Toskańska dolina, w której ziemia buchała parą, zanim ktokolwiek pomyślał o prądzie

Diabelska Dolina, czyli ziemia, która sama gotuje wodę

W południowej Toskanii, w okolicach Pizy i Volterry, jest miejsce, które od wieków wygląda inaczej niż reszta regionu znanego z winnic i cyprysów. Ziemia tam dymi. Z pęknięć w skałach wydobywa się para, w kotlinach bulgocą gorące kałuże, a powietrze pachnie siarką. Miejscowi nazwali to Valle del Diavolo, Diabelską Doliną, bo trudno o lepsze określenie na krajobraz, w którym z gruntu bez przerwy unoszą się białe słupy pary.

Zjawisko nie jest wulkaniczne, mimo pozorów. To gorące skały leżące wyjątkowo blisko powierzchni podgrzewają wodę, która zamienia się w parę pod ziemią i wydostaje się przez szczeliny w nieprzepuszczalnych warstwach ilastych. Efekt bywał widowiskowy: w historii regionu zdarzały się nawet gwałtowne erupcje pary, które wybiły w gruncie kratery o średnicy sięgającej dwustu kilkudziesięciu metrów.

Rzymianie znali te tereny i korzystali z ich siarkowych źródeł do kąpieli. Legenda głosi, że krajobraz kipiących kałuż i buchającej pary zainspirował samego Dantego przy opisie piekła w Boskiej Komedii. Cokolwiek w tym prawdy, faktem jest, że długo zanim ktokolwiek pomyślał o wykorzystaniu tego ciepła do czegokolwiek praktycznego, ziemia w tej dolinie po prostu gotowała się sama, dzień w dzień, rok po roku.

Jak z gorących kałuż zrobiono fabrykę

Przełom przyszedł pod koniec XVIII wieku. W 1777 roku niemiecki chemik działający na dworze wielkiego księcia Toskanii zauważył, że wody jednego z lagoni, jak nazywano te gorące kałuże, są bogate w kwas borowy, cenny surowiec używany wtedy między innymi w farmacji i do produkcji szkliwa. To odkrycie uruchomiło łańcuch prób wydobycia boru na skalę przemysłową, początkowo dość toporny, bo wymagał palenia drewna do odparowania wody.

Prawdziwy zwrot nastąpił, gdy do gry wszedł Francesco Larderel, francuski przedsiębiorca, który w 1818 roku uruchomił przy Montecerboli pierwszy zakład przemysłowej produkcji kwasu borowego. Sęk w tym, że wycinanie lasów na opał szybko stało się nieopłacalne i nie do utrzymania. W 1827 roku Larderel wpadł więc na pomysł, żeby zamiast palić drewno, wykorzystać naturalną parę buchającą z ziemi jako źródło ciepła do odparowania wody. To był moment, w którym lokalne, uciążliwe zjawisko geologiczne zamieniło się w zasób.

Sukces przedsięwzięcia był na tyle duży, że w 1846 roku wielki książę Toskanii nadał osadzie robotniczej powstałej przy fabryce nazwę Larderello, na cześć jej założyciela. Miejscowość rosła razem z zakładem, a doświadczenie zdobyte przy okiełznaniu pary do celów przemysłowych miało się okazać kluczowe kilkadziesiąt lat później, gdy ktoś zapytał, czy tą samą parą da się napędzić coś więcej niż kocioł do odparowywania wody.

4 lipca 1904 roku: pięć żarówek, które zmieniły energetykę

Na początku XX wieku kierownictwo zakładów w Larderello objął książę Piero Ginori Conti. Miał głowę do interesów i do techniki. Zamiast tylko ulepszać produkcję kwasu borowego, zadał sobie pytanie, czy naturalna para z odwiertów może napędzić coś więcej niż wyparki. 4 lipca 1904 roku podłączył silnik parowy napędzany parą geotermalną do małej dynamo. Silnik zapalił pięć żarówek w fabrycznym biurze.

To był pierwszy na świecie udany eksperyment produkcji prądu z ciepła Ziemi, potwierdzony przez wiele niezależnych źródeł historycznych, od encyklopedii po opracowania inżynierskie. Sam moment był skromny, bo generator dawał raptem kilka kilowatów mocy, ale konsekwencje okazały się ogromne. Ginori Conti zwiększał moc instalacji w kolejnych latach, a para z odwiertów, wcześniej używana wyłącznie do wyparek, zaczęła oświetlać rezydencje i zakłady w okolicy.

Droga od eksperymentu do przemysłu nie była prosta. Para z Larderello jest silnie korozyjna, więc inżynierowie musieli opracować specjalne separatory oczyszczające ją, zanim trafiła do turbin. Mimo tych przeszkód w 1913 roku ruszyła pierwsza na świecie komercyjna elektrownia geotermalna, znana jako Larderello 1, o mocy 250 kilowatów. Zasilała lokalną kolej i okoliczne miejscowości. Włochy pozostały jedynym na świecie przemysłowym producentem prądu z geotermii aż do 1958 roku, kiedy podobną elektrownię uruchomiła Nowa Zelandia.

Co zostało z Larderello dzisiaj

Pole geotermalne Larderello działa nieprzerwanie od ponad stu lat, z przerwą na odbudowę po zniszczeniach drugiej wojny światowej. Dziś to wciąż jeden z najbardziej aktywnych geotermalnie obszarów świata, obok kalifornijskiego The Geysers. Włochy są trzecim co do wielkości producentem energii geotermalnej na świecie, a pole w Toskanii obejmuje obecnie kilkadziesiąt elektrowni, jak podaje oficjalny włoski portal promocji inwestycji, odpowiadających za około 2 procent krajowej produkcji prądu.

Para wydobywana z odwiertów w rejonie Larderello osiąga temperatury, przy których dawno przestaje być zwykłą wodą, a odwierty sięgają na tyle głęboko, by dotrzeć do gorących skał leżących wyjątkowo blisko powierzchni. To właśnie ta unikalna geologia, gorący granit tuż pod cienką warstwą osadów, sprawiła, że region stał się laboratorium, w którym cała branża geotermalna uczyła się od podstaw: jak wiercić, jak oczyszczać parę, jak budować turbiny odporne na korozję.

Muzeum Geotermii przy dawnej siedzibie zarządu w Larderello dokumentuje tę historię od pierwszych prób wydobycia kwasu borowego aż po współczesne elektrownie, a teren wciąż przyciąga turystów ciekawych krajobrazu, który bardziej przypomina powierzchnię innej planety niż typowe toskańskie wzgórza.

Ta sama zasada, inna skala: ciepło Ziemi pod polskim gruntem

Larderello to skrajny przypadek, bo tam ciepło Ziemi samo wychodzi na powierzchnię w postaci pary o temperaturze przekraczającej sto kilkadziesiąt stopni. W Polsce nie mamy takiej geologii i nikt nie zbuduje tu elektrowni na parze wydobywającej się z pęknięć w skałach. Mamy za to coś znacznie bardziej powszechnego: stabilną temperaturę gruntu kilkanaście metrów pod powierzchnią, niezależną od pogody, upału czy mrozu. Państwowy Instytut Geologiczny od lat mapuje ten potencjał, wskazując, że potencjał rozwoju geotermii niskotemperaturowej dotyczy praktycznie całego obszaru Polski, z częściowym wyłączeniem dużych aglomeracji.

To właśnie na tej zasadzie działają gruntowe pompy ciepła: nie produkują prądu z pary, ale wykorzystują stabilne ciepło gruntu do ogrzewania zimą i chłodzenia latem, korzystając z niewielkiej ilości energii elektrycznej do napędu sprężarki. Zasada fizyczna jest ta sama, co w Larderello sto lat temu: ziemia magazynuje ciepło, a człowiek szuka sposobu, żeby je sensownie wykorzystać. Tyle że skala i temperatury są zupełnie inne.

Środek lata, gdy fala upałów daje się we znaki, to dobry moment, żeby docenić tę spokojną stronę ciepła Ziemi. Instalacja gruntowa, która latem chłodzi dom niemal bez dodatkowego zużycia prądu, jesienią i zimą pracuje w drugą stronę, ogrzewając budynek. To też sezon, w którym warto zaplanować odwierty z wyprzedzeniem, bo grafik ekip wiertniczych na jesień zapełnia się szybko. Łatwo to sobie unaocznić, licząc w kalendarzu dni robocze, jakie realnie zostały do początku sezonu grzewczego.

Źródła: Larderello - Wikipedia, Italy and Geothermal Energy: a centre of excellence with historic roots, Comune di Monterotondo Marittimo - Estrazione acido borico - 1777, Gruntowe pompy ciepła – wsparcie transformacji energetycznej - PIG-PIB, Did you know… Italy is home to the oldest geothermal plant in the world? - Utah FORGE