L’impianto Puna Geothermal Venture, l’unico impianto geotermico delle Hawaii, sta riaprendo sulla Big Island dopo due anni di chiusura. Essendo lo stato più dipendente dal petrolio della nazione, le Hawaii sono impegnate a eliminare gradualmente i combustibili fossili a favore delle fonti di energia rinnovabili. La riapertura dell’impianto geotermico di Puna, anche se è stato oggetto di controversie, ha il potenziale per aiutare le Hawaii a muoversi verso un futuro più pulito e meno dipendente dai combustibili fossili.
Come funziona la geotermia alle Hawaii
Le centrali geotermiche usano il vapore per produrre elettricità. Il vapore proviene da serbatoi di acqua calda che si trovano alcuni chilometri o più sotto la superficie terrestre. L’energia geotermica è stata usata principalmente per produrre elettricità sull’isola di Hawai’i (la Big Island) perforando pozzi di oltre 5.000 piedi in punti caldi geologici lungo una zona di frattura del vulcano Kīlauea. I pozzi attingono a zone dove si trova fluido ad alta temperatura con sufficiente pressione e permeabilità della roccia. La presenza di questi pozzi crea cambiamenti di pressione che costringono il vapore contenente solfuro di idrogeno tossico e salamoia (acqua che trasporta silice e metalli pesanti) a salire verso la testa del pozzo. Dalla testa del pozzo, il vapore alimenta direttamente le turbine o riscalda un fluido secondario, il pentano, che fa funzionare le turbine, viene raffreddato e poi riscaldato di nuovo. Dopo che il vapore è stato utilizzato dall’impianto, viene smaltito con la salamoia o rilasciando in “stagni” in superficie o reiniettandolo nel sottosuolo attraverso pozzi di iniezione.
Sviluppo geotermico controverso nelle Hawaii
Nel 1973, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e la Fondazione Nazionale della Scienza assistettero lo stato delle Hawaii con sovvenzioni per finanziare la ricerca geotermica sulla Big Island. La ricerca ha portato allo sviluppo del primo pozzo geotermico commerciale delle Hawaii, chiamato Hawai’i Geothermal Project-Abbott (HGP-A). Le trivellazioni sono iniziate senza studi di impatto ambientale o un periodo di partecipazione pubblica.
Per oltre dieci anni, il pozzo e la centrale elettrica associata hanno funzionato senza un’adeguata tecnologia di abbattimento dell’inquinamento o una supervisione normativa da parte dello stato o del governo federale. Il vapore e la salamoia sono stati smaltiti in fosse non rivestite e l’idrogeno solforato è stato rilasciato nei quartieri vicini durante le regolari pulizie del pozzo e gli incidenti. Nel 1989, i residenti locali hanno presentato una petizione all’Agenzia della Protezione Civile della contea e al Dipartimento di Pianificazione chiedendo che il permesso di HGP-A fosse revocato. La petizione citava un totale di quattordici giorni durante i tre mesi precedenti in cui il sistema di abbattimento dell’idrogeno solforato aveva fallito, permettendo al mortale gas di idrogeno solforato di fuoriuscire nell’aria. Persuaso da queste lamentele e da un’altra grande perdita, il Dipartimento di Pianificazione ha emesso un “piano di azione immediata” per mantenere HGP-A in funzione solo fino a quando l’impianto Puna Geothermal Venture (PGV) di nuova costruzione fosse funzionale.
La Puna Geothermal Venture iniziò nel 1980 come una joint venture per sviluppare energia geotermica su un terreno di 500 acri a 21 miglia a sud-est di Hilo, Hawaii. Nel 1986, PGV si assicurò un contratto con Hawaiian Electric Industries (HELCO), il più grande fornitore di elettricità nello stato delle Hawaii, per fornire 25 megawatt (MW) di elettricità entro il 1993. PGV fu acquistata da Ormat Energy Systems, Inc. (Ormat) nel 1989, che ri-progettò la centrale elettrica proposta da PGV per includere turbine diverse e un sistema di raffreddamento diverso che sostenevano avrebbe portato a zero emissioni e operato a un livello di rumore drasticamente inferiore rispetto al fallito HGP-A. Mentre PGV non ha avuto successo nel prevenire le perdite di gas, hanno avuto operazioni più pulite di HGP-A.
PGV aveva una capacità di generazione di 25 MW quando ha aperto nel 1993, che è stata ampliata a 30 MW nel 1995 e 38 MW nel 2012. Nel 2017, PGV forniva il 31% dell’elettricità sulla Big Island (non l’intera catena di isole hawaiane). Con il 57% dell’energia dell’isola proveniente da fonti rinnovabili come il solare, il vento e il geotermico, PGV era responsabile di più della metà di tutta l’energia rinnovabile generata sull’isola. Mark Glick, uno specialista in politica energetica e innovazione presso l’Hawaii Natural Energy Institute, ha chiamato PGV “l’ancora del carico di rinnovabili per la Big Island”.
Chiusura del PGV
Il 3 maggio 2018 è iniziata l’eruzione vulcanica di Puna inferiore nella East Rift Zone del Kilauea. Fontane di lava, colate di lava e gas vulcanici sono stati preceduti da terremoti e deformazioni del suolo. PGV, preoccupata per possibili rilasci di gas idrogeno solforato tossico ed esplosioni nell’impianto, ha iniziato a spegnere le attrezzature e a rimuovere i 60.000 galloni di pentano altamente infiammabile.
Gli undici pozzi sono stati stabilizzati con acqua fredda e poi sigillati con tappi metallici. Flussi di lava si sono avvicinati a molti dei pozzi tappati il 27 maggio e ne hanno coperto completamente due. Il 30 maggio, una sottostazione e un terzo pozzo sono stati coperti dalla lava. PGV ha successivamente chiuso e i generatori alimentati da combustibili fossili sono stati messi in linea per evitare che la Big Island perdesse potenza.
Andando avanti
Con la chiusura di PGV nel 2018, la Big Island da allora sta bruciando “combustibile residuo” composto dagli avanzi oleosi del processo di raffinazione. I piani per riprendere la produzione di energia geotermica entro la fine del 2019 sono stati ritardati da problemi di permessi che hanno spinto indietro le aspettative. Con ulteriori problemi legati alla pandemia COVID-19, PGV è stata costretta a spostare la riapertura alla fine di settembre 2020.
Ormat, il proprietario di PGV, ha utilizzato il tempo per sviluppare ulteriormente la struttura e iniziare un processo di espansione. Hanno riferito il mese scorso che due nuovi pozzi di produzione sono stati perforati e che altri lavori di perforazione continueranno.
PGV ha anche avuto a che fare con gruppi ambientalisti preoccupati per gli incidenti relativi al solfuro di idrogeno. All’inizio di settembre, il Dipartimento della terra e delle risorse naturali dello stato ha negato una richiesta di revisione ambientale da parte del Pele Defense Fund, un gruppo di difesa delle pratiche tradizionali hawaiane. Secondo il direttore sanitario dello Stato, Bruce Anderson, il Dipartimento della Salute delle Hawaii ha dato “uno sguardo duro a tutti i fattori ambientali” e ha determinato che una nuova o ulteriore revisione non era necessaria per la riapertura dell’impianto.
Il 23 settembre il direttore senior delPGV Mike Kaleikini ha dichiarato che l’impianto prevede di mettere inizialmente in linea la sua unità più piccola, che produce 3 MW di potenza. La produzione di energia dovrebbe gradualmente aumentare fino a 29 MW di potenza entro la fine del 2020. L’azienda intende anche espandere la capacità di 38 MW dell’impianto di 8 MW nel 2022.
La rilevanza della geotermia alle Hawaii
La riapertura dell’impianto aiuta a rimettere le Hawaii sulla buona strada per gli obiettivi stabiliti nella Hawai’i Clean Energy Initiative (HCEI) del 2008, una partnership tra lo Stato delle Hawaii e il Dipartimento federale dell’energia degli Stati Uniti. La HCEI è un tentativo di ridurre la dipendenza dello stato dal petrolio e da altri combustibili fossili per la produzione di energia. La sua forte dipendenza dal petrolio importato e le reti isolate delle isole contribuiscono al fatto che le Hawaii hanno il più alto prezzo medio dell’elettricità al dettaglio per tutti i settori di qualsiasi stato della nazione.
L’obiettivo generale iniziale di HCEI era un’economia di energia pulita al 70% entro il 2030, contando sia le risorse rinnovabili che i guadagni di efficienza. Nel 2015, lo standard di portafoglio rinnovabile dello stato (RPS) è stato modificato per rendere le Hawaii il primo stato a fissare una scadenza legalmente richiesta di ottenere il 100% della sua elettricità da fonti rinnovabili entro il 2045. Le dichiarazioni politiche dell’HCEI sottolineano quanto segue: minimizzare la dipendenza dal petrolio, implementare le risorse rinnovabili che hanno un minore contenuto di gas serra, massimizzare la quantità di energia derivata dalle risorse indigene, e perseguire misure di efficienza energetica che siano efficaci dal punto di vista dei costi.
Anche se le Hawaii sono ancora fortemente dipendenti dai combustibili fossili, l’abbondanza di fonti di energia rinnovabile che le isole vantano dà allo stato un grande potenziale di energia rinnovabile. Le energie rinnovabili forniscono attualmente il 19% della produzione di elettricità delle Hawaii. Le fonti primarie di energia rinnovabile sono il solare, il vento, la biomassa e il geotermico.
- Solare: L’energia solare totale delle Hawaii fornisce più della metà della generazione rinnovabile totale dello stato, principalmente a causa della crescita della generazione solare fotovoltaica (PV) su piccola scala, situata dal cliente, che è quasi raddoppiata dal 2014. Come parte dell’impegno delle Hawaii verso il suo obiettivo del 100% di energia rinnovabile, le norme edilizie statali richiedono che tutte le nuove case monofamiliari abbiano scaldabagni solari.
- Eolico: L’energia eolica genera quasi il 26% dell’elettricità rinnovabile dello stato, con 120 turbine eoliche sparse in tutta la catena di isole. Diversi progetti eolici offshore sono stati proposti per le acque federali intorno a Oahu, e l’U.S. Bureau of Ocean Energy Management ha cercato ulteriori candidature di aziende interessate a locazioni commerciali di energia eolica offshore.
- Biomassa: La biomassa rappresenta circa il 13% della generazione rinnovabile totale dello stato. La biomassa, che consiste principalmente di rifiuti agricoli come la bagassa della canna da zucchero, è stata a lungo usata nelle Hawaii rurali per generare calore ed elettricità. Con la chiusura di molte piantagioni di zucchero, questa fonte è diminuita, ma la biomassa ha ancora un ruolo importante nella produzione di energia rinnovabile per le Hawaii. La Campbell Industrial Park Generating Station da 120 MW, che è entrata in servizio a O’ahu nel 2010, è considerata il più grande generatore commerciale di elettricità al mondo alimentato esclusivamente con biodiesel.
- Geotermico: Le Hawaii sono uno dei sette stati con generazione di elettricità su scala industriale da risorse geotermiche, che fornisce circa il 5% delle forniture di elettricità rinnovabile dello stato.
Mentre la perdita di PGV porta solo a un calo del 5% della generazione di energia rinnovabile delle Hawaii (per tutta la catena di isole, non solo per la Big Island), ha anche impedito l’ulteriore sviluppo dell’energia geotermica. Prima di chiudere nel 2018, PGV generava 38 MW di elettricità. Una ricerca fatta dall’Hawai’i State Energy Office nel 2016 suggerisce che ci possono essere più di 1.000 MW di riserve geotermiche sulla Big Island, che sarebbero sufficienti per alimentare collettivamente Maui, la Big Island e circa un quarto di O’ahu.
La riapertura di PGV ha il potenziale per aiutare le Hawaii a muoversi verso un futuro più pulito e meno dipendente dai combustibili fossili. L’energia solare ed eolica sono le maggiori fonti di energia rinnovabile per lo stato, ma la geotermia gioca un ruolo vitale nell’implementazione della Hawai’i Clean Energy Initiative. È essenziale che le Hawaii continuino a investire e a dare la priorità alle fonti di energia pulita per raggiungere l’obiettivo dello stato di avere il 100% di elettricità rinnovabile entro il 2045.