GEOTERMIARisparmio energetico:una soluzione possibile

“Campo sonde geotermiche ed

Massimiliano geol. Tassinari

“Campo sonde geotermiche ed impianti realizzati ”

Venerdì 05 Marzo ’10 Sala Santa Caterina, Forlì

Geo-Net s.r.l. – Imola Presentazione aziendale

GEO-NET s.r.l.� Sede: Imola, via

Grieco 9/b

� Inizio attività: 2004

� Fondata da 4 geologi

� Settore principale: Geologia & Ambiente

� Dal 2007 Settore Geotermia

Mission e Identità� Conoscenza del

territorio/ambiente

� Alta specializzazione geologica/perforazioni

� Integrazione delle competenze (altri esperti in team)

� Competenze teoriche -esperienza sul campo

� Geotermia: scienza che si occupa dello studio e dello sfruttamento del calore esistente all’interno della Terra

� Flusso geotermico: quantità di calore che giunge in superficie dall’interno del pianeta (nucleo e mantello), per poi irradiarsi verso la superficie (crosta terrestre) e quindi verso l’atmosfera. q = 0,065 W/m

GEOTERMIA:GENERALITÀ

q = 0,065 W/m

� Gradiente geotermico: determina l'aumento di temperatura con la profondità. Dipendente dalle proprietà termiche del terreno. In media: 3°C/100, Il gradiente è l’effetto misurabile del flusso di calore proveniente dal nucleo

Le anomalie geotermiche sono legate a contesti geostrutturali (es. fascia tirrenica centro-meridionale); la tettonica delle placche (derivate dalle zolle terrestri) comporta infatti la creazione di fasce instabili- disomogenee- discontinue ai margini delle stesse con risalita di magma (e calore) o sua fuoriuscita (vulcanismo).

ANOMALIE GEOTERMICHE

(e calore) o sua fuoriuscita (vulcanismo). In queste aree critiche il gradiente può essere fino a 10 – 15 volte maggiore il gradiente geotermico medio originando particolari manifestazioni naturaliquali…

Manifestazioni geotermiche naturalimaggiormente note

Fenomeni vulcanici emagmatici(foto: eruzione sull’Etna)

Fenomeni idrotermali(foto: cascate(foto: cascate

acque caldesulfuree Saturnia)

Soffioni boraciferie geiser(foto: geiser islandese)

PRINCIPALI APPLICAZIONI

� PRODUZIONE ENERGIA ELETTRICA (geotermia ad ALTAentalpia, es. Larderello)

� TELERISCALDAMENTO� TELERISCALDAMENTO(geotermia a MEDIA entalpia, es. Ferrara)

� CLIMATIZZAZIONE EDIFICI (geotermia a BASSAentalpia)

Fattori geologici che incidono sulla resa termica degli impianti geotermici

� Proprietà termiche del terreno intorno alla sonda (conducibilità, diffusività);

� Caratteristiche idrogeologiche (presenza, temperatura e velocità dell’acqua di falda);

� Temperatura del terreno alla profondità della sonda (non sempre pari alla media annua della temperatura esterna per effetto di eventuali anomalie geotermiche locali).effetto di eventuali anomalie geotermiche locali).

(Immagine tratta da: “Geotermia, dalla produzione di energia elettrica agli utilizzi diretti del calore” Renzulli et al., 2009)

Inquadramento geologico/idrogeologico

Stratigrafia presunta

Impianti a pompe di calore: progettazione geologica

Esempio diinquadramento geolitologico

in scala 1:25.000Stratigrafia presunta dei primi 100-150 m

Esempio di sezione idrostratigrafica, Progetto CARG

Regione Emilia Romagna

in scala 1:25.000

•Stima della resa termica del terreno effettuata sulla stratigrafia presunta (studio geologico preliminare)

Progettazione geologica e dimensionamento campi sonde

•Dimensionamento preliminaredel campo sonde (basato sui dati di carichi termici dell’edificio, sulle condizioni al contorno e sulla resa termica media dei terreni)

Ground response test

Procedimento di cantiere;

Effettuato su una o più sonde di prova, che faranno parte del futuro campo geotermico;

Valutazione delle proprietà termiche del terreno e della sonda geotermica;geotermica;

Validazione del dimensionamento esecutivo;

Possibilità di modificare il camposonde.

Risultati del test

T terreno indisturbata: 14.4° C

Conducibilità termica effettiva:

MIN: 2,50 W/mKMEDIA: 2,72 W/mKMAX: 2,83 W/mK

Resa terreni stimata:

Ground Response Test RIOLO TERME

•STRATIGRAFIA RILEVATA: FAARocce argillose secche

•PROFONDITà SONDA GEOTERMICA: 100 m

•POTENZA INIETTATA: 6,5 kW

Resa terreni stimata:

RISCALDAMENTOMin: 38,80 W/mMedia: 40,15 W/mMax: 40,75 W/m

RAFFRESCAMENTOMin:40,03 W/mMedia: 43,50 W/m Max: 44,15 W/m

Ground Response Test

� Bergamo e provincia – N. 7� Airuno (Lc)� Riolo Terme (Ra)� Cigognara (Mn)� Calco (Lc)� Modena

33 test realizzati

tra cui….

� Modena� Montegridolfo (Rn)� Roma – N. 2� Busto Arsizio (Mi)� Scanzorosciate (Bg)� Settimo Torinese� Noceto (PR)� Urbino� Vailate (CR)

COMPOSIZIONE dell’IMPIANTO

EDIFICIO con IMPIANTO di CLIMATIZZAZZIONE POMPA

di CALORE

POZZETTO di COLLEGAMENTO

SONDA DUPLEX SONDA SIMPLEX

SONDE GEOTERMICHEVERTICALI (SGV)Sonde geotermiche

verticali

Progettazione impianto FORLI

MODALITÀ di FUNZIONAMENTO: RISCALDAMENTO

In modalità riscaldamento il fluido di circolazione scende attraverso la sonda di mandata ad una temperatura inferiore a quella del terreno (per esempio a 3-4°se è costituito solo da acqua, o a 0°se è additivata con glicole) e risale ad una temperatura di 3-5°superiore, dopo avere “estratto” calore dal terreno per conduzione. calore dal terreno per conduzione.

La pompa di calore è in grado di trasferire il calore estratto dal terreno all’impianto di distribuzione facendo uscire acqua ad una temperatura di 32-35°(nel caso dei pannelli radianti); l’acqua di ritorno dall’impianto rientra nella pompa di calore ad una temperatura di 3-5°inferiori, dopo avere ceduto calore all’ambiente.

MODALITÀ di FUNZIONAMENTO: RAFFRESCAMENTO “ACTIVE COOLING”

Il raffrescamento attivo presuppone il funzionamento della pompa di calore anche in estate. Il fluido di circolazione deve scendere attraverso la sonda di mandata ad una temperatura superiore a quella del terreno (per esempio a 25-30°) e risale ad una temperatura di 3-5°inferiore, dopo avere “ceduto” calore al terreno.

Anche in questo caso la pompa di calore trasferisce il calore dal corpo più caldo trasferisce il calore dal corpo più caldo (ambiente), a quello più freddo (terreno) operando l’inversione del ciclo rispetto alla modalità di funzionamento invernale. In uscita dalla pompa l’acqua può raggiungere la temperatura necessaria per il raffrescamento con pannelli radianti (16-20°) o con i fancoil (7-12°).

Il raffrescamento attivo va abbinato alla deumidificazione degli ambienti

MODALITÀ di FUNZIONAMENTO: RAFFRESCAMENTO “FREE COOLING”

Il raffrescamento naturale (o free cooling o geocooling) è una particolare applicazione, che permette di dissipare nel terreno il calore in eccesso all’interno dell’abitazione. Il natura cooling presuppone un sistema di distribuzione del calore con pannelli radianti. La dissipazione del calore si ottiene semplicemente facendo circolare acqua all’interno delle sonde geotermiche mediante una pompa di circolazione. E’ mediante una pompa di circolazione. E’ necessaria la predisposizione del by-pass della pompa di calore ed uno scambiatore tra i due impianti (sonda/edificio).

Anche in questo caso il raffrescamento naturale va abbinato alla deumidificazione degli ambienti.

Il natural cooling è il sistema di condizionamento più economico ed ecologico.

Fasi operative: installazione cantiere

Installazione cantiere

� Ottimale lavorare prima della realizzazione del cantiere

� Possibilità di lavorare � Possibilità di lavorare in spazi stretti

� Problematiche legate all’impossibilità di smaltimento acqua