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L’energia geotermica a bassa temperatura è quella con-tenuta nel terreno e nelle falde a profondità inferiori a 200 metri (e per questo detta anche di superficie). È una fonte energetica rinnovabile per il riscaldamento e il raf-frescamento di edifici, per la produzione di acqua calda sanitaria e per la generazione di calore e/o freddo nei processi industriali. Per trasferire l’energia estratta nel sottosuolo ad uno di questi usi si utilizza una pompa di calore. Dal punto di vista ambientale, le pompe di calore allacciate alla rete elettrica hanno il vantaggio di non causare alcuna emissione in loco di inquinanti atmosfe-rici. In generale, le pompe di calore riducono le emissioni di gas serra rispetto ai combustibili fossili e questo be-neficio è maggiore con le pompe di calore geotermiche, più efficienti rispetto alle aerotermiche. Tuttavia, nono-stante le potenzialità e il fatto che le pompe di calore geotermiche siano incluse sia nelle detrazioni fiscali per la ristrutturazione che nel conto termico, lo sviluppo at-tuale di questa tecnologia sul mercato italiano risulta ancora limitato. I principali motivi sono: l’elevato costo di installazione (pur compensato dai risparmi operati-vi) che scoraggia l’investimento, una scarsa conoscenza della tecnologia, una legislazione frammentaria e l’as-

senza della geotermia di superficie nella pianificazione energetica nazionale e locale. Nel 2018 si è concluso il progetto INTERREG Spazio Alpino GRETA (Near Surface Geothermal Resources in the Territory of the Alpine Space) (nota 1) che ha riuni-to partner provenienti dai 6 paesi dello spazio alpino. L’obiettivo principale del progetto era fornire un contri-buto concreto allo sviluppo della geotermia di superficie per aumentare l’autosufficienza energetica delle regioni alpine. In questi territori, infatti, sono particolarmen-te sentiti gli effetti dei cambiamenti climatici, le spese energetiche per il riscaldamento sono elevate ed in fu-turo lo saranno anche quelle per il raffrescamento degli edifici. Inoltre in queste aree sono ancora diffusi sistemi di riscaldamento basati su kerosene, gpl e gasolio, che hanno un impatto diretto sulla qualità dell’aria e l’am-biente.

Integrazione della risorsa nei piani energeticiIn riferimento alla pianificazione energetica, alcune delle attività del progetto si sono concentrate proprio su come inserire lo sfruttamento di questa risorsa nei

Una soluzione alternativa per la climatizzazione degli edifici

Geotermia di superficie

Valentina D’Alonzo, Pietro Zambelli, Antonio Novelli – Eurac Research, Istituto per le Energie Rinnovabili (Bolzano/Bozen)

Macchina perforatrice per la costruzione dell’infrastruttura a servizio di un impianto geotermico. Fonte: © GRETA - Interreg Alpine Space ERDF

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piani e nelle strategie energetiche sostenibili a scala lo-cale e regionale. Infatti, la geotermia di superficie può svolgere un ruolo strategico all’interno delle politiche energetiche nel soddisfare una quota importante della domanda termica da fonti rinnovabili. Ciò avviene sia incrementando l’efficienza dei sistemi di riscaldamento e raffrescamento degli edifici e la flessibilità dell’inte-ro sistema energetico che contribuendo alla riduzione delle emissioni di CO2 e inquinanti atmosferici. È quindi importante aumentare la consapevolezza dei vantaggi che questa tecnologia offre a tutti i livelli, dal cittadino, ai tecnici/installatori/progettisti, fino ai pianificatori e policy-maker. Il metodo sviluppato da Eurac Research all’interno del progetto mira a proporre una metodologia che possa fornire informazioni di supporto per la definizione di strategie e/o piani energetici regionali e locali che in-tegrino efficacemente la risorsa geotermica. È doveroso sottolineare che i risultati ottenuti dall’applicazione di questo metodo non possono sostituire le fasi di analisi in loco e progettazione finalizzate all’installazione di un impianto a pompa di calore geotermica a servizio di un dato edificio.

Il metodo sviluppato nel progetto GRETAIl metodo sviluppato è esplicito dal punto di vista spa-ziale in quanto sia la domanda di energia termica che l’energia geotermica potenzialmente sfruttabile sono

dipendenti dalla posizione. Il processo tiene in consi-derazione anche aspetti legislativi, ambientali e tecni-co-finanziari per l’introduzione delle pompe di calore geotermiche a scala di edificio nei tre casi studio del progetto. In particolare, dopo aver stimato la domanda termica per ogni edificio e verificato il rispetto dei vincoli legislativi ed ambientali, è stato effettuato un dimen-sionamento di massima dei principali componenti di un impianto geotermico. Questo tenendo in considerazione le caratteristiche geofisiche del terreno, la domanda sti-mata di energia termica dell’edificio e la presenza nelle vicinanze di altre installazioni che potrebbero interferire tra loro.Il passaggio successivo è stato l’analisi spaziale della fattibilità economico-finanziaria per l’utilizzo della geo-termia di superficie. Questa analisi è stata finalizzata a valutare la convenienza dell’installazione di un impianto geotermico rispetto all’utilizzo di tecnologie convenzio-nali per il riscaldamento di edifici residenziali, quali cal-daie a gas naturale o a gasolio. Grazie a questa fase del metodo implementato nell’ambito del progetto, è stato possibile valutare la fattibilità economico-finanziaria di una specifica soluzione tecnologica per ogni edificio uti-lizzando alcuni indicatori economici, come il Discounted Payback Period (DPP, tempo di ritorno dell’investimento) e il Levelized Cost Of Energy (LCOE, costo per produrre un kWh di energia considerando i costi complessivi: in-vestimento, manutenzione e costi operativi).

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Risultati I principali risultati ottenuti grazie a questo metodo sono rappresentati da due strumenti liberamente con-sultabili e disponibili online.Nel webGIS del progetto GRETA (fig.2) sono disponibi-li tutte le mappe elaborate nel corso del progetto, tra cui quelle che rappresentano la domanda termica degli edifici residenziali (esempio in fig.1) e uno dei risultati dell’analisi economico-finanziaria: la stima del minimo LCOE tra le tre diverse tecnologie considerate per ogni singolo edificio.Il webTool (fig.3) permette all’utente di calcolare la quantità di potenza e/o energia geotermica che può essere estratta dal terreno in un determinato luogo. Questo strumento, a differenza del webGIS, permette di “simulare” il singolo impianto geotermico a servizio di un edificio ed è concepito come uno strumento di sup-porto più per professionisti e tecnici che per pianificatori e decisori politici. Inoltre, all’interno del progetto Hori-zon 2020 Hotmaps, Eurac Research ha sviluppato uno strumento per la valutazione dei potenziali energetici a scala locale e regionale; il potenziale della geotermia di superficie verrà rilasciato nell’autunno 2019.

ConclusioniConsiderando il caso studio italiano (la regione Valle d’Aosta), dai risultati del progetto GRETA emerge che la domanda termica di circa l’80% degli edifici residenziali potrebbe essere soddisfatta usando la geotermia di su-perficie grazie all’installazione di pompe di calore. Que-sto comporterebbe alcuni rilevanti vantaggi all’interno del sistema energetico regionale:• riduzione delle emissioni di CO2 e di altri inquinanti

(prodotti ad esempio da vecchie caldaie/stufe a legna o da serbatoi di carburante);

• maggiore utilizzo di una risorsa rinnovabile locale e conseguente diminuzione dell’acquisto di combusti-bili fossili, riducendo la dipendenza da risorse non presenti in loco. Infatti, dato che la Valle d’Aosta esporta sulla rete nazionale più del 60% dell’ener-gia elettrica prodotta da rinnovabili (principalmente idroelettrico), l’uso delle pompe di calore potrebbe contribuire ad accorciare le distanze tra generazione e consumo di energia, riducendo le perdite di distri-buzione ed incrementando l’autonomia energetica della regione;

• maggiore utilizzo di professionalità locali (geologi, progettisti, installatori, ecc.).

In un’ottica di cambiamento climatico e crescente scar-sità delle fonti di energia tradizionali, trovare soluzioni energetiche rinnovabili ed alternative deve essere una priorità delle politiche e dei piani energetici a diverse scale. Il contributo dell’Istituto per le Energie Rinnovabili di Eurac Research (ed in particolare del gruppo di ricerca sui Sistemi Energetici Urbani e Regionali) va in questa direzione, sviluppando strumenti di supporto alle deci-sioni per la transizione energetica sostenibile.

Nota 1: https://www.alpine-space.eu/projects/greta

Gli autoriValentina D’Alonzo valentina.dalonzo@eurac.eduPost-doc researcher all’Istituto per le Energie Rinnovabili. Principali campi di ricerca: pianificazione integrata del ter-ritorio e dell’energia, strategie energetiche a diverse scale, analisi ed elaborazione di dati spaziali.

Pietro Zambellipietro.zambelli@eurac.eduSenior researcher all’Istituto per le Energie Rinnovabili. Principali campi di ricerca: sviluppo di modelli GIS, imple-mentazione di sistemi di supporto alle decisioni, analisi di dati sulla variabilità spazio/temporale dei fenomeni fisici.

Antonio Novelliantonio.novelli@eurac.eduSenior researcher all’Istituto per le Energie Rinnovabili. Principali campi di ricerca: sviluppo di modelli GIS, ela-borazione di dati raster da telerilevamento, analisi di dati sulla variabilità spazio/temporale dei fenomeni fisici.

Fig 2: QR code per il collegamento al webGIS

Fig. 3: QR code webTool del progetto GRETA. Fonte: Eurac Research

Fig.1: Classi di fabbisogno termico (in kWh/m2 all’anno) degli edifici residenziali nel caso studio italiano della Valle d’Aosta; nella mappa la frazione di Saint Maurice nel comune di Sarre. Fonte: Eurac Research