Progetto pilota "Geostorage": stoccaggio invernale di energia nel sottosuolo della città di Berna

Immagazzinare ciò che non serve al momento e poi recuperarlo quando serve: Questo è il principio dell'impianto di geostorage che il fornitore di energia bernese Energie Wasser Bern ewb vuole realizzare nel centro energetico di Forsthaus, alla periferia di Berna. Il calore in eccesso proveniente dal riciclaggio dei rifiuti sarà immagazzinato fino a 500 metri di profondità, come riserva invernale. Come funzionerà esattamente? E che ruolo avrà in futuro questo impianto di stoccaggio del calore? Energeiaplus ci ha illustrato il progetto.

In questo martedì, un camion dei rifiuti dopo l'altro consegna i rifiuti all'impianto di riciclaggio. A pochi metri di distanza si trova il sito di trivellazione, in un tratto stretto tra il centro energetico ewb e l'autostrada. Nel frattempo, la punta ha scavato fino a 500 metri di profondità. A questa profondità si trova la roccia in cui un giorno verrà immagazzinato il calore. Si tratta di strati di arenaria della cosiddetta molassa d'acqua dolce, depositi che un tempo i fiumi lasciavano qui.

Preziose scoperte geologiche

Le trivellazioni nel sottosuolo non sono prive di sorprese, nemmeno a Berna. Solo a 250 metri di profondità la trivella ha trovato la roccia arenaria desiderata. Il modello geologico lo prevedeva già per una profondità di 160-180 metri. Le perforazioni forniscono quindi anche importanti risultati geologici.

Metro per metro, i carotaggi vengono imballati in scatole di legno e conservati nel container accanto al sito di perforazione. L'esplorazione del sottosuolo fa parte del progetto ed è stata commissionata dall'Ufficio federale dell'energia. I risultati dovrebbero essere utili per ulteriori perforazioni.

A Berna c'è un'altra particolarità: Energie Wasser Bern non sta trivellando verticalmente nel terreno, ma con una leggera angolazione verso la foresta accanto al centro energetico. Il calore in eccesso del centro energetico sarà quindi immagazzinato in profondità sotto questa sezione di foresta.

Immagini dei nuclei di perforazione (frammenti di roccia e nucleo di arenaria) e dell'area boschiva

Ecco come dovrebbe funzionare il geostorage

In estate, il calore di scarto dell'impianto di incenerimento dei rifiuti, che fuoriesce inutilizzato attraverso i camini nell'aria, sarà utilizzato per riscaldare l'acqua, che sarà alimentata attraverso il pozzo centrale con un diametro di poco meno di mezzo metro. Questo calore verrà utilizzato per riscaldare l'acqua, che verrà immessa attraverso il foro centrale con un diametro di poco meno di mezzo metro. Una volta raffreddata, l'acqua torna in superficie attraverso i pozzi secondari. Il calore, invece, rimane immagazzinato nell'arenaria porosa.

In inverno, il ciclo si inverte. L'acqua fredda fluisce in profondità attraverso i pozzi secondari, viene riscaldata dalla roccia calda e risale attraverso il pozzo centrale e può così essere utilizzata per la rete di teleriscaldamento. Il sottosuolo è quindi destinato a fungere da deposito termico stagionale, un geostore.

Nell'intervista video, il responsabile del progetto ewb Urs Spring spiega l'importanza del progetto per il fornitore di energia della città di Berna.

Video urs Spring

L'impianto di geostorage è destinato a creare uno stock energetico di 12-15 gigawattora. O in altre parole: Calore per circa 1200-1500 appartamenti più grandi (4½ stanze). Se questo calore dovesse essere immagazzinato in superficie, sarebbero necessari 200-300 silos di dimensioni enormi.

Il sistema di geostorage ewb è ancora più un progetto di ricerca che un pilastro fisso per la fornitura di calore in inverno. In estate, un primo test mostrerà se il sistema può funzionare. Dopodiché si deciderà come procedere con le trivellazioni. Il Cantone ha approvato un totale di sei pozzi.

Le dichiarazioni qualitative sull'impianto di geostorage dovrebbero essere possibili entro la fine del 2023. Se tutto va secondo i piani, l'impianto di geostorage potrà essere integrato nel sistema delle centrali energetiche non prima del 2026. Energie Wasser Bern prevede che, dopo dieci anni di funzionamento, l'impianto di geostorage sarà in grado di raggiungere un'efficienza dell'80%. O per dirla in altro modo: l'80% del calore immagazzinato nel terreno potrà essere utilizzato efficacemente anche per il teleriscaldamento. Secondo ewb, si tratta di un livello di efficienza molto elevato.

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Come viene finanziato il progetto pilota?

Dei 33 milioni di franchi che ewb ha preventivato per l'impianto di geostorage, l'azienda contribuisce per il 44%. L'Ufficio federale dell'energia sovvenziona il 51% del progetto pilota. Il restante 5% dei costi è coperto dall'ecofondo della città di Berna.

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Berna non è San Gallo o Basilea

Nel caso del serbatoio geotermico, gli strati di arenaria devono essere riscaldati con acqua calda a una profondità compresa tra 200 e 500 metri. La profondità dei pozzi corrisponde a quella dei pozzi convenzionali per le sonde geotermiche.

Il progetto bernese si differenzia quindi da trivellazioni come quelle di Basilea o San Gallo, dove si parla di "geotermia profonda". Ciò significa trivellare fino a una profondità di due-cinque chilometri per estrarre il calore dal terreno.

A causa della bassa profondità dei pozzi e della diversa geologia, gli ingegneri di Berna non prevedono scosse telluriche, come invece è accaduto a San Gallo e Basilea. L'impatto delle trivellazioni viene costantemente monitorato a Berna con apparecchiature di misurazione. Come misure aggiuntive, Energie Wasser Bern applica gli standard di sicurezza della tecnologia di perforazione profonda. Oltre alla registrazione permanente di vari dati di misurazione, sono state adottate speciali precauzioni sul sito di perforazione e nelle sue vicinanze. Ad esempio, il foro di trivellazione può essere chiuso automaticamente, se necessario, e i telefoni cellulari sono vietati nelle immediate vicinanze a causa della necessaria protezione dalle esplosioni. Perché la sicurezza viene prima di tutto.

Qual è l'importanza del progetto? Perché l'Ufficio federale dell'energia sostiene il 51% dei costi? Energeiaplus lo ha chiesto a Christian Minnig. È uno specialista di energia geotermica dell'UFE:

Energeiaplus. Qual è l'importanza del progetto ewb dal punto di vista dell'Ufficio federale dell'energia?

Christian Minnig: Il progetto ewb può essere definito un progetto all'avanguardia, per quanto riguarda l'accumulo di calore ad alta temperatura in Svizzera. Inoltre, fornisce informazioni preziose sul potenziale di utilizzo dell'energia geotermica profonda. Da qui l'impegno finanziario dell'UFE, ampio e articolato.

Le conoscenze acquisite da questo progetto sono molto importanti per valutare il potenziale di moltiplicazione e di scalabilità della tecnologia di accumulo. Queste ultime sono necessarie per garantire che i costi dei progetti futuri rimangano entro le dimensioni dell'economia di mercato.

l'ewb ha stanziato 33 milioni di franchi svizzeri per il progetto. il 51% dei costi sarà coperto dall'UFE. Da quali fondi?

L'UFE sostiene vari aspetti del progetto Forsthaus con diversi fondi:

Una parte dei finanziamenti proviene dal programma Progetti pilota e dimostrativi di ricerca energetica. Perché: questi geostati ad alta temperatura possono dare un contributo significativo al bilanciamento stagionale sostenibile del sistema energetico. Finora i picchi di domanda di calore sono stati spesso coperti da caldaie a gas. La quota di gas può essere notevolmente ridotta grazie alla costruzione di impianti di accumulo di calore e rappresenta quindi un elemento importante per il raggiungimento dell'obiettivo "net-zero" e per la riduzione della dipendenza energetica dall'estero.

L'UFE ha anche concesso sussidi per l'esplorazione dell'energia geotermica. Questi contributi vengono utilizzati per la ricerca di risorse geotermiche sfruttabili per l'utilizzo diretto del calore.

I contributi vengono erogati in tranche e sono legati al raggiungimento di tappe tecniche.

Qual è il potenziale per altri geostorici di questo tipo in Svizzera? Esistono altri progetti?

Il potenziale dipende da diversi fattori. I primi progetti pionieristici forniscono una base per stimare il potenziale. Esistono diversi tipi di impianti di accumulo di calore ad alta temperatura a lungo termine. Questi impianti di accumulo supportano l'accoppiamento settoriale e sostengono il bilanciamento stagionale, a condizione che siano caricati con le eccedenze di calore di scarto inevitabile o di calore ambientale.

Quale ruolo possono svolgere questi geostorici per l'approvvigionamento invernale?

I geostrati sono una tecnologia per lo stoccaggio termico a lungo termine. Hanno il vantaggio di poter utilizzare il volume del sottosuolo e di poter recuperare rapidamente il calore. Sono quindi adatti a bilanciare i picchi invernali. L'accumulo termico a lungo termine consente di assorbire il calore residuo esistente e inevitabile e di utilizzarlo nei momenti in cui l'offerta di energia ambientale è inferiore.

Il geostorage accumula calore, ma in inverno serve più elettricità? Il geostorage può svolgere un ruolo importante?

Il geostorage consente di ridurre la quantità di fonti energetiche immagazzinabili da bruciare per fornire calore. Questo le rende disponibili per applicazioni ad alta temperatura nell'industria o per la produzione di elettricità. Se le reti di teleriscaldamento sono alimentate anche da pompe di calore, un sistema di accumulo stagionale può ridurne i tempi di funzionamento in inverno o migliorarne l'efficienza, riducendo così la domanda di elettricità, soprattutto nel periodo critico dell'inverno.

Brigitte Mader, Comunicazione, Ufficio federale dell'energia