• Massa Marittima
• modellistica di serbatoi geotermici
• rocce calde secche
• valutazione del potenziale geotermico

Nel presente lavoro si affrontano i problemi che concorrono alla realizzazione di modelli numerici e analitici nello studio dei serbatoi geotermici.
Sono illustrati i metodi di valutazione del potenziale geotermico detti “del primo ordine”; fra questi, il metodo volumetrico è stato scelto per realizzare una valutazione di massima del contenuto energetico del sottosuolo su un’area (estesa 126 kmq) individuata come caso studio: il campo geotermico della zona di Massa Marittima (GR).
Viene illustrato anche un approccio alla valutazione di tipo statistico per la risorsa geotermica: una tecnica basato sul metodo Monte Carlo e il metodo di Parini e Riedel.
Si è cercato di simulare, con un software agli elementi finiti (FEFLOW, della WASY GmbH), il comportamento del serbatoio geotermico, presente nella zona considerata.
È stata considerata una sezione 2D verticale della zona, nella quale si sono individuate le formazioni con funzione di copertura impermeabile e di serbatoio. Il serbatoio è costituito principalmente da calcare cavernoso (probabilmente con fratturazioni) e anidriti di Burano, la copertura invece da argille a Palombini e conglomerato di Montebamboli (in parte anche da Travertini di Massa Marittima).
Queste prove hanno risentito pesantemente della carenza di dati sia sulle proprietà geologiche e termofisiche delle formazioni rocciose considerate, sia nell’impostazione delle condizioni al contorno sul dominio di calcolo.
Nelle varie fasi del lavoro, si è fatto riferimento ad un sondaggio stratigrafico effettuato da ENEL nei primi anni Novanta, il “Massa 2”, realizzato nei pressi del centro abitato di Massa Marittima e della sezione geologica considerata. I dati ricavati circa questo pozzo, tuttavia, non sono stati sufficienti a costruire un modello determinato e ben vincolato dell'acquifero locale.
Le poche condizioni al contorno hanno però permesso di riottenere dal software la situazione di serbatoio geotermico prevalentemente conduttivo e povero di fluido, almeno nei pressi del pozzo “Massa 2”.
Si illustrano i risultati di alcuni tentativi di simulazione sulla sezione 2D significativi.
Nel lavoro è affrontato uno studio sulla possibilità di sfruttamento della risorsa geotermica “secca”, ovvero del calore delle rocce calde ad elevata profondità (la zona studiata è situata al margine meridionale del campo geotermico di Larderello e interessata da un elevato valore delle temperature sotterranee).
Si è studiato il modello fisico di un dominio roccioso, al cui interno venga collocato uno scambiatore di calore a baionetta (a circa 3000 m di profondità), per asportare calore direttamente dalla roccia, supposta secca.
Lo studio è stato basato sulla discretizzazione delle equazioni integrali non lineari derivanti dai bilanci termici sul sistema fisico scambiatore-roccia. Una risoluzione basata sul “metodo delle approssimazioni successive” è stata implementata, utilizzando un software CFD (Fluent) e processando i dati in uscita in fogli di calcolo in Microsoft Excel.
La risoluzione ricorsiva delle equazioni integrali non lineari considerate, mediante il metodo delle approssimazioni successive, è stata portata a convergenza in base a un'espressione dell'errore numerico che è sostanzialmente una norma basata sugli scarti quadratici medi fra i profili di temperatura ottenuti in uscita dal calcolo.
Il modello fisico-numerico è stato validato facendo uso della soluzione di un noto problema di trasmissione del calore, usato come riferimento: una barra sepolta, a temperatura costante, immersa per tutta la sua lunghezza in un mezzo omogeneo semi-infinito a temperatura uniforme all'infinito e conducibilità termica costante. Si è utilizzato il valore della potenza prelevata in questa configurazione come riferimento per le successive simulazioni numeriche.
Si riportano gli andamenti delle isoterme nel dominio bidimensionale assialsimmetrico considerato e i valori della potenza ottenuti dallo schema numerico descritto.