Do#.ssa Jessica Chicco PhD student School of Advanced Studies Università di Camerino. Sala Falco Centro Incontri Provincia di Cuneo 29 o#obre 2013

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1 Do#.ssa Jessica Chicco PhD student School of Advanced Studies Università di Camerino Sala Falco Centro Incontri Provincia di Cuneo 29 o#obre 2013

2 La classificazione delle risorse geotermiche secondo la normakva vigente D.Lgs 22/10 Disposizioni preliminari e programmakche Art.1: Ambito di applicazione della legge e competenze 1. La ricerca e la col,vazione a scopi energe,ci delle risorse geotermiche effe8uate nel territorio dello Stato, nel mare territoriale e nella pia8aforma con,nentale italiana, quale definita dalla legge 21 luglio 1967, n.613, sono considerate di pubblico interesse e di pubblica u,lità e so8oposte a regimi abilita,vi ai sensi del presente decreto. 2. Ai sensi e per gli effeg del presente decreto legisla,vo, valgono le seguen, definizioni: a) sono risorse geotermiche ad alta entalpia quelle cara8erizzate da una temperatura del fluido reperito superiore a 150 C; b) sono risorse geotermiche a media entalpia quelle cara8erizzate da una temperatura del fluido reperito compresa tra 90 C e 150 C; c) sono risorse geotermiche a bassa entalpia quelle cara#erizzate da una temperatura del fluido reperito inferiore a 90 C. Art. 10: Piccole uklizzazioni locali

3 Le risorse geotermiche a bassa entalpia (T < 90 C) D.Lgs 22/10 Disposizioni preliminari e programmakche Art. 10: Piccole uklizzazioni locali Sono piccole u,lizzazioni locali di calore geotermico quelle per le quali sono soddisfa8e congiuntamente le seguen, condizioni: consentono la realizzazione di impiank di potenza inferiore a 2 MW termici, o8enibili dal fluido geotermico alla temperatura convenzionale dei reflui di 15 gradi cen,gradi; o8enute mediante l'esecuzione di pozzi di profondità fino a 400 metri per ricerca, estrazione e u,lizzazione di fluidi geotermici o acque calde, comprese quelle sgorgan, da sorgen, per potenza termica complessiva non superiore a kw termici, anche per eventuale produzione di energia ele8rica con impian, a ciclo binario ad emissione nulla. Sono altresì piccole u,lizzazioni locali di calore geotermico quelle effe8uate tramite l'installazione di sonde geotermiche che scambiano calore con il so#osuolo senza effe8uare il prelievo e la reimmissione nel so8osuolo di acque calde o fluidi geotermici.

4 Potenziale geotermico medio (Fonte: InternaKonal Geothermal Centre, Bochum, Germany)

5 Gli ingredien+ di una risorsa geotermica (sistema ideale) Area di ricarica Roccia impermeabile Roccia porosa e permeabile Serbatoio geotermico: produzione di calore Sorgente di calore

6 Temperature influenzate da: 1) Variazioni stagionali 2) Vegetazione 3) Irraggiamento solare 4) precipitazioni Le temperature del so8osuolo Temperatura quasi costante : Influenza della temperatura media atmosferica Zona di omeotermia Temperature costank nel tempo Obma resa termica

7 Riassumendo. Temperatura costante oltre i 15/20 m di profondità Fa#ore principale per obma resa termica di un Kpico impianto geotermico con sonde verkcali e pompe di calore Sorgente di calore disponibile ovunque e a profondità limitate Oltre i 100m la temperatura aumenta di circa 3 C ogni 100 m

8 I terreni più ada> per un impianto geotermico (Valori di conducibilità termica e rendimento specifico per sonde geotermiche verkcali, riferik a determinak litokpi. Fonte: VDI Richtlinien 4640, Rivista da Enel Green Power)

9 I terreni più ada> per un impianto geotermico (Valori di potenza di estrazione specifica per funzionamenk di 1800 e 2400 ore annue, per sonde geotermiche verkcali, riferik a determinak litokpi. Fonte: VDI Richtlinien 4640, 2001)

10 Tipologie di impianto geotermico

11 Da cosa è composto un impianto geotermico? Pannelli fotovoltaici Energia ele#rica per pompa di calore Acqua calda sanitaria Sistema di riscaldamento a pavimento radiatore Serbatoio di accumulo calore Pompa di calore geotermica Sonde geotermiche verkcali

12 Sonde geotermiche: qual è la giusta profondità? Valori di rendimento specifico maggiori di 50 W/m considerak acce#abili ma non da considerare a priori! Errori significakvi! 1 passo: calcolare il fabbisogno termico dell edificio 2 passo: valutare le condizioni geologiche e idrogeologiche del sito Necessari sondaggi geognoskci a carotaggio conknuo 3 passo:valutare la potenza di estrazione fornita dal terreno 4 passo: per impiank con potenze minori di 30 kw metodo di calcolo semplificato per impiank con potenze maggiori di 30 kw metodi analikci e/o GRT

13 Sonde geotermiche: qual è la giusta profondità? Fondamentale conoscere la corre#a profondità di perforazione Perché? Per soddisfare il fabbisogno termico dell edificio Corre#o dimensionamento sonde geotermiche = obma resa termica

14 Che cos è un Geothermal Response Test? 1) Perforazione 2) Inserimento sonda 3) Scorre un fluido termove#ore 4) Si misura la risposta termica del fluido definendone temperatura in ingresso e in uscita Si ricavano importank parametri come: conducibilità termica e resistenza termica equivalente del pozzo Test sicuro, veloce, con cosk contenuk

15 Sonde geotermiche ver+cali: cara8eris+che Che cosa sono? scambiatori di calore dal terreno o falda acquifera all impianto Materiale comune: polieklene ad alta densità (PEAD, PE 100 SDR 11 PN 10/16, con diametro esterno di 40 mm e spessore di 3,7mm, diametro interno di 32 mm e spessore di 2,9 mm) Elevata resistenza alla ro#ura e alle sostanze chimiche, elevata durata, cosk vantaggiosi qualità /prezzo Tmax 35 C Materiale più innovakvo ma più costoso: PolieKlene rekcolato (PEX) termicamente e meccanicamente più resistente Tmax 95 C

16 Sonde geotermiche: realizzazione Perforazione: 1) a rotazione con circolazione dire#a o inversa di fluidi (bentonite) 2) a rotazione con circolazione di fluidi e riveskmento totale della colonna in avanzamento (camicia) 3) a rotopercussione (martello fondo foro) Installazione e cemenkficazione sonde Prove di tenuta idraulica: prova eseguita in cankere dall installatore sonda geotermica ricolmata d acqua (P di prova 5bar) durata 2 ore circa

17 Sonde geotermiche: realizzazione metodo comune

18 Sonde geotermiche: +pologie Diametro tra 100 e 200 mm e profondità medie tra 70 e 130 m 1) Singola U (simplex) con tubo di mandata e tubo di ritorno (saldate sul fondo in fabbrica o in cankere tramite fusione termica o a#raverso piedi di sonda e/o distanziatori) 2) Doppia U (duplex) con due coppie di tubi (la coppia più esterna per la mandata e la più interna per il ritorno) più uklizzato e consigliato 3) Spazio tra i tubi riempito con materiale cemenkzio (grout): cemento + acqua + bentonite (presenza minima perché bassa conducibilità termica, può aumentare la resistenza del pozzo, funzione elaskcizzante che evita contrazioni del grout) 4) La cementazione deve garankre un buon isolamento termico tra sonda e terreno

19 Sonde e pompe di calore geotermiche: principio di funzionamento Il fluido scende all interno della tubazione di mandata ad una temperatura inferiore a quella del terreno (3-4 se è solo acqua o 0 se è una miscela acqua e fluido ankgelo). Risale successivamente ad una temperatura di 4-5 superiore, dopo avere estra#o calore dal terreno per conduzione. La pompa di calore è in grado di trasferire il calore estra#o dal terreno all impianto di distribuzione facendo uscire acquafino a 65 C (nuove pompe di calore) L acqua di ritorno dall impianto rientra nella pompa di calore ad una temperatura di 4-5 inferiore, dopo avere ceduto calore all ambiente. All interno delle sonde viene fa#o scorrere un fluido: acqua o acqua + ankcongelante non tossico (glicole eklenico, glicole propilenico, cloruro di calcio, alcool eklico) glicole propilenico: proprietà termofisiche più elevate e maggiore sicurezza ambientale

20 Il fluido di circolazione scende all interno della sonda di mandata ad una temperatura superiore a quella del terreno (per esempio a ) e risale ad una temepratura di 4-5 inferiore, dopo avere ceduto calore al terreno. La pompa di calore trasferisce il calore dal corpo più caldo (ambiente), a quello più freddo(terreno) operando l inversione del ciclo rispe#o alla modalità di funzionamento invernale. COP PdC: per avere 5KW termici si paga in bolle#a solo 1KW termico perché i restank 4KW termici sono presi gratuitamente dal terreno

21 I principali vantaggi della geotermia Impianto ecologico: non ci sono emissioni di CO 2 L Ente Americano per la Protezione dell'ambiente ha dichiarato che la Geotermia è la tecnica di climakzzazione più efficiente ed ecologica possibile; Risparmio del 40% / 70% rispe#o ad un impianto tradizionale Predisposto per fare riscaldamento, raffrescamento, acqua calda sanitaria (climakzzazione edificio di 365 giorni l anno) Quasi nessuna manutenzione annuale Durata lunga (fino a 30 anni) non funziona a combuskone e non è so#oposto a stress termici Durata lunga (fino a 30 anni) non funziona a combuskone e non è so#oposto a stress termici, a rischi di emissioni inquinank, a rischi di incendi Non richiede locali tecnici dedicak con sistemi di sicurezza In associazione ad un impianto fotovoltaico produce poca energia ele#rica per il funzionamento della pompa di calore, riducendoo azzerando le spese di climakzzazione

22 I principali vantaggi della geotermia Sistema sempre acceso 24 ore su 24, 365 giorni l anno, con bassissimi consumi Valutazioni economiche orientakve 1) il tempo di ritorno per una nuova costruzione (skmato sulla base del risparmio annuo in bolle#a e dell extracosto dell impianto geotermico rispe#o a un impianto convenzionale con caldaia a metano e condizionatore ele#rico) circa 8/9 anni Una volta ammorkzzato il costo, si ha un risparmio annuale del 60/70% per gli ulteriori 20 anni di durata dell impianto 2) Per un intervento di ristru#urazione (con detrazione fi scale del 65%) 4-5 anni. Il costo per la realizzazione di un impianto geotermico non può essere determinato a priori in quanto variabile e funzione di diversi fa#ori quali: cara#eriskche geologiche/idrogeologiche/termofisiche del so#osuolo del sito d interesse; situazione climakca e zona geografica di realizzazione dell impianto; grado di isolamento termico dell edificio.

23 Esempi prakci V Conto Energia a#ualmente abolito ma innalzamento deduzione fiscale al 65%

24 Detrazioni fiscali: ulkme interessank novità Gazze&a ufficiale n. 181 del 03/08/2013: legge 3 agosto 2013, n. 90 recante: Conversione in legge, con modificazioni, del decreto-legge 4 giugno 2013, n. 63, recante disposizioni urgenti per il recepimento della Direttiva 2010/31/UE del Parlamento europeo e del Consiglio del 19 maggio 2010, sulla prestazione energetica nell'edilizia per la definizione delle procedure d'infrazione avviate dalla Commissione europea, nonché altre disposizioni in materia di coesione sociale. Ar+colo 14: potenziamento dell'a&uale regime di detrazioni fiscali del 55% per gli intervenb di miglioramento dell'efficienza energebca degli edifici, scaduto il 30 giugno 2013, innalzato alla quota del 65%. Sono compresi: 1) sosktuzione di impiank di riscaldamento con pompe di calore ad alta efficienza ed impiank geotermici a bassa entalpia; 2) sosbtuzione di scaldacqua tradizionali con scaldacqua a pompa di calore dedicab alla produzione di acqua calda sanitaria; 3) proroga della detrazione IRPEF/IRES per la riqualificazione energekca degli edifici che si applica nella misura del 65% per le spese sostenute dal 6 giugno 2013 al 30 giugno 2014 per gli intervenb relabvi a parb comuni degli edifici condominiali (ar& e bis Cod. civ.) o che interessino tu&e le unità immobiliari di cui si compone il singolo condominio.

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