10/02/2012

Sonde Geotermiche

Caratteristiche, Vantaggi e svantaggi delle sonde geotermiche

Sonde Geotermiche La temperatura del sottosuolo, a differenza di ciò che avviene per l’atmosfera e per gli strati superficiali della terra, non dipende dalle variazioni climatiche stagionali e dalle escursioni termiche tra giorno e notte. Già dopo i 20-25 m di profondità la temperatura comincia a salire poiché subisce l’influenza del calore naturale generato dalla Terra (il cosiddetto gradiente geotermico).
A causa del decadimento nucleare di alcuni elementi presenti naturalmente nella crosta terrestre (tra cui uranio, potassio o torio) viene infatti prodotta e rilasciata energia termica; in particolare l’aumento della temperatura è di circa 1°C ogni 33/35 m. Da queste brevi e semplici considerazioni ne deriva che, se sfruttata in modo adeguato, l’energia geotermica è un’ottima fonte di energia alternativa. Non solo. Si tratta di una fonte energetica rinnovabile e potrebbe costituire una valida alternativa alle classiche fonti di energia attualmente utilizzate (petrolio, carbone, etc.) che, oltre ad essere fortemente inquinanti, sono ormai in fase di esaurimento, come tutti sappiamo. Sono state sviluppate varie metodologie di sfruttamento dell’energia geotermica, da quelle più comuni per la produzione di energia elettrica e termica, all’uso termale o all’impiego nell’agricoltura; alcune di esse sono conosciute ed utilizzate fin dai primi del “900. Ultimamente però, si sta sviluppando un nuovo uso dell’energia geotermica, definita “geotermia a bassa entalpia” che, a differenza di quella classica, utilizza il calore presente a bassa profondità per usi domestici.
C’è da dire che, nonostante i numerosi vantaggi dell’utilizzo di questa energia, attualmente in tutto il mondo il suo sfruttamento non supera il 2% della produzione generale. Generalmente viene usata più frequentemente l’energia geotermica per impianti industriali sfruttando l’acqua dei fiumi o quella piovana che, infiltrandosi tra le rocce permeabili, raggiunge gli strati profondi e viene riscaldata raggiungendo dai 60° C agli oltre 100°C. Apposite turbine convogliano il vapore acqueo prodotto dall’acqua trasformandolo in energia elettrica. In questo caso, quindi, è indispensabile la presenza di temperature molto elevate. Come già anticipato, però, un altro uso dell’energia geotermica è quella applicata al riscaldamento di case, edifici, scuole o complessi residenziali o alla produzione di acqua calda per uso domestico. In questo caso le temperature non devono essere troppo elevate ed il sottosuolo viene usato come un vero e proprio serbatoio, poichè d’inverno il calore viene trasferito in superficie, mentre in estate subisce il processo opposto e viene trasferito nel sottosuolo. Questo è possibile grazie all’uso di pompe che assorbono calore dal terreno rendendolo disponibile per altri usi. Il trasferimento di calore è reso possibile grazie alle cosiddette “sonde geotermiche” ovvero dei dispositivi composti da materiale a conduzione termica a forma di U nei quali passa un liquido in grado di assorbire il calore dal sottosuolo e portarlo in superficie.
Esistono vari tipi di sonde fra i quali le più comuni sono:
- Verticali
- Orizzontali
- Compatte

CARATTERISTICHE DELLE SONDE GEOTERMICHE
Come accennato in precedenza, quindi, il calore del terreno viene portato in superficie grazie al fluido che circola nelle sonde e con l’aiuto delle pompe di calore. Un impianto di questo tipo si compone, molto semplicemente, di sonde geotermiche, pompe di calore e circuito di distribuzione.
Le Sonde Geotermiche ORIZZONTALI sono le più economiche ed anche le più diffuse. L’installazione prevede la posa nel terreno di tubi in polietilene nei quali scorre il liquido apposito (fluido frigorifero o acqua glicolata); per un edificio di 100 m2 devono essere posizionati circa 120-150 m2 di tubi. Vengono posti ad una profondità di 1,5/2 m per evitare problemi di gelo e poi il terreno può essere trattato normalmente, senza alcun timore di danneggiare l’impianto. Prima di posizionare le sonde è necessario che la ditta incaricata effettui un sopralluogo poiché le caratteristiche dell’impianto variano in base ad una serie di fattori tra cui il luogo (ovvero la temperatura esterna media), le proprietà del terreno (umidità, conducibilità, densità, etc), esposizione al sole ed agli agenti atmosferici e cubatura dell’edificio per stabilire il reale fabbisogno energetico. Le sonde orizzontali sono adatte, ovviamente, se si ha a disposizione un ampio spazio di terreno.
In caso contrario si può optare per le Sonde Geotermiche VERTICALI. Esse possono essere posizionate in quasi tutti i tipi di formazioni rocciose. Vengono eseguite una o due perforazioni di circa 15-20 cm di diametro ed al termine vengono inseriti nel pozzo due tubi ad U in polietilene (ad una profondità compresa tra gli 80 ed i 120 m). Per eseguire questi lavori, naturalmente è necessario richiedere un’autorizzazione preventiva alle autorità competenti, secondo la vigente normativa. La temperatura a questa profondità rimane costante a circa 15° C e l’estrazione di calore avviene grazie al fluido presente nei tubi che è composto da acqua e dal 15-20% di liquido antigelo (non tossico) ad una temperatura più bassa di circa 5° C rispetto a quella del sottosuolo. In questo modo, percorrendo il circuito in discesa ed in risalita, l’acqua tornerà su con una temperatura più alta rispetto a quella iniziale. Il calore estratto dal terreno, però, da solo non sarebbe sufficiente per riscaldare gli ambienti ecco perché è necessaria la presenza di una pompa di calore che innalza la temperatura portando il caldo nelle parti finali dell’impianto. Come funziona una pompa di calore? Esattamente come un frigorifero, che estrae il calore dall’interno dell’apparecchio per portarlo all’esterno. Dopo i costi d’installazione, quindi, l’energia prodotta è completamente gratuita. Una parte delicata dell’installazione è rappresentata dal riempimento del pozzo con cemento, acqua e bentonite così da riempire gli spazi vuoti, garantendo un contatto termico tra i tubi e le pareti perforate. Tramite le pompe di calore, lo stesso impianto può essere utilizzato in estate per il raffreddamento degli ambienti. Il fluido che circola nei tubi accumula calore e fornisce energia geotermica alla pompa di calore che, ovviamente deve essere dimensionata in base alle esigenze ed alla grandezza dell’edificio e posizionata in una parte bassa, possibilmente in cantina. In questo modo il riscaldamento è assicurato durante tutta la stagione tramite pavimenti riscaldanti oppure radiatori, e può essere prodotta anche acqua calda ad una temperatura costante di circa 60°C. Le sonde COMPATTE sono caratterizzate da tubi orizzontali e verticali, poste a profondità di circa 10 m, nelle quali lo scambio di calore avviene grazie ad una superficie di esposizione molto elevata.
In Italia gli impianti a bassa entalpia sono ancora poco diffusi e pertanto non esiste una normativa specifica di riferimento. Per la loro realizzazione ci si può riferire al DPR 385/91 ed alla Legge 9 del 9/01/1991 che regolano la ricerca delle fonti geotermiche. Le Regioni, invece, sono delegate alla concessione dell’utilizzo della risorsa geotermica. L’installazione di sonde verticali a circuito chiuso, dove non viene prelevata acqua, deve essere obbligatoriamente comunicata al Servizio Geologico ed al Ministero dello Sviluppo Economico. Senza andare troppo lontano, basti pensare che in Svizzera, invece, gran parte delle abitazioni utilizzano questi impianti e per questo motivo esiste una normativa precisa che ne regola l’installazione.

I VANTAGGI E GLI SVANTAGGI DELLE SONDE GEOTERMICHE
L’utilizzo dell’energia geotermica rappresenta di per sé un vantaggio poiché determina l’impiego di una fonte rinnovabile e con basso impatto ambientale. Ciò implica l’abbattimento delle immissioni di Co2 nell’aria e non rappresenta alcun tipo di pericolo per quanto riguarda eventuali perdite di gas o combustibile potenzialmente dannosi per la salute; infatti non utilizzando metano o gasolio non sono più necessari serbatoi. Oltre questo c’è da indicare il piccolo ingombro della pompa di calore con un impatto visivo nullo, bassissima manutenzione rispetto alle caldaie tradizionali, e mancanza di canna fumaria. Ma, nonostante i vantaggi siano molti, esistono alcuni elementi di svantaggio. Quelli più immediati consistono nei costi iniziali ancora piuttosto elevati, anche se essi vengono poi ammortizzati nel tempo, poi ci sono la necessità di fornire energia elettrica per il funzionamento della pompa e la necessità di effettuare studi ed analisi preventive nell’area interessata per evitare danni ambientali in fase di posa in opera. Al primo aspetto negativo si può ovviare facilmente, soprattutto in caso di edifici di nuova costruzione, abbinando un impianto fotovoltaico per la produzione di energia elettrica. A questo punto l’impianto sarà totalmente ad impatto 0. Il secondo aspetto risulta più complesso. Il posizionamento della sonda verticale implica il raggiungimento di profondità elevate e ciò potrebbe comportare impatti negativi nella falda acquifera o nel sottosuolo. Questo potrebbe verificarsi in varie fasi della lavorazione, per versamenti accidentali di additivi nella falda acquifera o nel sottosuolo, per intrusioni in falde acquifere vicine, per perdite di parti delle sonde. Chiaramente in fase di progettazione la ditta incaricata deve eseguire tutti i sopralluoghi necessari alla verifica della situazione esistente sia per ciò che riguarda le condizioni naturali, sia per la presenza di utenze idriche che potrebbero essere interessate dall’intervento.

Aziende che installano le sonde geotermiche
In Italia ci sono varie ditte che si occupano di installare le sonde geotermiche, questo, come espresso in precedenza implica anche tutte le fasi preventive e progettuali oltre, naturalmente, il rapporto con le autorità competenti e le amministrazioni locali per la richiesta delle autorizzazioni di legge. Ovviamente chiunque sia interessato all’installazione di tali impianti o ad informazioni aggiuntive, troverà un azienda in grado di eseguire questi lavori.
Per facilitare il compito se ne riportano alcune a titolo di esempio.

- Ecotermia srl con sede in provincia di Viterbo è possibile richiedere un preventivo tramite modulo da compilare online.

- Eneren con sede in provincia di Padova; si possono trovare approfondimenti ed informazioni aggiuntive.

- Geowork con sede a Borgosesia; maggiori informazioni sono disponibili sul sito www.geowork.info.

Sarebbe auspicabile, in un futuro non troppo lontano, quindi, una più ampia diffusione di impianti geotermici, soprattutto in fase di progettazione di nuovi edifici, così da abbinarli ad impianti fotovoltaici, per una sensibile riduzione dell’ impatto ambientale e delle emissioni di inquinanti.

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