Come il Kenya sta aiutando i suoi vicini a sviluppare l'energia geotermica.

La polverosa città di Naivasha si trova all'interno della Grande Valle del Rift, dove il continente africano viene diviso in due. A circa 90 chilometri a nord-ovest della capitale del Kenya, Nairobi, Naivasha accoglie ogni anno gruppi di turisti che si dirigono al Parco Nazionale di Hell's Gate. Le forze che stanno separando la placca tettonica africana hanno modellato le scogliere ripide, le valli profonde e le colline ondulate della zona - un paesaggio accidentato che ha ispirato lo sfondo de "Il Re Leone" della Disney.

Queste forze hanno anche reso Naivasha la frontiera dell'industria del geotermico del Kenya.

Il primo pozzo geotermico del paese è stato perforato lì negli anni '50. Nel 1981, il Kenya ha avuto la sua prima centrale geotermica, sfruttando una risorsa rinnovabile che attinge al calore generato in profondità all'interno della Terra. Oggi, il progetto geotermico di Olkaria di Naivasha, insieme a una piccola struttura in un altro sito, è in grado di generare 963 megawatt di elettricità quando funziona a pieno regime.

Alla fine dell'anno scorso, il Kenya si classificava settimo nella lista dei paesi leader nel settore dell'energia geotermica nel mondo. Il geotermico rappresenta il 47 percento della produzione totale di energia del paese - una percentuale in crescita. L'unico altro produttore di energia geotermica in Africa, l'Etiopia, ha iniziato la produzione nel 1998 e ha una capacità installata di soli 7,5 megawatt.

Ma l'interesse regionale sta crescendo, soprattutto mentre l'Africa lavora per raggiungere l'accesso universale all'energia entro il 2030, in conformità con gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite. Circa il 43 percento della popolazione del continente, pari a circa 600 milioni di persone, non ha accesso all'elettricità. Un'analisi del 2021 di Dalberg, una società di consulenza in partnership con l'ONU, ha mostrato che vi è un potenziale sufficiente di energia rinnovabile per soddisfare le esigenze energetiche dell'Africa anche in futuro, sebbene i costi iniziali sarebbero più alti rispetto all'uso dei combustibili fossili per soddisfare quelle esigenze energetiche.

Se i paesi africani perseguissero l'energia rinnovabile per raggiungere i loro obiettivi in materia di elettricità, il costo iniziale sarebbe di 1,5 trilioni di dollari, circa il 50 percento in più rispetto all'1 trilione di dollari richiesto dai combustibili fossili, afferma James Mwangi, ex membro di Dalberg e fondatore del gruppo Climate Action Platform for Africa. Ma grazie ai costi di esercizio e manutenzione più bassi, le energie rinnovabili alla fine ripagano. In uno scenario dell'analisi di Dalberg, un futuro incentrato sulle energie rinnovabili impiegherebbe circa 13 anni per raggiungere il pareggio con uno in cui si utilizzano ancora pesantemente i combustibili fossili.

Con la via delle energie rinnovabili, dice Mwangi, "l'Africa potrebbe raggiungere l'accesso universale all'energia molto più velocemente e alla fine avere i costi energetici più bassi al mondo". La natura localizzata delle fonti rinnovabili, rispetto ai combustibili fossili spesso importati, potrebbe anche migliorare la sicurezza energetica e l'indipendenza.

In Africa orientale, l'energia geotermica è un'opzione allettante. È abbondante grazie al Sistema della Grande Fossa del Rift dell'Africa orientale, che porta calore verso la superficie. Come altre energie rinnovabili come l'energia eolica e solare, il geotermico non emette diossido di carbonio. E presenta benefici aggiuntivi. "Il geotermico è affidabile," dice Anna Mwangi, geofisica senior presso la Kenya Electricity Generating Company, o KenGen, l'ente governativo che gestisce Olkaria (e non è parente di James Mwangi). Le fonti geotermiche sono disponibili giorno e notte e non dipendono dal sole, dal vento o dalla pioggia. Quindi l'energia geotermica potrebbe essere più resiliente ai cambiamenti climatici rispetto ad altre energie rinnovabili.

Ma l'istituzione di impianti geotermici richiede più denaro e competenze specializzate rispetto ad altre energie rinnovabili. E come qualsiasi progetto di sviluppo, può comportare costi sociali, come lo spostamento delle persone dalle loro terre.

Considerata la sua esperienza di lunga data, il Kenya sta ora assistendo i suoi vicini. "Offriamo supporto tecnico ai paesi della regione, come modo per aiutarli a sviluppare il loro potenziale geotermico," dice Anna Mwangi. La KenGen ha già perforato numerosi pozzi geotermici in Etiopia e Gibuti.

A livello globale, le risorse geotermiche sono spesso trovate lungo i confini delle placche tettoniche, come attorno all'Oceano Pacifico nell'Anello di Fuoco. In Africa, una quantità abbondante di risorse geotermiche esiste dove si sta formando un nuovo confine: il Sistema della Grande Fossa del Rift dell'Africa orientale. L'inizio esatto del sistema non è chiaramente definito; ha origine nella penisola arabica prima di dirigersi verso sud lungo il Mar Rosso e nel Gibuti. Mentre si dirige verso sud in Africa, la zona di frattura si divide in due bracci: il braccio orientale termina al confine tra Kenya e Tanzania, mentre il braccio occidentale prosegue più a sud, percorrendo 6.400 chilometri attraverso più di 10 paesi prima di terminare in Mozambico.

Per milioni di anni, la placca africana è stata tirata in direzioni opposte, a un tasso di alcuni centimetri all'anno. Alla fine, questo stiramento dividerà l'Africa in due continenti separati e creerà due placche tettoniche, la Placca Nubiana ad ovest e la Placca Somala ad est.

Lo stretching causa anche la formazione di magma in diversi punti lungo il sistema della faglia. Uno di questi luoghi è Olkaria a Naivasha. Sotto la superficie, la roccia fusa riscalda le acque sotterranee. Pozzi portano quest'acqua calda e vapore in superficie. Quando sfruttato ad alta pressione per azionare turbine, il vapore genera elettricità. L'acqua calda viene quindi reiniettata nel terreno per ricaricare la riserva sotterranea di acqua.

Non esiste una stima complessiva di quanta energia totale l'Africa Orientale potrebbe ricavare dalle fonti geotermiche. Ma gli esperti stimano che il Kenya e l'Etiopia potrebbero generare ciascuno 10.000 megawatt. Questo è circa tre volte la capacità totale installata di elettricità del Kenya e il doppio dell'Etiopia.

La capacità totale installata a livello mondiale per la generazione di elettricità da energia geotermica è di 16.000 megawatt. Nel 2022, il Kenya si è classificato al settimo posto nella lista dei paesi geotermici di punta. Fonte: ThinkGeoEnergy Research 2023

Stati Uniti: 3.794 Indonesia: 2.356 Filippine: 1.935 Turchia: 1.682 Nuova Zelanda: 1.037 Messico: 963 Kenya: 944 *Italia: 944 Islanda: 754 Giappone: 621

*Il conteggio di ThinkGeoEnergy della capacità installata del Kenya, fino a gennaio 2023, differisce leggermente da quello di KenGen.

Per ora, è principalmente il Kenya, uno dei player energetici geotermici in più rapida crescita al mondo, che ha sfruttato questo calore profondo. Oltre a Olkaria, c'è un piccolo sito vicino al campo geotermico di Eburru che può generare 2,4 megawatt di elettricità. Più a nord, è prevista l'apertura quest'anno di una centrale elettrica da 35 megawatt presso il campo geotermico di Menengai, con un'altra in fase di sviluppo.

Un'impostazione verso l'energia geotermica negli ultimi anni è avvenuta mentre le siccità hanno ridotto alcune delle fonti di energia idroelettrica del Kenya. Con la proiezione di piogge e temperature sempre più erratiche ed estreme a causa dei cambiamenti climatici, l'energia geotermica potrebbe essere l'opzione più affidabile, afferma Anna Mwangi.

Le centrali geotermiche possono funzionare alla massima potenza fino al 90 percento del tempo, tenendo conto delle interruzioni per manutenzione, afferma François Le Scornet, presidente e consulente senior per l'intelligence di mercato presso Carbonexit Consulting in Francia. Questo è paragonabile a una centrale nucleare e circa due volte più affidabile di una centrale a combustibili fossili o un parco eolico (e quattro volte migliore di un impianto solare). Infatti, con l'aumento dell'energia geotermica, gli spegnimenti di corrente in Kenya sono diminuiti, secondo un rapporto pubblicato a febbraio dall'Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili e l'Associazione Geotermica Internazionale.

L'acqua bollente e il vapore che fuoriescono da un pozzo geotermico possono fare più che generare elettricità; possono essere anche una fonte diretta di riscaldamento. Ad esempio, la fattoria di fiori di Oserian vicino a Naivasha fa passare l'acqua per riscaldare una serra di notte. Il calore asciuga l'aria per impedire che la muffa rovini le rose, le garofani e altri fiori destinati a mazzi di fiori in tutto il mondo. A Olkaria, i turisti che hanno bisogno di relax dopo una lunga giornata di esplorazione di Hell's Gate possono fare il bagno nella spa geotermica vicino alla centrale elettrica.

È necessaria una squadra di specialisti per determinare la idoneità di un sito per l'esplorazione delle risorse geotermiche. Almeno è necessaria la presenza di acque sotterranee, alte temperature - spesso intorno o sopra i 150° Celsius - e rocce permeabili che consentano all'acqua e al vapore riscaldati di fluire nei pozzi di produzione, afferma Mohamed Abdel Zaher, geofisico presso l'Istituto Nazionale di Ricerca di Astronomia e Geofisica del Cairo.

Cert caratteristiche visive in superficie possono fornire un'indicazione iniziale. Sorgenti termali, pozzanghere di fango caldo, geyser e persino vapore che sale dal terreno sono segni di attività geotermica. Un altro indizio è la presenza di determinate rocce, come il travertino, o vene minerali come il quarzo che indicano che la roccia è stata modificata durante le interazioni con l'acqua calda.

A Olkaria, l'indizio è stato il fatto che l'area circostante ha una forma ad anello come una caldera, un vulcano collassato. Una serie di domi vulcanici più giovani sembrano essersi infiltrati nella caldera.

Se le caratteristiche superficiali sembrano promettenti, interverranno i geochemisti per analizzare campioni di fluidi e gas al fine di stimare la profondità e la temperatura della fonte di calore e il flusso dei fluidi. Sismometri potrebbero essere dispiegati per dedurre la fragilità della roccia sottosuperficiale. È importante che la roccia sia permeabile, ma deve essere sufficientemente resistente per sopportare l'interazione dell'acqua fredda riscaldata dal magma sottostante.

Se tutti questi dati sembrano promettenti, inizieranno i sondaggi di esplorazione e, se tutto va bene, seguirà un pozzo di produzione e, alla fine, una centrale elettrica vera e propria.

Zaher e i suoi colleghi hanno recentemente completato un progetto che potrebbe aiutare gli esperti di tutto il continente a individuare i potenziali obiettivi geotermici prima di avviare costose esplorazioni sul campo. "È abbastanza difficile prevedere con precisione l'energia o l'elettricità che può essere prodotta per tutta l'Africa", afferma. Ma il suo gruppo ha incorporato una serie di dati geologici, sismici e geofisici in un sistema di informazione geografica per prevedere i luoghi più promettenti per l'esplorazione geotermica. La mappa risultante identifica 14 aree che hanno un alto potenziale geotermico, ha riferito il team lo scorso anno in Geothermal Energy.

Un'analisi recente ha individuato 14 aree in Africa con un elevato potenziale per lo sviluppo dell'energia geotermica. La maggior parte di queste località si trova all'interno del Rift System dell'Africa orientale.

1. La parte più settentrionale dell'Africa2. Golfo di Suez, Golfo di Aqaba (Egitto)3. Accesso al Mar Rosso4. Liberia e Costa d'Avorio5. Gibuti6. Rift etiopico principale7. Rift del Kenya8. Rift del Lago Alberto (RD del Congo e Uganda)9. Rift del Lago Kivu10. Rift della Tanzania11. Malawi settentrionale12. Zambia centrale13. Confine tra Botswana e Sudafrica14. Namibia

Non sorprendentemente, molte di queste località si trovano all'interno del Rift System dell'Africa orientale, anche se esiste un alto potenziale anche nell'Africa settentrionale, in Marocco, Algeria e Tunisia, nonché in Liberia, Namibia, Zambia e Sudafrica. In molti di questi paesi, la tettonica è tale da rendere più fattibile l'uso dell'energia geotermica per il riscaldamento diretto, come avviene alla fattoria di fiori di Oserian e potrebbe essere applicato in una varietà di contesti, incluso il trattamento industriale, piuttosto che per la generazione di elettricità", afferma Zaher.

KenGen ha guidato l'esplorazione geotermica sul campo in diversi paesi vicini. Oltre alle perforazioni effettuate in Etiopia e Gibuti, sono state effettuate ricerche superficiali per individuare potenziali risorse geotermiche in Sudan, Uganda, Ruanda, Tanzania, Zambia e nelle isole Comore al largo della costa del Mozambico, secondo Anna Mwangi.

Inoltre, KenGen, in collaborazione con il programma di formazione geotermica GRÓ con sede in Islanda e la Geothermal Development Company del Kenya, sta formando studenti universitari, professionisti dell'energia e funzionari governativi dell'Africa orientale nell'esplorazione e nello sviluppo delle risorse geotermiche, nonché nel finanziamento e nella gestione delle centrali elettriche. Con l'aiuto della Banca Mondiale, il Kenya sta anche creando il Centro di Eccellenza Geotermica, che formerà professionisti della regione una volta aperto tra un paio di anni, afferma Mwangi.

Stime complete del potenziale di energia geotermica non sono disponibili per tutti i paesi dell'Africa orientale. Tuttavia, le stime disponibili suggeriscono che c'è spazio per la crescita.

Anche con le giuste conoscenze tecniche, però, possono passare diversi anni dall'esplorazione alla produzione di energia geotermica. Infatti, anche una volta effettuata una perforazione, potrebbero passare fino a dieci anni o più prima che una centrale elettrica sia operativa. I vincoli finanziari possono essere un ostacolo.

Questo è quello con cui si sono trovati di fronte gli ingegneri kenioti nel 2012, afferma Mwangi. Le perforazioni erano state già effettuate, ma i finanziamenti per la costruzione di centrali elettriche capaci di generare elettricità a piena capacità non erano ancora disponibili.

Ciò ha aperto una possibilità di sperimentazione. Tipicamente, una centrale elettrica viene fornita con acqua e vapore proveniente da più pozzi a diverse distanze. Ma un nuovo approccio di pozzetto, che non era stato implementato in nessuna parte del mondo, ha permesso la generazione di energia direttamente e rapidamente da un singolo pozzo, a basso costo, nel frattempo.

Una volta pronta per la costruzione una centrale elettrica permanente, l'installazione del pozzetto può essere smontata e portata in un altro pozzo per lo stesso scopo. In Kenya sono stati prodotti in questo modo circa 85 megawatt di energia. "Queste centrali elettriche basate sui pozzi ci offrono un beneficio di generazione anticipato e generano entrate nel frattempo", afferma Mwangi. "Altrimenti, questi pozzi di produzione sarebbero rimasti sigillati in attesa della costruzione e dell'avviamento di una nuova centrale elettrica".

Anche se l'interesse e l'expertise nell'energia geotermica crescono nell'Africa orientale, i vincoli finanziari rimangono un ostacolo. In Kenya, un singolo pozzo geotermico può costare circa 6 milioni di dollari per la perforazione, e possono essere necessari altri 300 milioni di dollari per la costruzione di una centrale di circa 165 megawatt.

"Il costo iniziale del capitale è elevato nel campo geotermico, ma i costi di esercizio sono limitati", afferma Le Scornet, il consulente energetico.

Il costo livellato dell'energia elettrica, o LCOE (Levelized Cost of Electricity), per una nuova installazione geotermica nel 2021 in media era di 0,068 dollari per chilowattora, secondo l'Agenzia internazionale per l'energia rinnovabile. Il LCOE è il prezzo più basso al quale l'elettricità può essere venduta per far sì che un progetto energetico raggiunga il pareggio di bilancio. La cifra tiene conto dei costi di vita, dalla costruzione di una centrale all'operazione e alla manutenzione.

Geothermal’s LCOE is about 40 percent higher than a new hydropower project or solar photovoltaic array, which have an LCOE of $0.048 per kilowatt-hour. An onshore wind farm is about half as expensive, at $0.033 per kilowatt-hour, but geothermal energy is slightly less costly than an offshore wind farm’s $0.075 per kilowatt-hour. (For context, Kenya’s per capita energy consumption in 2019 was about 168 kilowatt-hours, according to the U.N.)

Le Scornet says that stable financing mechanisms are needed to provide stability and reduce actual and perceived project risks. To tackle this challenge, the Geothermal Risk Mitigation Facility, funded by the European Union and the African Union, was set up in 2012 to cofinance surface studies and drilling programs.

“Support from project partners like the EU, for instance, and the African Development Bank can be instrumental, especially in countries with high debt levels and where competition with alternative projects presents obvious challenges for the development of new geothermal projects,” Le Scornet says.

But not all costs are purely financial. Kenya’s Olkaria project demonstrates one of the social costs. In developing and expanding the project over time, some members of the local Maasai community, a seminomadic pastoralist group, have been removed from their land, says Ben Ole Koissaba, lead consultant for Rarin Consulting Services, which champions for the land rights of Indigenous communities. Relocated people “have been cut off from the rest of the community,” says Koissaba, who is a member of the Maasai. And some of the housing built for them has not been culturally appropriate, he says.

While some of the Maasai consider the displacement an outstanding issue, Kenya’s geothermal exploration isn’t slowing down. By 2025, the country aims to more than double its current production capacity to 2,500 megawatts.

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