Energia geotermica: come funziona e dove si usa in Italia

Cos'è l'energia geotermica e come funziona

Il calore della Terra non si vede, ma si misura ovunque sotto i piedi: basta scavare abbastanza in profondità. L'energia geotermica è l'energia ottenibile dal calore proveniente da fonti geologiche presenti nel sottosuolo, e in Italia quel calore produce elettricità in Toscana fin dal 1904 e riscalda una città intera, Ferrara, dal 1990.

In condizioni normali, senza anomalie geologiche particolari, la temperatura del sottosuolo cresce di circa 30 °C ogni 1.000 metri di profondità: è il cosiddetto gradiente geotermico medio. Nelle zone dove la crosta terrestre presenta anomalie termiche — magma più vicino alla superficie, faglie attive, circolazione di fluidi caldi — l'aumento può essere molto più rapido, fino a 150 °C ogni 1.000 metri, secondo quanto riporta l'INGV in una pagina divulgativa del 2019. Sono proprio queste anomalie a rendere alcune aree del pianeta, e alcune aree italiane, adatte a sfruttare il calore terrestre in modo economicamente conveniente.

Il meccanismo di base è sempre lo stesso, a prescindere dalla scala dell'impianto: un fluido — acqua, vapore o una miscela dei due — scende o risale attraverso pozzi che collegano la superficie a un serbatoio caldo nel sottosuolo, si scalda per contatto con le rocce o con i fluidi naturali presenti, e torna in superficie portando con sé energia termica utilizzabile. Da lì in poi cambia solo la destinazione: quel calore può azionare una turbina per produrre elettricità, oppure alimentare direttamente una rete di teleriscaldamento, una serra, un processo industriale.

È importante distinguere due scale molto diverse che condividono lo stesso principio fisico. Da un lato c'è la geotermia di profondità, quella dei pozzi che raggiungono centinaia o migliaia di metri per intercettare serbatoi naturali di fluidi caldi: è la scala delle centrali elettriche e delle grandi reti di teleriscaldamento. Dall'altro ci sono le sonde geotermiche, tubazioni interrate a poche decine di metri che scambiano calore con un terreno la cui temperatura resta pressoché costante tutto l'anno: alimentano le pompe di calore geotermiche usate per il riscaldamento e il raffrescamento di singoli edifici, un tema che meriterebbe un approfondimento a parte perché la sua logica è più impiantistica che geologica.

Il Ministero dell'Ambiente e della Sicurezza Energetica classifica le georisorse come rinnovabili, e il quadro normativo italiano — il decreto legislativo 22/2010 di cui si parlerà nella sezione seguente — punta esplicitamente a valorizzarle, in particolare quelle a bassa entalpia più diffuse sul territorio. La geotermia, in questo senso, si affianca alle altre fonti rinnovabili — di cui che cosa sono le energie rinnovabili e come funzionano offre un quadro d'insieme — con una caratteristica che le è propria: non dipende dalla luce del sole né dal vento, ma dalla presenza di calore utile nel sottosuolo di un determinato territorio.

I tipi di risorsa: alta, media e bassa entalpia

Il decreto legislativo 22/2010 fissa due soglie di temperatura che dividono le risorse geotermiche in tre classi: alta entalpia sopra i 150 °C, media entalpia fra 90 °C e 150 °C, bassa entalpia sotto i 90 °C. Da questa classificazione discendono regole diverse su chi autorizza gli impianti e su quali usi sono possibili.

Il testo di riferimento è il decreto legislativo 22/2010 sul riassetto della normativa in materia di risorse geotermiche, che all'articolo 1 definisce risorse geotermiche ad alta entalpia quelle con temperatura del fluido superiore a 150 °C, a media entalpia quelle comprese fra 90 °C e 150 °C, e a bassa entalpia quelle inferiori a 90 °C. Vale la pena segnalare che non tutte le fonti divulgative usano le stesse soglie: l'INGV, in una propria pagina informativa, indica valori leggermente diversi (100 °C e 150 °C). Ai fini pratici e amministrativi, però, è la soglia di legge — quella del decreto 22/2010 — a prevalere su qualunque altra definizione.

La classificazione per entalpia non è solo un dettaglio tecnico: definisce chi ha la competenza ad autorizzare la ricerca e lo sfruttamento. Il decreto stabilisce che sono di interesse nazionale le risorse ad alta entalpia, quelle economicamente utilizzabili in un progetto con potenza erogabile di almeno 20 MW termici (calcolata alla temperatura convenzionale dei reflui di 15 °C) e quelle situate in mare; sono invece di interesse locale le risorse a media e bassa entalpia, o comunque i progetti al di sotto di quella soglia di potenza. Per le risorse di interesse nazionale servono un permesso di ricerca e, successivamente, una concessione di coltivazione; per quelle di interesse locale la competenza amministrativa è delle Regioni, che possono delegarla a enti territoriali.

Il decreto prevede inoltre un regime semplificato per le cosiddette piccole utilizzazioni locali: impianti di potenza inferiore a 2 MW termici, realizzati con pozzi che non superano i 400 metri di profondità. In questa categoria rientra anche, per legge, l'installazione di sonde geotermiche che scambiano calore con il sottosuolo senza prelevare né reimmettere fluidi: per queste la Regione competente definisce una disciplina con procedure semplificate, pensata proprio per gli impianti di piccola taglia destinati a edifici residenziali o commerciali.

Come si produce elettricità da una fonte geotermica

Una centrale geotermoelettrica trasforma in energia elettrica il calore trasportato da un fluido — quasi sempre vapore — che risale da pozzi profondi. Il vapore aziona una turbina collegata a un generatore, proprio come farebbe in una centrale termoelettrica tradizionale, ma senza bisogno di bruciare alcun combustibile per produrlo: il calore è già presente nel sottosuolo.

Il processo, semplificato, si articola in tre passaggi:

1. Estrazione: pozzi profondi intercettano un serbatoio geotermico e portano in superficie il fluido caldo, spesso vapore misto a gas incondensabili come idrogeno solforato, anidride carbonica e piccole quantità di mercurio.
2. Conversione: il vapore attraversa una turbina, che ne trasforma l'energia termica e di pressione in energia meccanica di rotazione, a sua volta convertita in energia elettrica da un generatore.
3. Restituzione: il fluido condensato viene reimmesso nel sottosuolo attraverso pozzi di reiniezione, per sostenere nel tempo la pressione del serbatoio.

Esiste anche una variante impiantistica, il ciclo binario, richiamata dallo stesso decreto legislativo 22/2010 a proposito delle piccole utilizzazioni: il fluido geotermico non aziona direttamente la turbina, ma cede il proprio calore, tramite uno scambiatore, a un secondo fluido con temperatura di ebollizione più bassa, che è quello a muovere effettivamente la turbina. È una soluzione adatta a risorse con temperature più contenute rispetto a quelle delle grandi centrali toscane.

La storia di questa tecnologia, in Italia, comincia molto prima delle centrali attuali. Il primo tentativo di produrre elettricità dall'energia contenuta nel vapore geotermico fu compiuto a Larderello nel 1904 da Piero Ginori Conti, che accoppiò un motore alternativo a una dinamo riuscendo ad accendere cinque lampadine: un esperimento di scala minima, ma il punto di partenza di quella che la storia della geotermia raccontata dall'Unione Geotermica Italiana definisce la prima produzione geotermoelettrica al mondo. Da quell'esperimento in un piccolo comune della provincia di Pisa si è sviluppato, nel corso di oltre un secolo, il complesso industriale che oggi alimenta la rete elettrica toscana.

Gli usi diretti del calore

Non tutta la geotermia produce elettricità: gran parte del calore del sottosuolo italiano viene usato direttamente, senza passare da una turbina, per riscaldare case, serre, piscine termali e processi industriali. Sono gli usi tipici della geotermia a bassa e media entalpia, spesso più diffusi sul territorio nazionale della produzione elettrica, concentrata invece in poche aree toscane.

L'esempio più esteso è il teleriscaldamento geotermico di Ferrara, attivo dal 1990: il teleriscaldamento geotermico di Ferrara descritto da Hera racconta una rete che oggi supera i 316 km, alimentata da due pozzi — Casaglia 1, a 1.100 metri di profondità, e Casaglia 2, a 1.960 metri — che attingono a un bacino naturale con acqua fino a 100 °C. È un caso che dimostra come una risorsa di interesse locale, a media entalpia, possa sostenere per decenni il riscaldamento di una parte significativa di una città.

Sul versante agricolo e industriale, le serre del Monte Amiata usano il calore geotermico per il riscaldamento delle coltivazioni, mentre nell'area di Sasso Pisano un birrificio utilizza acqua geotermica a 135 °C nel proprio processo produttivo, secondo quanto riporta l'INGV nella sua pagina divulgativa sulla geotermia. Le stesse aree geotermiche toscane ospitano da secoli stabilimenti termali che sfruttano le acque calde naturali. A una scala più piccola e diffusa su tutto il territorio nazionale, infine, le pompe di calore geotermiche abbinate a sonde interrate sfruttano la temperatura pressoché costante del terreno superficiale per riscaldare e raffrescare singoli edifici: un impiego di bassa entalpia che non richiede la presenza di anomalie geotermiche particolari.

La geotermia in Italia: i numeri

Nel 2024 l'Italia contava 34 centrali geotermoelettriche per 37 sezioni, tutte concentrate in Toscana, con una potenza efficiente lorda di 918,8 MW e netta di 817,1 MW, valori invariati rispetto al 2023: sono i dati più aggiornati pubblicati da Terna, il gestore della rete di trasmissione elettrica nazionale.

Sul fronte della produzione, i dati Terna sugli impianti di generazione del 2024 confermano che l'intero parco geotermoelettrico italiano è localizzato in Toscana, mentre i dati Terna sulla produzione di energia elettrica del 2024 indicano una produzione lorda di 5.675,0 GWh, in lieve calo (-0,3%) rispetto ai 5.692,2 GWh del 2023. Rapportando questo valore alla produzione lorda nazionale complessiva — che secondo Terna somma 242.385,6 GWh dei produttori e 28.577,5 GWh degli autoproduttori — la geotermia vale circa il 2% dell'elettricità lorda prodotta in Italia nel 2024, secondo un calcolo della Redazione sui dati Terna.

La produzione geotermoelettrica italiana è concentrata in Toscana, dove secondo ARPAT le centrali — gestite da Enel Green Power — sono distribuite in quattro aree tra le province di Pisa, Siena e Grosseto: Larderello, Radicondoli, Lago e Piancastagnaio. Sempre secondo ARPAT, la geotermia copre in media circa il 35% della domanda elettrica regionale toscana. È bene notare che il numero di centrali e unità produttive indicato da ARPAT (33 centrali, 36 unità) non coincide esattamente con quello di Terna per il 2024 (34 centrali, 37 sezioni): sono due fonti con metodologie e riferimenti temporali diversi, e questo articolo riporta i dati Terna come riferimento numerico principale.

Va segnalata infine una stima diffusa da Enel, secondo cui l'Italia, con una potenza installata di 1.100 MW, produrrebbe 6 TWh l'anno di elettricità geotermica: si tratta di una stima aziendale priva di un anno di riferimento esplicito, che differisce dai dati ufficiali Terna 2024 e va quindi considerata un ordine di grandezza indicativo, non un dato statistico verificabile allo stesso modo.

Sul perché la produzione geotermoelettrica non si sia estesa oltre la Toscana, i dati disponibili offrono una risposta parziale ma precisa: le risorse ad alta entalpia, le uniche adatte alla produzione elettrica su larga scala con le tecnologie oggi diffuse, si trovano solo dove esistono le anomalie termiche necessarie a portare il fluido sopra i 150 °C a profondità raggiungibili economicamente, e queste condizioni geologiche in Italia si concentrano nell'area toscana. Le risorse a media e bassa entalpia, più diffuse sul territorio nazionale, restano di interesse locale e trovano impiego in usi diretti come il teleriscaldamento di Ferrara, non nella produzione elettrica su scala industriale.

Vantaggi e limiti

La geotermia offre una disponibilità di calore pressoché continua nel tempo, senza l'intermittenza legata alle condizioni meteorologiche di sole e vento — una caratteristica che Enel sottolinea nella propria descrizione della fonte — ma resta legata in modo stretto alla geologia del territorio: la produzione elettrica su larga scala è possibile solo dove esiste una risorsa ad alta entalpia, mentre gli usi diretti richiedono comunque un accesso economicamente sostenibile al calore del sottosuolo locale.

Sul piano ambientale, le centrali geotermoelettriche toscane rilasciano in atmosfera alcuni composti presenti naturalmente nel fluido geotermico, in particolare idrogeno solforato, mercurio e anidride carbonica. Dal 2014 tutte le centrali sono dotate di impianti AMIS, dedicati all'abbattimento di mercurio e idrogeno solforato, con un'efficienza che secondo ARPAT si attesta intorno al 97-99% per l'idrogeno solforato e al 90-96% per il mercurio. Il lavoro di controllo ambientale svolto da ARPAT sulle centrali geotermiche toscane comprende il monitoraggio periodico delle emissioni all'uscita degli impianti di abbattimento e della qualità dell'aria nelle aree circostanti, con parametri che includono, oltre a idrogeno solforato e mercurio, anche biossido di carbonio e metano.

Sul piano autorizzativo, la geotermia elettrica di interesse nazionale richiede permesso di ricerca e concessione di coltivazione, mentre le risorse di interesse locale — media e bassa entalpia — sono di competenza regionale, con un regime semplificato per le piccole utilizzazioni e per le sonde geotermiche destinate al riscaldamento degli edifici.

Va sottolineato, in chiusura, che la geotermia elettrica delle grandi centrali toscane e le sonde geotermiche usate nelle pompe di calore residenziali hanno impatti ambientali e regole autorizzative molto diversi: appartengono alla stessa fonte, ma non alla stessa scala di intervento.

Domande frequenti

Cos'è l'energia geotermica?

È l'energia ottenibile dal calore proveniente dal sottosuolo. Si usa per produrre elettricità con centrali che sfruttano vapore o acqua calda, per riscaldare edifici e serre con il calore diretto e, a temperature più basse, con pompe di calore abbinate a sonde interrate nel terreno.

Come funziona una centrale geotermica?

Un fluido caldo, spesso vapore, arriva in superficie da pozzi profondi e aziona una turbina collegata a un generatore. I gas incondensabili come idrogeno solforato e mercurio vengono trattati con sistemi di abbattimento; in Toscana dal 2014 sono installati impianti AMIS in tutte le centrali.

Dove si trova l'energia geotermica in Italia?

La produzione elettrica è concentrata in Toscana: secondo Terna, nel 2024 tutte le 34 centrali italiane erano lì. Gli usi diretti del calore sono più diffusi sul territorio, come dimostra il teleriscaldamento di Ferrara, avviato nel 1990, e le serre del Monte Amiata.

Quanta energia produce la geotermia in Italia?

Nel 2024 la produzione geotermoelettrica lorda è stata di 5.675 GWh, circa il 2% della produzione lorda nazionale secondo un calcolo sui dati Terna, con 918,8 MW di potenza lorda. Una stima di Enel indica invece 6 TWh e 1.100 MW, senza specificare l'anno di riferimento.

Qual è la differenza fra alta e bassa entalpia?

Il decreto legislativo 22/2010 definisce alta entalpia le risorse con fluido sopra i 150 °C, media entalpia quelle fra 90 e 150 °C, bassa entalpia quelle sotto i 90 °C. L'alta entalpia serve alla produzione elettrica; la bassa al calore diretto e alle pompe di calore.

Quanto costa un impianto geotermico per casa?

Non esiste un prezzo unico: dipende dalla profondità delle sonde, dalla potenza richiesta, dalla natura del terreno e dal tipo di pompa di calore scelta. Serve un preventivo elaborato da un tecnico abilitato; questo articolo non riporta cifre perché non dispone di una fonte ufficiale con prezzi verificati.

L'energia geotermica è rinnovabile?

Sì: il Ministero dell'Ambiente e della Sicurezza Energetica la presenta come risorsa rinnovabile, e il decreto legislativo 22/2010 punta a valorizzarla, in particolare nelle applicazioni a bassa entalpia. Non sono disponibili qui dati sui tempi di rinnovamento del calore di un singolo campo geotermico.

Perché in Italia la geotermia elettrica non si è sviluppata oltre la Toscana?

Perché la produzione elettrica su larga scala richiede risorse ad alta entalpia, con fluido sopra i 150 °C, disponibili solo dove esistono specifiche anomalie geologiche. In Italia queste condizioni si concentrano nell'area toscana; altrove prevalgono risorse a media e bassa entalpia, adatte a usi diretti come il teleriscaldamento.

Le cose da ricordare sulla geotermia

Alcuni punti fermi, utili per orientarsi nella materia:

• L'energia geotermica è l'energia ottenibile dal calore del sottosuolo, sfruttata per produrre elettricità o calore diretto.
• La temperatura cresce in media di 30 °C ogni 1.000 metri, fino a 150 °C nelle zone con anomalie termiche.
• La legge italiana (D.Lgs. 22/2010) distingue alta entalpia (oltre 150 °C), media (90-150 °C) e bassa entalpia (sotto 90 °C).
• In Italia la produzione elettrica geotermica è concentrata esclusivamente in Toscana.
• Nel 2024 le 34 centrali toscane hanno prodotto 5.675 GWh, secondo Terna.
• Il teleriscaldamento geotermico di Ferrara è attivo dal 1990 su oltre 316 km di rete.
• Dal 2014 tutte le centrali toscane hanno impianti AMIS per l'abbattimento di idrogeno solforato e mercurio.
• Le risorse geotermiche si dividono per legge in progetti di interesse nazionale e locale.
• Le funzioni amministrative su permessi e concessioni sono, a seconda dei casi, statali o regionali.
• Il passo successivo, per chi valuta un impianto domestico, è la geotermia a bassa entalpia con pompa di calore e sonde, materia che richiede un approfondimento a parte.

Leggi, soglie di classificazione e dati statistici possono essere aggiornati nel tempo: per un progetto specifico prevalgono sempre le indicazioni di un tecnico abilitato, della Regione competente e delle statistiche ufficiali più recenti, non quanto riportato in un articolo divulgativo.