CICLO BINARIO / ORC (ORGANIC RANKINE CYCLE)

DUE FLUIDI, UN SOLO OBBIETTIVO, PRODURRE ENERGIA PULITA

Quando la temperatura delle risorse geotermiche non è sufficientemente alta per le centrali a vapore secco o a flash, entra in gioco la tecnologia a Ciclo Binario, conosciuta anche come ORC – Organic Rankine Cycle. Questa soluzione consente di trasformare in elettricità il calore di serbatoi geotermici a media e bassa entalpia, ampliando enormemente il potenziale sfruttabile della geotermia.

Come funziona un impianto a ciclo binario

• Scambio di calore: l’acqua calda geotermica, spesso con temperature comprese tra 80 e 170 °C, viene convogliata in uno scambiatore termico.

• Fluido organico: al posto del vapore acqueo, il sistema utilizza un fluido organico (come isobutano o pentano) con un punto di ebollizione molto basso.

• Espansione e turbina: il fluido organico si vaporizza rapidamente, aziona una turbina e produce elettricità tramite un generatore.

• Riciclo dei fluidi: dopo l’uso, sia l’acqua geotermica sia il fluido organico vengono raffreddati e reinseriti nel circuito: il primo nel sottosuolo, il secondo nello scambiatore.

Il termine “binario” deriva proprio dalla presenza di due fluidi separati: acqua geotermica e fluido organico.

Diffusione e applicazioni

Gli impianti a ciclo binario sono particolarmente importanti perché:

• Rendono sfruttabili aree geotermiche non sufficientemente calde per le tecnologie tradizionali.

• Possono essere installati in molti più contesti geografici.

• Permettono un funzionamento pulito, poiché i fluidi non entrano mai in contatto diretto con l’ambiente.

Paesi come Islanda, Turchia, Germania e Stati Uniti stanno sviluppando numerosi impianti ORC, anche di piccola e media taglia.

Vantaggi

• Ampia applicabilità: sfruttano risorse a temperatura più bassa.

• Zero emissioni in atmosfera: il circuito è chiuso e non libera fluidi geotermici.

• Modularità: impianti scalabili e adatti anche a piccole comunità.

• Versatilità: possono integrare altre fonti di calore (biomasse, solare termico).

Svantaggi

• Efficienza inferiore rispetto agli impianti ad alta entalpia.

• Maggiori costi iniziali dovuti alla complessità dello scambiatore e alla gestione dei fluidi organici.

• Necessità di manutenzione accurata per garantire la sicurezza del fluido di lavoro.

Situazione in Italia

In Italia, oltre agli impianti geotermici storici della Toscana, diverse sperimentazioni hanno introdotto il ciclo binario in contesti a media entalpia, come a Castelnuovo Val di Cecina e a Latera (Lazio).
Questi progetti mostrano come il futuro della geotermia italiana possa andare oltre le aree tradizionali, aprendo possibilità anche in regioni non vulcaniche.

Il Ciclo Binario / ORC è la chiave per democratizzare la geotermia: porta l’energia del sottosuolo non solo alle aree vulcaniche, ma anche a territori meno caldi, trasformandola in una fonte rinnovabile davvero universale.

Tipologie e tecnologie geotermiche

Centrale a vapore secco (Dry Steam)
La tecnologia geotermica più antica e diretta: utilizza il vapore naturale che fuoriesce dal sottosuolo per azionare turbine e generare elettricità. Pionieristica a Larderello, rimane oggi applicabile solo in aree con risorse di vapore puro.

Flash Steam
L’acqua calda prelevata dal sottosuolo viene depressurizzata (“flashata”) per trasformarla rapidamente in vapore e alimentare turbine. È una delle tecnologie più diffuse per i giacimenti ad alta temperatura.

Ciclo Binario / ORC (Organic Rankine Cycle)
Adatta a risorse geotermiche a temperatura media, sfrutta fluidi organici a basso punto di ebollizione per produrre energia elettrica. Questa tecnologia amplia enormemente le possibilità di utilizzo della geotermia.

Sistemi avanzati (EGS, HDR, AGS / Closed Loop)
Nuove soluzioni ingegneristiche che consentono di sfruttare risorse geotermiche anche in zone prive di fluidi naturali. Tra queste: sistemi geotermici migliorati (EGS), rocce calde secche (HDR) e circuiti chiusi (AGS). Tecnologie promettenti per il futuro della geotermia globale.

Pompe di calore geotermiche
La forma più diffusa di geotermia a bassa entalpia: utilizzano il calore costante del sottosuolo per riscaldare e raffrescare edifici. Una soluzione efficiente e sostenibile per il comfort domestico e urbano.