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)
• con sonde geotermiche verticali al cui interno scorre il fluido termovettore (a circuito chiuso)
• con impianti che sfruttano l’acqua di falda come fluido termovettore con o senza reimissione nella falda dopo l’uso (circuito aperto)
• impianti che sfruttano l’acqua dei laghi o dei bacini come sorgente termica attraverso un circuito che può essere aperto o chiuso.
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.