Geotermia
La geotermia è una forma di energia rinnovabile che sfrutta il calore naturale proveniente dall'interno della Terra per generare energia termica o elettrica. Questa fonte di energia si basa sulla capacità del nucleo terrestre di conservare il calore.
L’energia geotermica rappresenta un'opportunità con grandi vantaggi ambientali ed economici, offrendo numerose possibilità di sfruttamento come il riscaldamento degli edifici, la produzione di acqua calda e la generazione di elettricità. La sua flessibilità consente di creare impianti di tipologia e potenza su misura delle esigenze locali.
Sfruttamento e impieghi della geotermia
Esistono quattro modalità di sfruttamento e impiego della geotermia in base alla temperatura e alla profondità delle fonti:
- Geotermia a bassa entalpia;
- Geotermia diretta tramite sonde statiche;
- Geotermia attraverso pozzi geotermici;
- Geotermia ibrida.
Geotermia a bassa entalpia:
- Sfrutta fonti geotermiche che forniscono calore a basse temperature, di solito meno di 90°C.
- Viene utilizzata per il riscaldamento degli edifici e la produzione di acqua calda per uso domestico o industriale.
- Richiede una pompa di calore per rendere fruibile l’energia immagazzinata dalla crosta terrestre attraverso il ciclo di Carnot.
- Permette il trasferimento di energia termica da una fonte a temperatura più bassa ad un utilizzatore a temperatura più alta, attraverso un ciclo termodinamico semplice e virtuoso, con rendimenti altissimi.
Geotermia diretta tramite sonde statiche:
- Prevede l'installazione nel terreno di sonde, ovvero tubazioni in plastica, tramite perforazioni profonde, solitamente fino a 150 metri di profondità.
- Un liquido, solitamente acqua glicolata, per evitare problemi di congelamento, circola attraverso le sonde recuperando energia termica dal terreno circostante, sfruttando il gradiente termico (mediamente +3°C ogni 100 m).
- Il liquido viene quindi inviato a una pompa di calore per aumentare la temperatura e utilizzare l'energia termica per il riscaldamento o la produzione di acqua calda. Mediamente una sonda a doppio U posata fino a 150 m di profondità ha una resa media di 6 kWh.
- I limiti di questo metodo sono la potenza, legata al numero di sonde che si possono posare, e la distanza minima fra le sonde, per evitare la saturazione del terreno circostante.
- In definitiva è consigliabile utilizzare le sonde statiche per impianti di piccola potenza. Bastano 10 sonde per raggiungere una potenza di 60 kWt.
- Il vantaggio è che le autorizzazioni sono piuttosto semplici da ottenere se il terreno è privato, poiché non sussiste il reale prelievo diretto di acqua di falda.
Geotermia attraverso pozzi geotermici:
- Questo metodo consiste nella perforazione di pozzi geotermici che raggiungono la falda freatica, solitamente a una profondità di 40 metri, all’interno del territorio metropolitano.
- Contemporaneamente alla perforazione, viene calata un’elettropompa di emungimento, attraverso un tubo in materiale atossico.
- L'acqua di falda viene estratta dal pozzo e convogliata a una pompa di calore per il trasferimento dell'energia termica.
- La potenza dell’impianto è direttamente proporzionale al diametro e al numero dei pozzi. Ad esempio, un pozzo con un diametro di 300 mm può assicurare una portata di 27 litri/secondo per una potenza di circa 550 KWt.
- Questo approccio è il più adatto per impianti di grossa potenza e può essere utilizzato per il riscaldamento e la produzione di elettricità.
- L’iter autorizzativo deve essere sottoposto alla Provincia, richiede circa 120 giorni e i pozzi possono essere realizzati solo all’esterno delle zone di rispetto dei pozzi di prelievo dell’acqua potabile.
Geotermia ibrida:
- I sistemi ibridi geotermici combinano sia sonde geotermiche statiche che pozzi geotermici.
- Sono veri e propri scambiatori dotati di proprie elettropompe da inserire nel terreno e devono essere immersi nella falda con un battente (livello dell’acqua sopra lo scambiatore) di almeno 10 metri.
- Le pompe all’interno dello scambiatore prelevano acqua dal livello superiore della falda, la convogliano nella parte inferiore e, attraversando lo scambiatore, trasferiscono l’energia termica dalla falda al liquido secondario (acqua glicolata) che raggiunge la pompa di calore.
- Il ciclo è identico agli altri due metodi. Un pozzo da 300 mm permette di ottenere dallo scambiatore circa 80 kWt.
- Non utilizzando direttamente l’acqua di falda il percorso autorizzativo è semplificato.