Studio di caso
Il potenziale di energia superhot rock in Nord America
E se esistesse una fonte di energia rinnovabile onnipresente e sempre attiva, in grado di sostituire la produzione di energia da combustibili fossili e di soddisfare gran parte del futuro fabbisogno energetico mondiale? E se questa fonte energetica potesse fornire energia stabile senza problemi di variabilità? E se avesse un basso impatto sul territorio e fosse disponibile in tutto il mondo, riducendo la necessità di importare energia?
Questa fonte di energia è possibile. Si chiama energia superhot rock.
La potenza dell'energia geotermica delle rocce superhot
energia superhot rock è una fonte energetica emergente che sfrutterà enormi riserve di energia rinnovabile pompando l'acqua in profondità in rocce sotterranee calde, dove si riscalda naturalmente per poi tornare in superficie sotto forma di vapore. Il vapore potrebbe essere utilizzato per produrre elettricità senza emissioni di carbonio, idrogeno pulito e altri prodotti ad alta intensità energetica.
I sistemi geotermici tradizionali oggi in funzione funzionano solo nelle regioni in cui l'acqua calda è naturalmente presente vicino alla superficie terrestre. Al contrario, i sistemi energia superhot rock raggiungerebbero una profondità maggiore nella terra e non richiederebbero fonti d'acqua sotterranee, rendendoli praticabili in tutto il mondo. Con investimenti adeguati per superare gli ostacoli tecnologici, energia superhot rock potrebbe raggiungere una scala commerciale. Se si riuscisse a raggiungere questo obiettivo, energia superhot rock potrebbe fornire energia pulita su scala costante, senza il rischio di importazione e l'impronta di utilizzo del territorio di altre fonti energetiche.
Figura 1: Animazione di un sistema energia superhot rock

energia superhot rockl'enorme potenziale del Nord America
La prima modellazione del genere, realizzata da Clean Air Task Force e dall'Università di Twente nei Paesi Bassi, ha stimato il potenziale di energia superhot rock in tutto il mondo. Questa modellazione rappresenta stime preliminari del potenziale di roccia superhot, piuttosto che risorse confermate. Tuttavia, suggerisce che il Nord America è ben dotato di risorse di roccia superhot, come illustrato nella nostra mappa globale.i
CATFIl modello di energia superhot rock individua un potenziale su circa il 13% della superficie del Nord America - pari a oltre 3,3 milioni di chilometri quadrati - a profondità inferiori a 12,5 km (circa 8 miglia). Con un'attenzione concertata alla ricerca sulla perforazione profonda e all'innovazione tecnologica, il Nord America dovrebbe essere in grado di accedere alle rocce superhot quasi ovunque.
Solo l'1% della risorsa di roccia supercalda del Nord America ha il potenziale di fornire 7,5 terawatt di capacità energetica, che potrebbero generare oltre 62.000 terawattora (TWh) di elettricità. Sebbene questi numeri siano solo preliminari, la loro portata è enorme. Per dare una prospettiva, la città di Toronto ha consumato 23 TWh nel 2021, quindi la capacità della risorsa energia superhot rock del Nord America potrebbe teoricamente soddisfare la domanda annuale di elettricità di quasi 2.700 città aggiuntive equivalenti a Toronto.
Domanda di energia in Nord America
La domanda di energia del Nord America è destinata ad aumentare nei prossimi decenni a causa della crescita della popolazione, dell'aumento del consumo energetico pro-capite e dell'elettrificazione di ulteriori settori dell'economia. I Paesi nordamericani dovranno inoltre adottare tecnologie ad alta intensità energetica per adattarsi all'aumento delle temperature e alla siccità prolungata, allontanando il proprio settore energetico dai combustibili fossili.
Per i Paesi a basso e medio reddito (LMIC) del Nord America, l'immensa capacità di energia superhot rock potrebbe svolgere un ruolo cruciale nel promuovere lo sviluppo sostenibile. I progetti energia superhot rock possono aumentare la capacità complessiva della rete elettrica, fornendo energia più affidabile e costante a case, aziende e industrie. Un migliore accesso all'elettricità è fondamentale per lo sviluppo economico. Inoltre, lo sviluppo di progetti energia superhot rock può attrarre investimenti e competenze straniere. La collaborazione con partner internazionali può portare finanziamenti, tecnologia e conoscenze, favorendo un ambiente favorevole allo sviluppo sostenibile.
Se sfruttato appieno, il potenziale di risorse di rocce superhot del Nord America potrebbe contribuire a soddisfare la crescente domanda di energia della regione, a ridurre la povertà energetica, a stimolare la crescita economica e, eventualmente, a produrre elettricità aggiuntiva che potrebbe essere esportata sotto forma di prodotti ad alto consumo di energia elettrica o di combustibili a zero emissioni di carbonio.
Figura 2: Il potenziale di capacità totale di energia superhot rock se pienamente sviluppato nei paesi con calore disponibile in Nord America


Vantaggi per l'ambiente e la salute
L'insieme dei Contributi Nazionali Determinati (NDC ) previsti dall'Accordo di Parigi per tutti i Paesi nordamericani che dispongono di significative risorse energia superhot rock ii mirano a ridurre le emissioni di oltre 43.000 megatonnellate di CO2eq all'anno entro il 2030. La dotazione di energia superhot rock del Nord America potrebbe sostituire le fonti energetiche di origine fossile e le relative emissioni di carbonio. Anche se è improbabile che energia superhot rock raggiunga la scala commerciale in tempo per sostenere gli obiettivi climatici del 2030, ha il potenziale per consentire lo sviluppo di energia a basse emissioni di carbonio nel corso del tempo. energia superhot rock offrirebbe anche benefici per la qualità dell'aria e la salute, riducendo gli ossidi di azoto, il biossido di zolfo, il particolato e altri inquinanti tossici associati alla combustione dei combustibili fossili. Inoltre, l'eccesso di energia superhot rock potrebbe aiutare il Nord America a produrre combustibili a zero emissioni di carbonio per la decarbonizzazione dei settori industriali e dei trasporti.
Sfruttare le competenze del sottosuolo
Il Nord America è rinomato per la sua esperienza e le sue infrastrutture nel sottosuolo e le compagnie petrolifere e del gas del continente sono ben pronte a sostenere le rocce superhot sia sul territorio nazionale che all'estero. Esse possiedono una profonda esperienza in molte delle aree tecniche necessarie per distribuire rapidamente il sito energia superhot rock e una flotta di risorse internazionali, come impianti di perforazione e partner contrattuali, che potrebbero farlo su scala globale. Molti degli elettricisti, meccanici, geoscienziati e altri che attualmente lavorano nel settore petrolifero e del gas del continente potrebbero trovare un impiego simile nell'industria delle rocce superhot, consentendo un percorso occupazionale a zero emissioni di carbonio. Nel frattempo, un programma intensivo di trivellazione e sviluppo delle risorse da parte di consorzi ben finanziati che includano operatori del settore petrolifero e del gas in tutta la regione potrebbe fornire le conoscenze e l'innovazione necessarie per sviluppare e commercializzare rapidamente energia superhot rock.
Consentire una rete affidabile ed efficiente
energia superhot rock è disponibile 24 ore su 24, con la pioggia o con il sole. Un sistema elettrico privo di questo tipo di energia stabile richiede la costruzione di una capacità di generazione e trasmissione in eccesso per garantire che sia sempre sufficiente a soddisfare la domanda. Ad esempio, un recente studio condotto in California ha rilevato che un sistema energetico che includa energia pulita e costante richiederebbe un terzo della nuova trasmissione rispetto a un sistema privo di queste risorse. Infine, il profilo di produzione 24 ore su 24, 7 giorni su 7, di energia superhot rock consente di utilizzare meglio l'infrastruttura di rete esistente, funzionando in modo affidabile e costante, riducendo la dipendenza dallo spostamento della domanda e dalla costosa generazione di riserva.
Uso efficiente del territorio
energia superhot rock è una risorsa estremamente densa di energia, quindi il suo fabbisogno di terreno sarà eccezionalmente basso. Si stima che la produzione di 1 GW di energia superhot rock richieda circa 12 km2 (7 km2) di terreno, rispetto a circa 160 km2 (100 km2) di terreno per il gas naturale, 180 km2 (110 km2) per il solare, 520 km2 (325 km2) per l'eolico offshore e 14.000 km2 (8.700 km2) per la biomassa.iii

Quanto costerà?
Secondo una modellazione preliminare, l'elettricità prodotta da risorse mature di energia superhot rock potrebbe essere competitiva con le fonti di energia convenzionali, con un prezzo potenzialmente inferiore a 25-40 dollari (USD) per MWh su una media globale.iv I costi iniziali saranno più elevati per i progetti di prima generazione, ma è probabile che diminuiscano progressivamente, così come sono diminuiti i costi dei progetti non convenzionali di gas di scisto, solare ed eolico dopo la commercializzazione.
Figura 3: Un grafico illustrativo mostra come l'elettricità prodotta dalla roccia superhot dovrebbe essere competitiva per gli impianti Nth-of-a-kind (NOAK) sulla base del costo livellato stimato dell'elettricità dopo la piena commercializzazione.

Con i giusti finanziamenti e il sostegno politico, energia superhot rock potrebbe svilupparsi al massimo delle sue potenzialità, creando energia rinnovabile in abbondanza in tutto il mondo.
Per saperne di più sulle innovazioni politiche e tecnologiche necessarie per realizzare il potenziale rivoluzionario di energia superhot rock, visitate il nostro sito web. Per saperne di più sui risultati della ricerca sulla mappatura del calore di CATF, visitate il nostro sito web. Per richieste di informazioni, contattare [email protected].
Note finali
i. Metodologia in arrivo
ii. Canada, Costa Rica, El Salvador, Guatemala, Honduras, Messico, Nicaragua e Stati Uniti.
iii. Stime di utilizzo del suolo per energia superhot rock da LucidCatalyst e Hotrock Research Organization. (2023). A Preliminary Techno-Economic Model of energia superhot rock. https://www.catf.us/resource/preliminary-techno-economic-model-superhot-rock-energy/. Stime sull'uso del suolo per tutte le altre fonti energetiche da Lovering, Jessica, Swain, Marian, Blomqvist, Linus, & Hernandez, Rebecca R. (2022). "Land-use intensity of electricity production and tomorrow's energy landscape". PLoS ONE 17(7): e0270155. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0270155
iv. Gli scenari di costo sono stati sviluppati utilizzando il modello tecnoeconomico SHR di CATF(Herter, 2023). È importante capire che il rischio o la restrizione idrica non sono stati considerati. Inoltre, il rapporto LCOE ipotizza le innovazioni ingegneristiche nella perforazione profonda, nella creazione del giacimento, nella costruzione dei pozzi e negli strumenti di perforazione necessari per consentire lo sviluppo commerciale di un progetto geotermico in roccia superhot. Queste stime dei costi non rappresentano i costi probabili per gliimpiantidi roccia superhot di prima generazione. Piuttosto, il rapporto stima i costi per il nonoimpianto del genere. Inoltre, il rapporto considera le condotte operative e le conoscenze presenti negli Stati Uniti. I numeri non sono stati aggiustati per tener conto delle distorsioni regionali dei costi.
Lo stato futuro delle rocce superhot:
I passi fondamentali per il successo

Investimenti pubblici e privati
Per aiutare energia superhot rock a raggiungere il suo pieno potenziale sono necessari investimenti sia pubblici che privati. Saranno necessarie le risorse dei governi, dell'industria geotermica, delle istituzioni accademiche, dell'industria del petrolio e del gas e delle aziende tecnologiche.

Investimenti governativi
I primi investimenti governativi possono accelerare il processo di commercializzazione fornendo incentivi per le campagne di perforazione, finanziando la ricerca e lo sviluppo nelle fasi iniziali per "de-rischiare" le rocce superhot nel settore pubblico e privato, finanziando progetti pilota e rafforzando la cooperazione tra progetti internazionali.

Regime normativo
Sono necessarie nuove politiche per garantire che lo sviluppo di energia superhot rock sia sicuro ed efficiente. Sono inoltre necessari quadri istituzionali per fornire le risorse necessarie allo sviluppo e alla scalabilità a livello globale.
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