Guida Islanda

L’ area geotermica di Nesjavellir e Hengill

GeotermiaGuida

L’ area di Hengill ad Est di Reykjavik è una delle zone termali ad alta temperatura più grandi in Islanda.

hengill

L’area geotermale di Hengill
La Guida di Islanda.it

L’ attività geotermica è connessa con tre sistemi vulcanici presenti nella zona.
Il calore geotermico in Reykjadalur Hverageroi appartiene al sistema vulcanico più antico, il Grensdalur.
A nord di questa c’è un’ area che fu denominata in seguito Hromundartindur, che eruttò l’ ultima volta circa 1000 anni fa.
Le risorse geotermiche in Oldukelshals sono collegate con questo sito vulcanico.
Ad ovest di questi sistemi vulcanici si trova il sistema di Hengill, le fratture vulcaniche e la faglia si dirigono a sud – ovest attraverso Innstidalur, Kolvioarholl e Hveradalur ( Hot Spring Valley ), e a nord – est attraverso Nesjavellir e il Lago Pingvallavatn.
Le indagini mostrano che l’ acqua piovana che precipita sugli altipiani, a nord del Lago Thingvellir, filtrano in profondità e raggiungono la roccia madre, scavando progressivamente fino alle aree più calde, attraverso le fratture e i crepacci presenti nel sottosuolo. L’ acqua viene così a contatto con le rocce caldissime ed è costretta a ribollire in superficie attraverso le fratture e i crepacci del terreno, sotto Hengill.
Si ritiene che il flusso di acqua calda sia generato ad una profondità che va da uno a tre chilometri.
Il sistema vulcanico di Hengill ha eruttato parecchie volte dai tempi della glaciazione ad oggi.
200 anni fa, il fiume di lava Nesjahraun iniziò a fluire dalla frattura di Kyrdalur, vicino Nesjavellir, ed emerse l’ isola di Sandey dalle acque del Lago Thingvellir. Furono segnalati, sia a Nesjavellir che nei pressi del Lago Thingvellir, una serie di terremoti, circa 24.000 scosse telluriche che superavano gli 0,5° della scala Richter, monitorate nell’ aria di Hengill dal 1993 al 1997, 12.000 di queste sono stati registrati nell’ anno 1997.
Il sisma più potente di questo periodo raggiunse i 5,3° Richter nel giugno del 1998.

Attività geotermica a Nesjavellir

Nel 1926, Jon Thorlaksson, un ingegnere ( che in seguito divenne il Sindaco di Reykjavik e Primo Ministro Islandese ), fondò l’ ” Association of Chartered Engineers ” in Islanda, che chiamò ” The Reykjavik District Heating “.
Fra le altre cose, egli indicò tre vaste aree geotermiche vicino Reykjavik. Una di queste era proprio l’ area di Hengill.
Comunque egli dubitò che in quella zona si potesse ottenere una quantità di acqua calda sufficiente per scaldare gli edifici di Reykjavik. In più pensava che l’ acqua, durante il percorso fino a Reykjavik si sarebbe freddata considerevolmente, molto più che da Reykir a Mosfellssveit.
Il convogliamento dell’ acqua geotermica dell’ area di Hengill è stato quindi valutato e discusso per lungo tempo.
Nel 1948 il Consiglio Comunale di Reykjavik, approvò il piano di ricerche che riguardava l’ area di Hengill ( 50 km quadrati ).
In collaborazione con il Ministero delle Comunicazioni e la città sede di mercato Hafnarfjorour, l’ area fu soggetta a studi e ricerche dal 1947 al 1949.
Comunque fu solo nel 1965 che a Nesjavellir ripresero ulteriori ricerche, e furono eseguite trivellazioni e carotaggi del sottosuolo. Queste proseguirono, con parecchie pause, fino al 1986.
L’ attività geotermica più potente è nella zona sud dell’ area di Nesjavellir, e questa divenne il punto focale delle ricerche.
Fu anche provata la distribuzione dell’ attività geotermica ad una profondità di 1 – 2 km ad est, ovest e nord e si raggiunsero risultati soddisfacenti anche nei dintorni dell’ area.
I risultati di queste analisi possono essere riassunti in un modello di sistema geotermico, che mostra un susseguirsi di acqua calda che ribolle e che si genera dal sottosuolo di Hengill lungo la dorsale di Kyrdalur fino a Nesjavellir.
Tra la dorsale di Kyrdalur e Koldulaugagil il calore geotermico si genera ad una profondità di uno o due chilometri, ma ad ovest della dorsale di Kyrdalur, l’ acqua calda si trova molto più in profondità.

Strati geologici e falde acquifere

A causa della forte attività vulcanica, gli strati di roccia sotto Nesjavellir sono relativamente giovani.
Nei 50 metri più superficiali, le rocce hyaloclastiche sono predominanti, ma al di sotto, le rocce sono di lava basaltica.
Le intrusioni di rocce magmatiche diventano più diffuse con l’ incremento della profondità, e ad una profondità di 1400 – 1600 metri e più, sono il tipo di roccia prevalente. Falde acquifere si trovano spesso sulla superficie delle intrusioni.
C’è una faglia acquifera lungo la dorsale Kyrdalur. Non si può vedere in superficie, ma le trivellazioni mostrano chiaramente che il terreno della vallata ha ceduto.
La temperatura delle rocce è maggiore nei pressi delle fratture. Al livello del mare la temperatura è di circa 100° C.
Si ha un incremento con l’ aumentare della profondità e, a due chilometri di profondità, supera i 350° C.

Processo di convogliamento

Può essere diviso in tre fasi: raccolta e trattamento del vapore dai pozzi artesiani, il riscaldamento dell’ acqua e la produzione di energia.
Il vapore mescolato all’ acqua è convogliato attraverso una serie di tubazioni all’ impianto di separazione, dove l’ acqua è isolata dal vapore. Il vapore in eccesso e l’ acqua inutilizzata vengono incanalati in un collettore di scarico, che si trova fuori dell’ impianto di separazione. Da quest’ impianto l’ acqua e il vapore procedono lungo condutture isolate, verso il generatore ad una pressione di circa 12 bars e ad una temperatura di circa 190°.
Il vapore è convogliato in due turbine dove si genera l’ elettricità. Ogni turbina produce 30 Mwe d’ elettricità.
Nel condensatore il vapore è usato per preriscaldare l’ acqua calda ( che raggiungerà la temperatura da 4° a 60 / 70°C ).
Nella prima tubatura di scambio il calore scalda l’ acqua. L’ acqua scaldata viene poi mescolata con l’ acqua preriscaldata, prima che avvenga l’ ulteriore riscaldamento finale nel secondo tubo di scambio.
L’ acqua calda viene estratta da cinque pozzi artesiani vicino Gramelur, nei pressi del Lago di Thingvellir.
Viene pompata grazie all’ impianto termico. Da qui, viene introdotta e scaldata nel condensatore, realizzando la variazione di calore menzionata sopra. La temperatura raggiunge così gli 85 / 90° C.
L’ acqua calda viene saturata con ossigeno disciolto che corrode l’ acciaio ( ferro ) prima di essere scaldato.
Per eliminare l’ ossigeno, l’ acqua viene spedita ad un areatore, dove, portata ad ebollizione da basse pressioni, rilascia l’ ossigeno disciolto e gli altri gas dell’ acqua. Durante questo procedimento la temperatura dell’ acqua si raffredda e scende a 82 / 85° C.
Alla fine, una piccola quantità di vapore contenente gas acidi, viene mescolato con l’ acqua per eliminare le ultime tracce di ossigeno disciolto, e per abbassare il Ph dell’ acqua, in modo da scongiurare precipitazioni all’ interno del sistema di distribuzione.
Piccole quantità di idrogeno H2S assicurano che l’ ossigeno disciolto, che potrebbe depositarsi nei serbatoi d’ immagazzinamento, venga eliminato.
Inoltre, H2S conferisce all’ acqua il ” buon odore ” per cui è famosa l’ acqua che rifornisce le case di Reykjavik

Trivellazioni e convogliamento dell’ energia geotermica a Nesjavellir

A Nesjavellir le attività di trivellazione iniziarono nel 1946, sotto l’ auspicio del proprietario terriero, Oli Metusalemsson.
Fino al 1949 furono realizzati 5 pozzi, e l’ acqua ottenuta fu utilizzata per riscaldare una casa ed una serra del luogo.
Dal 1947 al 1949 furono condotte le ricerche nell’ area di Nesjavellir.
Il ” Reykjavik District Heating ” comprò Nesjavellir nel 1964 e iniziò gli scavi l’ anno seguente.
Fino al 1972 furono scavati dei pozzi, ma più tardi furono designati come fori di trivellazione sfruttabili.
I risultati furono ottimi. In media ogni pozzo forniva circa 60 MWt di energia termica, della quale circa 30 MWt erano utilizzabili. Questa energia termica era sufficiente a scaldare un distretto di 7500 persone.
Il ” Reykjavik District Heating ” ha trivellato 18 pozzi a Nesjavellir, di cui 13 sono utilizzabili.
La profondità dei pozzi varia da 1000 a 2200 metri e la temperatura supera i 380°C.
La costruzione della Centrale Termica di Nesjavellir iniziò nell’ anno 1987, ma l’ impianto fu istituito formalmente, e messo in funzione, il 29 Settembre del 1990, con la costruzione della prima piattaforma a 4 fori, che generavana circa 10 MWt, furono collegati in seguito al ciclo del sistema di produzione, dotando l’ impianto di una capacità produttiva di circa 560 litri al secondo. La seconda piattaforma dell’ impianto di convogliamento fu messa in funzione nel 1995, quando i 5 pozzi furono collegati tra loro. Successivamente l’ impianto fu ampliato con la messa in funzione di un variatore di temperatura e un areatore, e la capacità produttiva fu incrementata fino a raggiungere 840 litri al secondo. Questo corrisponde a 150 MWt di energia termica.
L’ impianto termico è progettato in modo da poter sfruttare la massima produzione di energia termica.
Sin dall’ inizio fu progettata la produzione di energia elettrica con turbine alimentate a vapore.
Nell’ ottobre del 1998, la prima turbina a vapore fu messa in funzione e la seconda un mese più tardi.
Cinque pozzi in più furono messi in collegamento, incrementando l’ impianto termico che arrivò a produrre 20 MWt con 1100 litri di acqua al secondo. Le turbine erano di 30 Mwe ognuna, in tutto quindi 60 Mwe.
Nell’ area geotermica di Nesjavellir si è valutato che si possano produrre circa 400 MWt di acqua calda.
Considerando un produzione probabile di 40 MWt, è previsto indicativamente che l’ area di Nesjavellir possa sostenersi ancora per i prossimi 30 anni. Dopo di ché, è possibile che il flusso d’ acqua non sia più sufficiente a sostenere un così grande sfruttamento.
Comunque l’ area ha una grande disponibilità di sorgenti geotermiche, ad esempio vicino Kolvioarholl e nell’ area di Olfusvatn vicino Nesjavellir. I carotaggi per le ricerche sono già iniziati.

Impatto ambientale

Per secoli, il percorso naturale dell’ acqua geotermica di Nesjavellir si è riversata da lì nei fiumi a Nesjahraun.
L’ acqua calda si può trovare nel Lago Thingvellir, soprattutto nel Varmagià in Porsteinsvik.
All’ inizio si pensò che una grande quantità di acqua che scorreva dall’ impianto termico potesse inquinare la biosfera.
Indagini più approfondite nel Lago di Thingvellir, dimostrarono però che le acque geotermiche che si riversavano nel Lago non causavano alcun danno ambientale. Si suppose quindi che l’ afflusso dell’ acqua dall’ impianto termico nel fiume di Nesjavellir non aveva effetti dannosi. Comunque, la composizione chimica dell’ acqua che scorre da sotto gli strati lavici continua ad essere monitorata attentamente.
L’ analisi più importante è data dalla presenza di sostanze come l’ idrogeno solforoso, l’ arsenico, il bario e il mercurio.
Il vapore delle aree geotermiche contiene gas disciolti che si mescolano all’ atmosfera. I principali gas inquinanti sono il biossido di carbonio ( CO2 ), che è un gas prodotto dalle serre, e l’ idrogeno solforoso ( H2S ).
Circa 750 tonnellate di biossido di carbonio vengono rilasciate nell’ aria ogni anno dall’ impianto termico di Nesjavellir.
In confronto all’ emissione causata dalla combustione di carburanti fossili o olii pesanti, l’ emissione di biossido di carbonio causato dall’ attività degli impianti geotermici è ridottissima. L’ emissione di idrogeno solforoso corrisponde ad un pò meno di 170 tonnellate l’ anno. La combustione di carburanti fossili produce emissioni di zolfo nella forma chimica di biossido di zolfo ( SO2 ) che è altamente inquinante e, tra l’ altro, può causare piogge acide.
Le emissioni dagli impianti termici, d’ altro lato, sono per lo più sotto forma di idrogeno solforoso ( H2S ) come menzionato sopra. L’ idrogeno solforoso, con il tempo può trasformarsi in biossido di zolfo, ma non ci sono prove del verificarsi di questo fenomeno chimico in Islanda. Non è stato ancora provato quale sia la sorte dell’ idrogeno solforoso. Alcuni esperti ipotizzano che l’ idrogeno solforoso si trasformi in zolfo ( S ) che, con le precipitazioni, si deposita sul terreno, dove si accumula sotto forma di sali innocui. Altri ritengono invece che si trasformi in biossido di zolfo.
I risultati delle ricerche attestano che la prima trasformazione chimica che avviene è il passaggio da, idrogeno solforoso a zolfo, nelle aree geotermiche islandesi si stanno conducendo ricerche ulteriori, concentrate su aree geotermiche e su altre aree.
Altri gas geotermici sono l’ azoto, il metano ( dalle serre ), mercurio, ammoniaca, arsenico, bario ( dannoso per la vegetazione ) e il radio. Queste sostanze comunque vengono rilasciate in così piccole concentrazioni che non possono rappresentare un pericolo per la biosfera.

Impianti di distribuzione

L’ impianto termico di Nesjavellir si trova a 177 metri sul livello del mare.
L’ acqua calda viene distribuita da lì per mezzo di un condotto di 90 centimetri di diametro in una cisterna a Hahryggur, vicino Hengill. Il punto più alto si trova a 406 metri sul livello del mare. Il primo tratto del condotto fino a Reykjavik ha 90 centimetri di diametro, poi 80 centimetri e va a rifornire una cisterna a Reynisvatn.
Queste cisterne si trovano a 140 metri sul livello del mare.
C’è una differenza di gravità tra Hahryggur e Reynisvatn, dove alcune valvole di controllo regolano il flusso attraverso il condotto di rifornimento, e mantengono costante il livello dell’ acqua nella cisterna di Hahryggur.
Dai serbatoi di Reynisvatn, le condutture si dirigono a sud, rifornendo d’ acqua le città di Kopavogur, Gardabaer, Bessastaoahreppur e Hafnarfjorour.
Le condutture da Nesjavellir a Reynisvatn sono lunghe 23 – 25 chilometri. Sono progettate per contenere e distribuire l’ acqua alla temperatura di 10 °C e possono trasportare 1870 litri al secondo. Nel primo tratto, le tubazioni trasportano 560 litri al secondo. Con questa velocità impiega meno di sette ore ad arrivare da Nesjavellir a Reynisvatnheioi, con un abbassamento della temperatura inferiore ai due gradi centigradi.
Un buon isolamento termico e una grande quantità d’ acqua, sono i fattori principali per assicurare una scarsa perdita di calore.
Nel secondo tratto il flusso aumenta a 840 litri al secondo e nel terzo tratto arriva a 1100 litri al secondo.
Maggiore è la quantità di acqua prodotta, maggiore è la velocità del flusso e minore la perdita di calore.
Nel terzo tratto la velocità si triplica e l’ acqua perde meno di 1°C.
Le tubature sono realizzate in acciaio, isolato con lana di vetro ricoperta di materiali plastici e alluminio all’ esterno, dove le tubature scorrono in superficie, e con uretano ricoperto di materiale plastico, lì dove le condutture passano sotto terra.
Come indicazione del valore di isolamento delle condutture si può dire che, dove le tubazioni scorrono sulla superficie, la neve non si scioglie. Per motivi pratici e per evitare l’ impatto ambientale, circa cinque chilometri di tubazioni passano sotto terra.
Inoltre in dodici postazioni, dove esso passa in superficie, è possibile oltrepassarlo senza problemi.
Queste postazioni sono ben segnalate. A causa delle variazioni climatiche, l’ acciaio nelle condutture può espandersi o contrarsi.
Quando l’ acqua ad alta temperatura scorse per la prima volta attraverso le condutture, il dilatamento nel tratto tra Nesjavellir e Grafarholt è di circa 24 metri ( nei dintorni di Reykjavik ).
Per attutire gli effetti di queste variazioni, le condutture poggiano su speciali supporti e congegni muniti di ruote.
In più, ad intervalli regolari, sono dotate di giunti ad espansione, che funzionano come delle molle.

Relazioni esterne ed ambiente

” Reykjavik Energy ” ha organizzato le aree confinanti di sua proprietà in Grafningur e Olfus, cioè Nesjavellir, Olfusvatn e Kolvioarholl.
Lì sono segnalati percorsi per escursioni a piedi e a cavallo, e sono segnalati siti archeologici e altri manufatti storicamente importanti. In totale 375 siti sono stati registrati a Nesjavellir e Olfusvatn.
Rispetto ai percorsi per le escursioni nell’ area di Hengill, due rifugi per escursionisti sono stati costruiti, Mulasel in Engydalur e Dalasel a Reykjadalur. Sono aperti a tutti.
E’ stata anche pubblicata una mappa dell’ area di Hengill, in cui sono segnalati i percorsi e i rifugi per escursionisti, nonché importanti informazioni sul sito.
Dal 1989 è in piedi un progetto di rimboschimento nelle zone soggette ad erosione e degrado, e dal 1990 un piano di riforestazione per Nesjavellir.
Sulle proprietà della ” Reykjavil Energy ” e della Città di Reykjavik in Grafningur, oltre mezzo milione di pianticelle di vari tipi sono state piantate dal 1990. Sotto l’ auspicio del ” Reykjavik Summer Youth Work Program “, gli studenti della scuola primaria piantano e curano le piante.
Sotto l’ auspicio della ” Reykjavik Energy ” gli studenti delle scuole secondarie e dell’ università hanno lavorato a diversi progetti sulle proprietà della Città di Reykjavik, nell’ area di Hengill.
Più di 2000 studenti hanno lavorato in estate, durante le vacanze scolastiche a Grafningure nell’ area di Hengill dal 1989.

Nota:
Le notizie sono state tradotte dall’opuscolo di Reykjavik Energy ” Nesjavellir Power Plant ”

Islanda.it

 

Tags: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

Lascia un commento