementary  electricity/heat  sales    •  Economic  factors  (infla;on,  interest  rate  on  

debit,  tax)   Flowrate  depends  on  transmissivity,  delta  pressure  applied  at  reservoir  level  and  viscosity      Specific  rou;nes  redistributes  the  permeability  according  to  Montecarlo  simula;on    From  transmissivity  average  on  drilled  interval,  cumula;ve  probability  of  expected  flowrate  is  considered  

Power  product.  

District  heaMng  

Direct  uses  

Tmin   120   80   45  

T-­‐reinject   80   40   35  Economic  Model  

power   heat   heat  

LCOE  <   200  €/MWe  

9  €/GJ   9  €/GJ  

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Valutazione  del  potenziale  geotermico,  redazione  di  mappe  di  potenziale  e  distribuzione  di  temperatura  a  varie  profondità  

Valutazione  di  detaglio  mediante  geofisica  in  Sicilia  

Analisi  regime  autorizza;vo  nazionale  e  regionale  

Studio  di  accetabilità  sociale  sulla  geotermia  

Prodou  editoriali  con  descrizioni  generali  e  tecniche  

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8  studi  di  faubilità  comple;  

THE  PRODUCTS  OF  VIGOR  

Heat  in  place  

Technical  poten

;al  

DH  

DH&C  

Power  produc;on  

•  Economic-­‐technical  potenMal  for  power  producMon  •  Saved  oil  •  Saved  CO2  emissions  

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Valutazione  del  potenziale  geotermico,  redazione  di  mappe  di  potenziale  e  distribuzione  di  temperatura  a  varie  profondità  

Valutazione  di  detaglio  mediante  geofisica  (TDM  elitrasportato)  in  Sicilia  

Analisi  regime  autorizza;vo  nazionale  e  regionale  

Studio  di  accetabilità  sociale  sulla  geotermia  

Prodou  editoriali  con  descrizioni  generali  e  tecniche  

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8  studi  di  faubilità  comple;  

THE  PRODUCTS  OF  VIGOR  

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Valutazione  del  potenziale  geotermico,  redazione  di  mappe  di  potenziale  e  distribuzione  di  temperatura  a  varie  profondità  

Valutazione  di  detaglio  mediante  geofisica  in  Sicilia  

Analisi  regime  autorizza;vo  nazionale  e  regionale  

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8  studi  di  faubilità  comple;  

THE  PRODUCTS  OF  VIGOR  

Impianto Pilota per la produzione di energia

elettrica e teleriscaldamento

Piscina termale Teleriscaldamento scuole

pubbliche

Dissalatore

Climatizzazione uffici pubblici (CNR-IRSA) e valutazione impatto

Efficientamento processi produttivi produzione pasta

Climatizzazione uffici pubblici

Trattamento fanghi reflui

Teleclimatizzazione

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Valutazione  del  potenziale  geotermico,  redazione  di  mappe  di  potenziale  e  distribuzione  di  temperatura  a  varie  profondità  

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8  studi  di  faubilità  comple;  

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Valutazione  di  detaglio  mediante  geofisica  in  Sicilia  

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8  studi  di  faubilità  comple;  

THE  PRODUCTS  OF  VIGOR  

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PotenMal  recovered  in  the  four  Regions,  to  balance  the  four  Coverage  of  applica;on  (direct  uses  may  cover  wide  sectors  of  the  territory,  crea;ng  the  required  wide  involvement  in  terms  of  occupa;on,  market,  business)  Ø  Complete  system  approach  (from  data  to  regulaMon  to  feasibility);  Ø  Coopera;on  (Ministry-­‐CNR  and  then  CNR-­‐research  insMtutes  and  

universiMes);  Ø  Project  management  quality  (integrated  approach  environment/

territories/technologies);  Ø  Promo;on  of  local  uses,  by  comprehensive  presentaMon  of  opportuniMes;  Ø  Iden;fica;on  of  proper  financial  opportuni;es,  from  incenMves  to  

financial  support.  

 

MAIN  RESULTS  

Atlante  Geotermico  and  its  Favourability  maps  

q  Geothermal  favourability  maps  relies  on  available  data  and  refer  to  a  territory  favourable  and  suitable  to  have  the  geothermal  resource  in  the  underground.    Ø  In  this  study,  areas  are  classified  as  more  or  less  favourable  for  the  poten;al  

use  of  geothermal  technologies  for  power  producMon  q  ≠ geothermal  poten;al  (energy)  q Many  studies  have  been  carried  out  in  the  last  10  years  with  different  approaches  

(e.g.Pro  Ledesma),  we  developed  the  one  we  considered  more  suitable  to  our  geological  condi;ons  

The  Geothermal  Atlas  Project  provided  for  the  favourability  assessment  of  conven;onal  and  unconven;onal  geothermal  resources  in  Central  and  Southern  Italy.  

 

Atlante  Geotermico  and  its  Favourability  maps  

Da:  Trumpy  et  al.  (2015)  

Effec;ve  reservoir  

Reservoir  top  temperature  

Permebility  distribu;on  

Geochemical  informa;on  

Geothermal  Italy  

Many  opportuni;es  and  many  barriers  to  a  complete  development    New  research  project  (DESCRAMBLE  for  superhot  systems)  Regula;on  in  discussion,  possibly  in  development  and  op;miza;on  Energy  policy  in  development,  following  EU  trends      Global  assessment  of  the  territory  Social  engagement    R&D  Dissemina;on  and  promo;on  

Gracias    por  su  atención