GeoSmart: L’impianto dimostrativo di Spike per il controllo della silice
Nel progetto europeo GeoSmart, Spike è responsabile della progettazione e realizzazione del sistema dimostrativo dedicato alla riduzione della silice nelle salamoie geotermiche. Questo impianto permette di abbassare la temperatura di reiniezione fino a 50°C, superando uno dei limiti più significativi nell’estrazione di calore dai pozzi geotermici. La necessità di evitare la precipitazione della silice ha storicamente imposto temperature di reiniezione elevate, riducendo l’energia utile recuperabile. Il sistema sviluppato da Spike nasce proprio per controllare i fenomeni di scaling e migliorare l’efficienza complessiva degli impianti geotermici.
La configurazione dell’impianto: scaling reactor e retention tank
Il dimostratore GeoSmart si basa su un sistema a due stadi progettato per guidare e controllare, in modo distinto, i due principali meccanismi che caratterizzano la precipitazione della silice: la deposizione superficiale e la polimerizzazione in soluzione. Il primo componente è lo scaling reactor, un reattore quadrangolare da 10 m³ progettato per favorire la deposizione della silice attraverso un percorso interno obbligato, un’elevata turbolenza del flusso e un controllo del pH intorno a 8–9. Qui la silice precipita intenzionalmente sulle piastre interne, appositamente dimensionate per essere rimosse, pulite e reinstallate. Il secondo componente è il retention tank, anch’esso da 10 m³, nel quale il flusso viene mantenuto in regime laminare e il pH viene ridotto a circa 5 per favorire la polimerizzazione della silice residua e impedirne la deposizione nelle linee a valle.
Il sistema di estrazione della silice: un design unico
Una delle innovazioni principali del dimostratore è il sistema di estrazione della silice integrato nello scaling reactor. Il reattore è stato progettato con due grandi “porte a cassetto” scorrevoli, ciascuna dotata di piastre interne removibili montate su ruote che scorrono su guide interne ed esterne. Questa soluzione permette agli operatori di estrarre in modo agevole i pannelli su cui si accumula la silice, semplificando le operazioni di pulizia e recupero del materiale. La progettazione ha incluso analisi FEM per dimensionare irrigidimenti e struttura, e analisi CFD per ottimizzare il percorso del flusso e la distribuzione della turbolenza all’interno del reattore.
Materiali, rivestimenti e test di compatibilità
La scelta dei materiali è stata guidata dalla necessità di garantire resistenza alla corrosione e stabilità nelle condizioni aggressive della salamoia geotermica. Il reattore di scaling è costruito in acciaio inox AISI 304L, mentre il retention tank utilizza acciaio al carbonio SA516 Gr. 70. Entrambe le soluzioni sono state validate attraverso una campagna di test su coupon, eseguita in fluidi geotermici simulati a pH 5 e 104°C. Le analisi SEM/EDX, i test di corrosione e la profilometria ottica hanno confermato il comportamento adeguato delle leghe e l’efficacia dei rivestimenti Belzona e Sakaphen nel ridurre l’adesione della silice sulle superfici interne del sistema.
La costruzione dell’impianto e la consegna al sito dimostrativo
La costruzione dei due reattori è avvenuta nel 2022 presso le officine selezionate da Spike. Il sistema è stato completato, collaudato meccanicamente e imballato per il trasporto verso il sito dimostrativo di Zorlu Energy a Kızıldere-II, in Turchia. Il sito turco rappresenta uno dei contesti geotermici più significativi della regione, con salamoie ad alta concentrazione di silice e condizioni operative ideali per validare il sistema sviluppato da Spike.
Verso la validazione in campo e i benefici attesi
Il dimostratore GeoSmart permetterà di verificare sul campo l’efficacia del sistema nel ridurre la silice, controllare il fouling nei pozzi di reiniezione e migliorare l’efficienza complessiva dell’impianto. Le simulazioni e i test preliminari indicano che la concentrazione in uscita dal reattore può ridursi da 451 ppm a circa 265 ppm, raggiungendo un’efficienza di rimozione attesa pari al 69%. Questo risultato consentirebbe di abbassare in modo sicuro la temperatura di reiniezione, recuperare più calore e aprire la strada a un possibile utilizzo della silice recuperata in filiere industriali ad alto valore aggiunto. L’impianto costituisce uno dei principali risultati tecnologici del progetto GeoSmart e rappresenta una soluzione replicabile in altri contesti geotermici ad alta entalpia.