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Descrizione del progetto

Il cosiddetto programma “Deep Heat Mining” di Basilea era un innovativo progetto di ricerca svizzero nel settore delle energie rinnovabili che prevedeva la costruzione di un impianto pilota per una centrale elettrica geotermica di tipo EGS (“Enhanced Geothermal System”, geotermia petrotermale). Secondo questo sistema, il liquido freddo – nella maggior parte dei casi acqua – viene pompato negli strati profondi della crosta terrestre, si riscalda e quindi riportato in superficie, dove viene utilizzato per produrre calore ed energia elettrica.

Il progetto mirava a permettere a medio termine la produzione di energia pulita. Tra gli obiettivi vi erano anche lo sfruttamento delle risorse energetiche locali e la riduzione delle importazioni di energia. A Basilea doveva essere realizzato un impianto pilota in grado di produrre, senza emissioni di CO2 né di scarti, sei megawatt di elettricità e 17 megawatt di calore, vale a dire il fabbisogno di energia elettrica di circa 10’000 economie domestiche e il fabbisogno di calore di 2700 economie domestiche. Il progetto prevedeva perforazioni a una profondità di 5000 metri, dove è possibile sfruttare temperature di 200 gradi Celsius.

Il sito scelto per accogliere la futura centrale elettrica geotermica era situato nella proprietà della IWB di Kleinhüningen. Da lì, il calore ricavato avrebbe potuto essere facilmente distribuito attraverso la ben sviluppata rete di teleriscaldamento cittadina. Durante i mesi estivi, quando il fabbisogno di riscaldamento sarebbe stato minore, la centrale elettrica avrebbe prodotto prevalentemente energia elettrica.

Il primo progetto di geotermia svizzero con produzione di energia elettrica fu lanciato a Basilea: dopo una fase esplorativa, nel dicembre 2006 era prevista per due settimane l’iniezione di acqua ad alta pressione nel basamento cristallino. L’obiettivo era quello di aumentarne la permeabilità a una profondità compresa tra 4000 e 5000 metri e quindi di realizzare una “sorgente geotermica” in cui l’acqua potesse circolare e riscaldarsi.

Il pompaggio è stato osservato da un fitto sistema di monitoraggio sismico che comprendeva tra le altre cose anche sei sismometri della Geopower Basel AG situati a profondità comprese tra 300 e 2‘700 metri che, come previsto, registrarono migliaia di microterremoti. Nella zona di Basilea il SED gestisce una fitta rete di stazioni sismiche che durante il progetto Deep Heat Mining fu nettamente intensificata. In aggiunta, il servizio sismico del land Baden Württemberg installò alcune stazioni anche sul lato tedesco. Il SED aveva accesso ai dati trasmessi da queste ultime e assunse il compito di stabilire la magnitudo dei terremoti rilevati.

Il tasso di iniezione (quantità di liquido) fu aumentata gradualmente per poi raggiungere il valore massimo nel sesto giorno. Subito dopo si verificò una scossa con una magnitudo locale di 2.6 gradi. Il tasso di iniezione fu quindi ridotto e alcune ore dopo interrotto completamente. Dopo circa cinque ore si verificò una scossa con magnitudo locale di 3.4 gradi (magnitudo-momento di 3.1). Con un’intensità pari a V, fu percepito in un’area molto estesa ma non provocò danni. Tre ulteriori scosse con magnitudo locale superiore a 3.0 furono avvertite sino al febbraio 2007. Complessivamente sono state registrate oltre 200 scosse di magnitudo 0.9 (ML) o superiore (pari a oltre 900 scosse di Mw). In seguito a questi eventi la direzione decise di sospendere il progetto, per poi abbandonarlo definitivamente nel 2009 dopo una dettagliata analisi dei rischi.

Le denunce di danni presentate riguardavano prevalentemente piccole crepe nell’intonaco degli edifici per un costo totale di 6 milioni di franchi, la maggior parte dei quali furono rimborsati.

Zeitliche Abfolge

Dall’inizio del progetto, l’attività sismica intorno al foro di trivellazione viene monitorata con l’aiuto di una rete sismica. Dai dati raccolti è emerso che nell’area sollecitata l’attività sismica è più o meno costantemente diminuita dal 2006, anno in cui è terminato il progetto. Sulla base di questi dati, il foro di trivellazione è stato nuovamente chiuso nell’aprile 2011, dopo che era stato aperto nel dicembre 2006 in seguito a una maggiore sismicità. Circa un anno dopo la chiusura dell’aprile 2011 e in particolare dalla seconda metà del 2016, l’attività sismica intorno al foro di trivellazione era di nuovo nettamente aumentata. Nel quadro di questo aumento, i microterremoti hanno assunto le tipiche caratteristiche di sciame sismico, cioè alle fasi di maggiore attività della durata di alcune settimane si sono alternati periodi più tranquilli. Sino ad ora nessuna di queste scosse è stata avvertita dalla popolazione.

Oltre all’attività sismica, in questo periodo di tempo è aumenta anche la propagazione spaziale delle scosse: il fatto che le scosse più recenti si erano verificate ai margini meridionali e settentrionali della superficie sinora interessata hanno infatti fatto presupporre un’estensione del sistema di fessure creato a suo tempo. I rilievi effettuati hanno inoltre dimostrato che, dalla chiusura del foro di trivellazione, la pressione idraulica nella sorgente (pressione interstiziale) era costantemente aumentata. Un’analisi dettagliata dei dati sismici così come la modellazione delle relazioni tra terremoto e aumento della pressione interstiziale hanno dimostrato che il lieve aumento della pressione della sorgente è già sufficiente per provocare un netto aumento della sismicità.

Nel marzo 2017 il Dipartimento della salute del Cantone di Basilea Città ha deciso, d’accordo con l’azienda Industrielle Werke Basel (IWB), di riaprire il foro di trivellazione nell’estate del 2017. Da una dettagliata analisi scientifica svolta dal SED era emerso che con molta probabilità l’attività sismica potrà essere di nuovo ridotta sul lungo periodo con l’apertura del foro di trivellazione.

Sin dall’inizio, il Servizio Sismico Svizzero (SED) con sede all’ETH di Zurigo è stato responsabile per il monitoraggio sismico indipendente della stimolazione di Basilea. I terremoti sono stati costantemente registrati da una rete sismica appositamente ampliata per questo scopo, localizzati dal SED e pubblicati nella banca dati e nelle mappe sulla pagina web dedicata al progetto. Nel caso in cui una delle scosse registrate avesse una magnitudo locale di 2.0 o superiore, il servizio sismico si occupava inoltre di informare le necessarie istanze. Il SED ha inoltre fornito alle autorità del Cantone di Basilea Città la sua consulenza tecnica durante lo studio SERIANEX [1] sul rischio sismico del progetto Deep Heat Mining. Dal maggio 2012, su incarico del Cantone, il SED ha rilevato dalla Geopower Basel AG le attività di monitoraggio sismico dell’area circostante il foro di trivellazione di Basilea. Inoltre, nel marzo 2017 il SED ha svolto per conto del Cantone di Basilea Città un’analisi sui terremoti indotti che si sono verificati in seguito all’interruzione del progetto di geotermia di Basilea.

Maggiori informazioni sul ruolo del SED nel settore del monitoraggio dei progetti di geotermia sono disponibili qui.

[1] Baisch Stefan, Carbon David, Dannwolf Uwe, Delacou Bastien, Devaux Mylène, Dunand François, Jung Reinhard, Koller Martin, Martin Christophe, S. M., & Secanell Ramon, V. R. (2009). Deep Heat Mining Basel Seismic Risk Analysis SERIANEX.