Geotermia: panoramica sulle tipologie di impianti

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Geotermia di profondità (100-5000 m)

La geotermia di profondità, lo suggerisce il nome stesso, sfrutta il calore del sottosuolo a grandi profondità, ovviamente fino a dove oggi la tecnologia e i costi di tali perforazioni lo consentono Delle apposite turbine raccolgono i vapori provenienti dalle sorgenti d’acqua del sottosuolo al fine di produrre energia elettrica. Inoltre può essere sfruttato anche il calore sprigionato dai vapori, ad esempio per il riscaldamento, per le coltivazioni in serre e per le terme.

Quindi le principali applicazioni del vapore naturale proveniente dal sottosuolo sono:
•    la generazione di energia elettrica;
•    l’uso del calore geotermico per attività locali di teleriscaldamento.

Geotermia di superficie (3 – 100 m)

La geotermia di superficie (detta anche a bassa temperatura o a bassa entalpia) viene impiegata per la climatizzazione ambientale in riscaldamento e raffrescamento, attraverso pompe di calore elettriche e ad assorbimento. La sorgente geotermica può essere captata in modi diversi:

•    con sonde geotermiche orizzontali al cui interno scorre il fluido termovettore (a circuito chiuso)

Sonde geotermiche orizzontali

•    con sonde geotermiche verticali al cui interno scorre il fluido termovettore (a circuito chiuso)

Sonde verticali circuito chiuso

•    con impianti che sfruttano l’acqua di falda come fluido termovettore con o senza reimissione nella falda dopo l’uso (circuito aperto)

Sonde circuito aperto

•    impianti che sfruttano l’acqua dei laghi o dei bacini come sorgente termica attraverso un circuito che può essere aperto o chiuso.

impianto lago

Gli impianti geotermici che utilizzano come sorgente l’acqua del sottosuolo rappresentano una situazione particolare, fattibile previa verifica della disponibilità idrica del sito e delle autorizzazioni da parte degli Enti competenti in materia di sfruttamento delle acque.
Infatti sussistono vincoli legislativi sull’inquinamento termico delle acque e si devono osservare eventuali piani regionali.

Va detto comunque che l’uso diretto dell’acqua di falda rappresenta il sistema più efficiente in termini di resa dell’impianto perché nello scambio di calore al lato “sorgente” non c’è un limite di salto termico come accade invece per i sistemi a circuito chiuso, salvo limiti imposti dagli Enti preposti per la salvaguardia delle risorse idriche. Ma di questo argomento tratterò in maniera più approfondita in un prossimo post dedicato esclusivamente all’uso di questa risorsa.

Per il momento ci concentreremo sui metodi che impiegano le sonde geotermiche.
Apro una breve parentesi: ricordo che la sorgente più utilizzata per il funzionamento delle pompe di calore (o dei condizionatori per il raffrescamento estivo) è l’aria (perché disponibile ovunque, sempre e non richiede concessioni per essere utilizzata).
Essa però presenta uno svantaggio rilevante: nella fase invernale, quando la temperatura dell’aria esterna è relativamente bassa, il fabbisogno di riscaldamento di un edificio aumenta; ma per contro, l’efficienza di una pompa di calore che usa l’aria come sorgente termica si abbassa al diminuire della sua temperatura. Analogamente accade in regime estivo per il raffrescamento di un edificio.

Ecco che il terreno costituisce un valido sostituto dell’aria. Infatti nel post precedente si è discusso sull’elevata inerzia termica del terreno. Questo significa che già a qualche decina di centimetri di profondità si riduce l’ampiezza dell’escursione termica giornaliera mentre l’escursione termica stagionale si riduce in modo consistente ad una decina di metri circa di profondità.

Si può dire  che l’energia termica che ci viene data da una sorgente qualunque essa sia (aria, acqua o terreno) deve essere integrata con una macchina detta “pompa di calore” in grado di innalzare la temperatura del fluido vettore in base alle richieste dell’utenza a spese di energia elettrica. Lo scopo è quello di massimizzare l’energia “gratuita” fornita dalla sorgente e di minimizzare la spesa elettrica necessaria per aumentare l’energia termica ai livelli desiderati.

Nel prossimo post tratterò brevemente il funzionamento della pompa di calore, utile per capire il tema della geotermia.

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L'autore

Eris Caon

Ingegnere civile libero professionista, certificatore energetico, esperto in fonti rinnovabili, progettazione strutturale e soluzioni innovative, in particolare nella realizzazione di rinforzi strutturali con materiali compositi.

9 Commenti

  1. Non sono un esperto di geotermia e volevo conoscere i costi indicativi per realizzare un impianto. Esistono degli icentivi specifici ed in quanto tempo normalmente si riesce ad ammortizzare il costo dell’impianto?
    Grazie mille, ciao!

  2. Eris Caon

    Ciao Fabio, per quanto riguarda la geotermia bisogna valutare bene il fabbisogno energetico dell’edificio e la resa del terreno. Il maggior costo è dovuto proprio alle perforazioni che in genere possono arrivare a 100 m di profondità e anche oltre. Il costo indicativamente si aggira intorno ai 4000-5000 € a perforazione. Per quanto riguarda la geotermia orizzontale i costi sono più bassi però bisogna disporre di buona superficie per interrare le sonde e non si possono piantare in quella zona piante con radici profonde. Il risparmio poi è notevole, soprattutto se paragonato al combustibile gasolio o gpl (circa il 40%) ovviamente dipende dall’oscillazione dei prezzi. La geotermia è finanziata con l’incentivo del 55% per le sole ristrutturazioni. Il tempo di ammortamento dipende dal singolo caso e dalla tipologia di impianto e quindi il range è ampio, può andare dai 5 ai 10 anni e può essere risotto grazie agli incentivi.
    Ciao, Eris

  3. vorrei sapere in caso di sfruttamento di un lago di proprietà quanto deve essere profondo il lago e qual’è la superfice minima necessaria per scaldare una casa di 200 mq, a che profondità vengono messe le sonde orizzontali? grazie

  4. Pingback: Geotermia, il nuovo modo di abitare: la più straordinaria delle energie rinnovabili (l’utilizzo della temperatura del sottosuolo per estati fresche e inverni caldi, a temperatura costante) « Geograficamente

  5. Eris Caon

    Gentile Alessandra, mi scuso per il ritardo, meglio tardi che mai :-) Quando si parla di lago in genere si intende un bacino d’acqua sufficientemente vasto da garantire una temperatura dell’acqua (a pochi metri di profondità) quasi costante durante tutto l’arco dell’anno. Questo significa poter sfruttare l’inerzia termica della sorgente (lago) sia per il riscaldamento sia per il raffrescamento. Bisognerebbe misurare la temperatura dell’acqua nella quota d’imposta delle sonde sia in inverno che in estate e questa dovrebbe aggirarsi dai 10 ai 15° per i nostri scopi. Altro aspetto importante è informarsi sui vincoli ambientali e concessioni per la fattibilità dell’opera.

  6. Buonasera, avrei un’info da chiedere in aggiunta a quanto già chiesto da Fabio. Io devo costruire una villetta unifamiliare da 200mq circa e abito in una zona sabbiosa umida (bassa padana) cioè Mantova per intenderci!
    Mi è stato detto da una ditta specializzata che occore effettuare due perforazioni (verticali e molto probabilmente si troverà l’acqua di falda) e che per l’installazione poi della pompa di calore ci vogliono circa 20.000 €. considerando che manca poi l’impianto vero e proprio (a pavimento per esempio).
    La mia domanda principale è questa: il costo che mi è stato preventivato è corretto?
    Seconda domanda: la ditta mi ha detto che dimensionano l’impianto sulla base dei dati forniti da un tecnico esterno alla ditta stessa e che posso trovare anch’io (modo migliore per rimpallarsi le colpe)
    Ultima domanda: è vero che in Europa (Svizzera per le verticali e Francia in orizzantali in primis) questa tecnologia è ormai consuetudine, ma siamo davvero sicuri che all’atto pratico in Italia non si debba ancora crescere?
    (nelle mie vicinanze sovradimensionamento dell’impianto con costi elettrici spropositati!).

    Grazie,

    Paaolo

  7. Scusate persone interessate alla geotermia,probabilmente desiderate fare scelte intelligenti per ottenere i migliori risultati dai vostri impianti,vero?
    Per carità nulla in contrario al geotermico ma nelle vostre valutazioni tenete conto dell’impatto ambientale e dei danni che potreste arrecare all’ecosistema se intendete posizionare in particolare sonde(scambiatori) orrizzontali a 1,5 Mt sotto terra oppure addirittura fare lo scambiatore salamoia sul fondo del laghetto?
    Consiglio spassionatamente qualche studio sugli effetti collaterali in relazione al cambiamento di temperatura del sottosuolo a basse profondità,come nei casi di posa di scambiatori orrizzontali con sbancamento di terreno tra 1 e 1,5 MT.

    Buon studio

  8. 20.000 EURO PER UN IMPIANTO A POMPA DI CALORE GEOTERMICA……MAMMA MIA….

    CON QUEI SOLDINI PERCHE’ NON RENDERE PASSIVO IL COMPORTAMENTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO?

    IL FEP E’ CALCOLATO IN VIRTU’ DELLE SUPERFICI DA RISCALDARE E TIENE CONTO DI UN VALORE MOLTO IMPORTANTE:”U” O PIU’ RECENTEMENTE”K” CIOE’ TRASMITTANZA.

    PIU’ ABBASSI IL VALORE DI TRASMITTANZA DELLE PARETI,SOFFITTO,FINESTRE DELLA TUA ABITAZIONE; MOLTO INFERIORE SARA IL TUO FEP (FABBISOGNO ENERGETICO PRIMARIO).

    MAI SENTITO PARLARE DEL CONCETTO DI CASA PASSIVA?

    MEDITARE GENTE MEDITARE…….

  9. Salve, ho sentito che nelle case passive un impianto geotermico non è ammortizzabile, è vero?
    Inoltre sa dirmi indicativamente quant’è il costo finale di un impianto geotermico su una casa di 100 mq?

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