Se ne è parlato a Parigi in occasione della Cop21, la Conferenza Mondiale sul Clima delle Nazioni Unite, e vede l’Italia in prima fila grazie alla scuola della Toscana, che riesce a risparmiare oltre 1.200.000 tonnellate di petrolio equivalente e 4.000.000 di tonnellate di CO2: la geotermia, l’energia immagazzinata sotto forma di calore al di sotto della crosta terrestre, rappresenta oggi una fonte di energia sostenibile dal potenziale ancora inespresso. Non a caso trentotto paesi hanno proprio in queste settimane dato il via ufficiale ad un’iniziativa volta a promuovere l’energia geotermica nei paesi in via di sviluppo come fonte alternativa al petrolio, gas e carbone, puntando ad un aumento di sei volte della produzione di energia elettrica geotermica e a triplicare il tasso di riscaldamento abitativo di derivazione geotermica entro il 2030.

 

Abbiamo quindi pensato di parlarvi di geotermia e di come le tecnologie oggi disponibili consentono di trasformare l’energia terrestre in calore utilizzabile per una vasta gamma di applicazioni: dal riscaldamento e raffrescamento di edifici residenziali, industriali, pubblici e amministrativi all’eliminazione di neve e ghiaccio da parcheggi, ponti e banchine.

 

Ma iniziamo dalle 5 cose da sapere sul tema geotermico!

 

A quale profondità è necessario andare per catturare il calore?

In Europa centrale l’energia immagazzinata è già disponibile a partire da una profondità di 1,5 m, con un gradiente medio di 3°C ogni 100 m. A partire da una profondità di circa 15 – 20 m rispetto alla superficie del terreno, si ha una zona a temperatura costante, in cui il calore è fornito esclusivamente dal flusso termico proveniente dall’interno della terra, con un incremento medio progressivo di 1°C ogni 33 m di profondità. In particolare ad una profondità di 1,2 – 1,5 m, si osservano temperature che nell’arco dell’anno variano tra 7 e 13°C, mentre ad una profondità di circa 18 m si riscontra una temperatura di 10°C che resta costante per tutto l’anno. A 100 m di profondità la temperatura è quindi pari a circa 12°C, mentre a 200 m di profondità aumenta a circa 15°C.

 

In che modo si può recuperare il calore geotermico?

Per sfruttare il calore terrestre vengono utilizzate in genere pompe di calore, che funzionano secondo lo stesso principio dei frigoriferi: ai prodotti da raffreddare viene sottratto calore, che viene ceduto all’ambiente attraverso le alette di raffreddamento. Analogamente, nelle tecniche di estrazione di energia dal terreno, il calore viene ricavato attraverso un circuito chiuso. L’estrazione di calore avviene mediante sonde geotermiche installate verticalmente nel terreno a una profondità normalmente compresa tra 70 e 300 m, collettori geotermici posati in orizzontale a una profondità di circa 1,2- 1,5 m, collettori geotermici incorporati in pali di fondazione (i cosiddetti “pilastri energetici”) e sonde elicoidali verticali installate ad una profondità di circa 5 m. Il fluido che circola all’interno dei tubi funge da termovettore. Tramite una pompa di calore, il calore estratto dal terreno viene poi portato alla temperatura richiesta e ceduto al circuito dell’impianto di riscaldamento, ed immesso quindi nel circuito di distribuzione, sia esso un impianto di riscaldamento a pavimento, un sistema di termoregolazione delle masse di cemento od un sistema di produzione di acqua calda sanitaria.

 

Quanto calore o energia si può ottenere con un sistema geotermico?

Nel dimensionamento di un impianto geotermico occorre distinguere tra potere calorifico e refrigerante nonché lavoro di riscaldamento e di raffreddamento possibili annualmente. A causa della conduttività termica del terreno limitata a circa 1-3 W/mK, un impianto di sfruttamento del calore del terreno può essere fatto funzionare soltanto per breve tempo a potenze di estrazione elevate, utilizzando la porzione circostante ai tubi ovvero alle sonde come serbatoio tampone di calore, che viene rigenerato in tempi sfasati attraverso il flusso di calore geotermico proveniente dall’interno della terra, che oscilla soltanto tra 0,015 e 0,1 W/m*K. Nel caso di impianti di piccole dimensioni, ovvero dalla potenza termica di 30 kW, la direttiva VDI 4640 prescrive soltanto alcune semplici regole relative al dimensionamento, mentre negli impianti di formato piuttosto grande è utile operare un calcolo più preciso sulla base di una perizia del terreno.

 

Quali lavori è necessario eseguire?

I lavori richiesti per l’installazione di un impianto geotermico dipendono dal tipo di prodotto selezionato come più idoneo per l’estrazione del calore. Nel caso delle sonde geotermiche è necessario un intervento in termini di perforazioni nel terreno, spesso soggette ad obbligo di licenza secondo le leggi locali vigenti in materia di trivellazione e di utilizzo delle acque sotterranee. La posa dei collettori geotermici in orizzontale escludono, invece, l’intervento di una ditta specializzata in perforazioni, richiedendo lo sbancamento del terreno ad una profondità di 1,2- 1,5 m ed a seconda del tipo di tubazione utilizzata, la predisposizione del letto di posa a base di sabbia o il riutilizzo del terreno stesso. Per quanto riguarda i pilastri energetici, che sfruttano le palificazioni per la fondazione dell’edificio, non sono necessari i relativi lavori di scavo particolari, ma si sfruttano le gabbie di armatura degli stessi pilastri per fissarvi il tubo che funzionerà come scambiatore di calore con il terreno circostante.

 

Si riesce ovunque a ottenere gli stessi risultati o ci sono zone dove i risultati sono migliori?

Prima di procede all’installazione di un impianto geotermico è necessario effettuare una serie di indagini geologiche ed idrogeologiche per risalire alle caratteristiche termiche ed idrauliche del suolo e considerare lo spazio disponibile. E’ importante conoscere sia le caratteristiche fisiche del terreno (capacità termica, conduttività, ecc.) che le caratteristiche dell’edificio riguardanti carichi termici di punta ed i consumi energetici per dimensionare il campo geotermico di modo che questo non abbia ad “esaurirsi”, ovvero che il terreno attorno ai tubi diventi anno dopo anno sempre più freddo (in casi estremi si arriva al congelamento dello stesso) a causa di un’ eccessiva estrazione di energia impedendo quindi il corretto funzionamento della pompa di calore che non sarà più in grado di erogare la potenza necessaria al riscaldamento dell’edificio.