Cartografia delle risorse geotermiche a bassa entalpia. L’esempio di Parma

Mapping of low enthalpy geothermal resources.

The example of Parma

Gianmarco Di DioServizio Tecnico di Bacino Affluenti Po

Fabio Carlo MolinariServizio Geologico, Sismico e dei Suoli

FINALITÀ: Creazione di mappe tematiche per la zonazione del territorio in base alla sostenibilità degli impianti di

scambio termico con il sottosuolo.

Per il raggiungimento di questo obiettivo sarà elaborato un modello matematico di flusso e di trasporto di calore in 3D, in regime stazionario, nell’area urbana di Parma.

Gli elaborati cartografici

costituiranno strumenti operativi per gli operatori del settore, sia

pubblici che privati.

IL MODELLO MATEMATICO SIMULERA’ LA FORMAZIONE DEL

PENNACCHIO TERMICO NELLE ACQUE SOTTERRANEE E NEI TERRENI

CAUSATO DELL’UTILIZZO DI IMPIANTI GEOTERMICI A POMPA DI CALORE

SIA DI TIPO “OPEN” CHE “CLOSED” LOOP.

METODOLOGIA DI LAVORO:

TIPOLOGIE DI IMPIANTI:

SARANNO PRESI IN CONSIDERAZIONE:

I) IMPIANTI DI TAGLIA MEDIA (CIRCA 50-60 KWt.)

II) IMPIANTI DI TAGLIA SUPERIORE (200 -400 KWt).

IL SOFTWARE CHE

VERRA’ UTILIZZATO E’ IL

CODICE DI CALCOLO AGLI

ELEMENTI FINITI

“FEFLOW 6” (WASY).

METODOLOGIA DI LAVORO:SU OGNI SINGOLO COMPLESSO ACQUIFERO VERRANNO SIMULATE

DIVERSE CONDIZIONI DI ESERCIZIO , SIA DI IMPIANTI “OPEN” CHE

“CLOSED” LOOP.

PRIMA DELLE SIMULAZIONI DOVRANNO ESSERE STABILITI DEI VINCOLI DI

ACCETTABILITA’ IDROGEOLOGICA. I PRINCIPALI SONO:

I) LA VARIAZIONE MASSIMA DI TEMPERATURA TRA ESTRAZIONE E

REIMMISSIONE.

II) LA DISTANZA MASSIMA, RISPETTO AI PUNTI DI PERTURBAZIONE, CHE

SI RITENGA ACCETTABILE PER UNA DETERMINATA VARIAZIONE TERMICA.RISULTATI ATTESIL’IMPATTO AMBIENTALE E L’EFFICIENZA DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI DIPENDONO

SOPRATTUTTO DALLA DENSITA’ DEGLI IMPIANTI STESSI SU CERTE PORZIONI DEL

TERRITORIO URBANO . LE SIMULAZIONI DEL MODELLO PERMETTERANNO DI

ZONIZZARE IL TERRITORIO SULLA BASE DELLA MASSIMA DENSITA’ ACCETTABILE

DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI E SULLA BASE DEI VINCOLI IDROGEOLOGICI

ESISTENTI .

LE MAPPE SERVIRANNO SIA A STIMARE L’IMPATTO AMBIENTALE DEGLI IMPIANTI

GEOTERMICI, MA ANCHE A TUTELARE L’EFFICIENZA DEGLI STESSI , AL FINE DI

EVITARE POSSIBILI CORTOCIRCUITAZIONI TERMICHE.

.

Sezione verticale e in pianta dello schema di un doppietto pozzi geotermico con potenziale

interferenza termica (tratto da Banks, 2009).

Sezione verticale e in pianta dello schema di un doppietto pozzi geotermico senza interferenza

termica (tratto da Banks, 2009).

IL FENOMENO DELLA CORTOCIRCUITAZIONE TERMICA Un aspetto fondamentale della sostenibilità nel tempo di un impianto

geotermico è evitare fenomeni di cortocircuitazione termica.

INQUADRAMENTO GEOLOGICO

INQUADRAMENTO GEOMORFOLOGICO

LA PORZIONE DI TERRITORIO

STUDIATA COMPRENDE SETTORI

DELL’ALTA E MEDIA PIANURA

PARMENSE.

LE QUOTE MAGGIORI SI

RAGGIUNGONO NEL SETTORE

MERIDIONALE CON CIRCA 75 m s.l..m

MENTRE VERSO NORD LA SUPERFICIE

DEGRADA FINO A QUOTE DI CIRCA 40

m.s.l.m.

L’INTERA SUPERFICIE RIDULTA

DRENATA DAL T. PARMA E DAL T.

BAGANZA .

LE UNITA’ GEOLOGICHE DI SUPERFICIE

APPARTENGONO AL SINTEMA

EMILIANO-ROMAGNOLO SUPERIORE

(AES) .

IL SUBSINTEMA AFFIORANTE E’

QUELLO DI RAVENNA (AES8) INCISO

DALL’UNITA’ DI MODENA (AES8a).

QUESTE UNITA’ GEOLOGICHE SONO

CARATTERIZZATE DA DEPOSITI

ALLUVIONALI DI CONOIDE E DI CANALE

FLUVIALE PREVALENTEMENTE

GROSSOLANI.

IL DOMINIO FISICO DEL MODELLO

COMPRENDERA’ LO STUDIO DEI COMPLESSI

ACQUIFERI A0, A1 E A2 APPERTENENTI AL

GRUPPO ACQUIFERO A . LA BASE DEL MODELLO

QUINDI COINCIDERA’ CON LA BASE DEL

COMPLESSO ACQUIFERO A2.

La scelta del dominio fisico è dovuta al fatto che nel settore urbano i

maggiori acquiferi sfruttati , soprattutto a scopo

acqueddottistico, sono appunto i Sistemi Acquiferi A1 e A2.

Nel settore di studio la base del Complesso Acquifero A2 varia da

circa 90 m fino a raggiunge la profondità massima di circa 140

metri da p.c. La maggior parte degli impianti

geotermici già realizzati ha profondità medie di circa 100 m per le sonde e di circa 35 m per i pozzi

e quindi si prevede come quelli futuri difficilmente supereranno profondità dell’ordine dei 150 m.

Le ricerche condotte dalla Regione Emilia-Romagna in collaborazione con l’AGIP (RER-ENI/AGP, 1998), con l’implementazione della Banca Dati

Stratigrafica del sottosuolo a livello locale, hanno permesso la definizione dell’architettura dei depositi alluvionali, consentendone la suddivisione in

unità geologiche e idrostratigrafiche definite, con precisi significati anche in termini idrodinamici.

MODELLO IDROSTRATIGRAFICO

BANCA DATI GEOGNOSTICI ERICOSTRUZIONE IDROSTRATIGRAFICA DEL

SOTTOSUOLO

SEZIONI GEOLOGICHE E IDROSTRATIGRAFICHE

SUPERFICI PRINCIPALI DEL MODELLO

BASE A2

BASE A1

BASE A0

Le sezioni geologiche profonde interpretate in chiave idrostratigrafica

permetteranno la creazione di superfici e di “layer” nel modello.

Le sezioni permettono inoltre di individuare i settori di ricarica,

amalgamazione e compartimentazione dei diversi Complessi Acquiferi.

RICARICAAMALGAMAZIONE

COMPARTIMENTAZIONE

SUPERFICIE BASALE DEL DOMINIO DEL MODELLO:BASE DEL COMPLESSO ACQUIFERO “A2” COINCIDENTE CON LA BASE FISICA DELLA MODELLAZIONE

MATEMATICA

PIEZOMETRIA DI RIFERIMENTO (tratta dal PSC del Comune di Parma)

NEGLI ULTIMI ANNI SONO STATI INSTALLATI NEL TERRITORIO URBANO DIVERSI IMPIANTI

GEOTERMICI.

AD OGGI ALL’INTERNO DELL’AREA DI STUDIO SONO STATI AUTORIZZATI 5 IMPIANTI DI TIPO

“OPEN LOOP” CHE RAGGIUNGONO LA POTENZA COMPLESSIVA DI CIRCA 750 KWt ED HANNO UNA

PROFONDITA’ MEDIA DEI POZZI DI CIRCA 30-35 METRI.

GLI IMPIANTI AUTORIZZATI CON SCAMBIO TERMICO NEL SOTTOSUOLO (“CLOSED LOOP”) SONO 6

E RAGGIUNGONO UNA POTENZA INSTALLATA COMPLESSIVA DI CIRCA 3500 KWt. LA PROFONDITA’

MEDIA DELLE SONDE GEOTERMICHE E’ DI CIRCA 120-130 METRI.

IMPIANTI GEOTERMICI AUTORIZZATI E ZONE DI TUTELA DELLE RISORSE IDRICHE SOTTERRANEE

SONDEPOZZI

ZONE PROTEZIONEPOZZI ACQUEDOTTISTICI

ZONE PROTEZIONEPOZZI ACQUEDOTTISTICI ZONE PROTEZIONE

POZZI ACQUEDOTTISTICI

LEGENDA

ESEMPIO DI SEZIONE GEOLOGICA CON LA PRESENZA DI IMPIANTI

GEOTERMICI E LA DELIMITAZIONE DELLE ZONE DI PROTEZIONE PER I POZZI AD USO ACQUEDOTTISTICO

WORK IN PROGRESS……..

GRAZIE PER L’ATTENZIONE