LA GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA ATTIVITÀ COMMISSIONE GEOTERMIA DELL ORDINE GEOLOGI DEL LAZIO

Transcript

1 LA GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA ATTIVITÀ COMMISSIONE GEOTERMIA DELL ORDINE GEOLOGI DEL LAZIO Dr. Geol. ROBERTO SPALVIERI robertospalvieri@geologilazio.it CONSIGLIERE ORDINE DEI GEOLOGI DEL LAZIO COORDINATORE COMMISSIONE GEOTERMIA

2

3 DELIBERA ISTITUTIVA COMMISSIONE GEOTERMIA OGL La Commissione viene istituita con Delibera di Consiglio n 60/2010 del Scopo della Commissione è quello di promuovere ogni iniziativa utile e necessaria alla divulgazione della Geotermia a bassa entalpia ed in particolare dei principi del Geoscambio, nonché dei campi ad essi attinenti. L attività viene svolta attraverso: 1) La formazione professionale con appositi corsi per l identificazione delle procedure esecutive in fase di indagine preliminare, di progettazione, realizzazione e monitoraggio di sistemi di geoscambio; 2) L analisi delle problematiche tecnico-scientifiche e di interpretazione delle norme in ambito applicativo, per la caratterizzazione dei parametri di sito necessari alla progettazione e realizzazione di un impianto; 3) La discussione e il confronto tra l Ordine dei Geologi del Lazio e i vari soggetti, pubblici e privati, coinvolti nell applicazione delle norme e regolamentazioni relative alla Geotermia, promuovendo incontri, tavole rotonde, seminari e convegni.

4 ASPETTI ENERGETICI Difficilmente ci si rende conto che il vero problema dell energia nel mondo è l ENERGIA TERMICA! Circa il 40% dell energia primaria (energia chimica da combustibile fossile) nel Lazio (media nazionale) viene impiegata per il CONDIZIONAMENTO DI EDIFICI Ma non solo, del restante 60% di energia primaria si può approssimare che più della metà. sia dispersa nell ambiente sottoforma di calore. Dunque, ragionando per ordini di grandezza, possiamo dire che circa il 70% dell energia che preleviamo dalla natura viene trasformata in ENERGIA TERMICA e per lo più in CALORE! VERO RISPARMIO ENERGETICO = GESTIONE DEGLI SPRECHI DI ENERGIA TERMICA 1)RISPARMIANDO: (+ isolamento, + efficienza energetica dei processi, etc.) 2)CO-TRIGENERANDO: producendo energia elettrica laddove c è possibilità di utilizzare tutta o quasi la risultante energia termica, mediante sistemi con combustibili fossili, impianti solari termici o termodinamici, sistemi ibridi, reti di teleriscaldamento e quant altro. In quest ottica si inserisce una grande famiglia di tecnologie energetiche rinnovabili, che racchiude varie tecniche di geoscambio, che va sotto il nome di: GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA

5 CLASSIFICAZIONE GENERALE D.LGS. n.22 del Riassetto della normativa in materia di ricerca e coltivazione delle d risorse geotermiche Ai sensi e per gli effetti del presente decreto legislativo (art.1, comma 2) valgono le seguenti definizioni: a) sono risorse geotermiche ad alta entalpia quelle caratterizzate da una temperatura del fluido reperito superiore a 150 C; b) sono risorse geotermiche a media entalpia quelle caratterizzate da una temperatura del fluido reperito compresa tra 90 C e 150 C; c) sono risorse geotermiche a bassa entalpia quelle caratterizzate da una temperatura del fluido reperito inferiore a 90 C. art. 10- Piccole utilizzazioni locali di calore geotermico quelle che consentono la realizzazione di impianti di potenza inferiore a 2 MWt, ottenibili dal fluido geotermico alla temperatura convenzionale dei reflui di 15 gradi centigradi, mediante l'esecuzione di pozzi di profondita' fino a 400 metri. Sono altresì piccole utilizzazioni locali di calore geotermico quelle effettuate tramite l'installazione di sonde geotermiche che scambiano calore con il sottosuolo senza effettuare il prelievo e la reimmissione nel sottosuolo di acque calde o fluidi geotermici. Al comma 3 è previsto che le Autorita' Competenti per le funzioni amministrative, comprese le funzioni di vigilanza, riguardanti le piccole utilizzazioni locali di calore geotermico sono le Regioni o Enti da esse delegate.

6 QUADRO NORMATIVO ENERGETICO EUROPEO

7 QUADRO NORMATIVO NAZIONALE QUADRO NORMATIVO ENERGETICO EUROPEO ART.5 AUTORIZZAZIONE UNICA ART.6 PROCEDURA ABILITATIVA SEMPLIFICATA E COMUNICAZIONE ART.7 REGIMI AUTORIZZATIVI PER PRODUZIONE ENERGIA TERMICA DA F.R. COMMA 4: ENTRO ART.10 REQUISITI E SPECIFICHE TECNICHE ALLEGATO 2

8 Sono 290 i Comuni italiani della geotermia rilevati dal rapporto Comuni Rinnovabili 2011 di Legambiente,, per una potenza totale di 868 MW elettrici (i comuni della geotermia ad alta entalpia sono 9, ad eccezione di Ferrara, tutti in Toscana) e 69,7 MW termici (i i comuni della geotermia a medio-bassa entalpia sono 281,, prevalentemente concentrati nel Nord Italia). L impressionante L diffusione della geotermia per usi termici è comprensibile contrapponendo a quanto sopra i circa 180 comuni italiani del 2010, i 75 censiti nel 2009 ed i 5 rilevati nel 2006.

9 Numero Capacità (MWth) Produzione (ktep/ktoe) Numero Capacità (MWth) Produzione (ktep/ktoe) Svezia , ,1 778,1 Germania ,9 183, ,5 249,9 Francia ,0 125, ,6 141,6 Finlandia ,9 199, ,4 226,4 Austria , ,8 68,4 Olanda , ,1 Polonia , ,1 24,9 Irlanda , ,9 20,7 Italia , Repubblica Ceca , ,7 Numero e capacità installata delle pompe di calore nei paesi UE nel 2008 e nel 2009 Fonte: 10th EurObserv ER Report, 2010

10 PRINCIPIO FONDAMENTALE DI GEOSCAMBIO E BENEFICI AMBIENTALI

11 PRINCIPALI APPLICAZIONI Centri Commerciali Uffici, Centri Direzionali Residenziale Condizionamento, Climatizzazione, Acqua sanitaria, Flussi Energetici di Processo Ospedali Cliniche - Scuole Industria, Processi produttivi

12 PRINCIPALI SISTEMI APPLICATIVI Applicazione APERTA: Falda Applicazione CHIUSA Geoscambiatore Orizzontale Applicazione CHIUSA Applicazione CHIUSA Geoscambiatore Verticale

13 PRINCIPALI SISTEMI APPLICATIVI OLTRE LE SONDE GEOTERMICHE VERTICALI Applicazione APERTA: Falda Applicazione CHIUSA Geoscambiatore Orizzontale Applicazione CHIUSA Applicazione CHIUSA Geoscambiatore Verticale

14 SONDE GEOTERMICHE VERTICALI Un impianto geotermico a bassa entalpia con sonde geotermiche verticali è costituito da tre parti fondamentali: 1)Sistema di scambio con il terreno, sonde geotermiche 2)Una o più pompe di calore + tutti i dispositivi atti a movimentazione dei fluidi e sicurezza dell impianto 3)Sistema di distribuzione del calore all utenza utenza, con appositi terminali d impianto.

15 SONDE GEOTERMICHE VERTICALI La sonda geotermica ha la funzione di scambiatore di calore tra il terreno e la pompa di calore ed è composta da una o più tubazioni a circuito chiuso all interno delle quali passa il fluido termovettore. La sonda geotermica è pensata per non richiedere alcun tipo di manutenzione durante la sua vita tecnica: essendo sigillate fino in superficie, non è possibile intervenire sulle tubazioni in profondità. La sonda in sé è un componente estremamente semplice dell impianto, costituita da tre elementi fondamentali: TUBAZIONI (PEAD, PEAX, PE-RC) PIEDE MATERIALE DI RIEMPIMENTO (sabbie quarzifere, malte cementizie) e tre elementi ausiliari: TUBO D INIEZIONE (pressione ca 20 bar) ZAVORRA (peso medio Kg) DISTANZIALI 450 Kg di cemento + 50 Kg di bentonite litri di acqua

16 LA POMPA DI CALORE

17 LA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI GEOTERMICI La progettazione a regola d arted richiede competenze multidisciplinari: - il progettista GEOLOGO nella ricostruzione del modello geologico e idrogeologico del sito; - il progettista GEOTERMICO nella definizione-gestione-controllo delle fasi operative di perforazione, di posa e collaudo delle sonde (direzione lavori con giornali di cantiere, verbali di cementazione, certificati di collaudo), solitamente arriva sino alla pompa di calore; - il progettista TERMOTECNICO (tecnico abilitato) che si occupa della distribuzione ai terminali d impianto; - il progettista ELETTRICO (tecnico abilitato) che si occupa dell alimentazione delle macchine e dei sistemi di controllo (riceve dai progettisti geotermico e termotecnico i carichi elettrici e le logiche di controllo per il funzionamento di pompa di calore, valvole servocomandate e circolatori). ADEGUATA DIVISIONE DI RESPONSABILITÀ E COMPETENZE LAVORO DI SUCCESSO I problemi più frequenti sono dati dall eccessivo utilizzo del terreno (serbatoio geotermico), con conseguente perdita prestazionale (nei casi migliori) o danneggiamento irreparabile delle sonde geotermiche (costi per la sostituzione realmente gravosi).

18 LA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI GEOTERMICI PROCEDURA PROGETTUALE 1) Verifica della fattibilità tecnica; 2) Individuazione di vincoli autorizzativi; 3) Caratterizzazione dell utenza; 4) Caratterizzazione geologica e termogeologica del sito; 5) Definizione delle condizioni di scambio sonda-terreno; 6) Scelta dello schema di centrale termica e della pompa di calore; 7) Dimensionamento delle sonde geotermiche (profondità, numero, posizione) 8) Dimensionamento della distribuzione orizzontale alle sonde; 9) Definizione delle componenti di centrale termica; 10) Dimensionamento di staffaggi e finiture.

19 LA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI GEOTERMICI PROCEDURA PROGETTUALE 1) STUDIO DI FATTIBILITÀ a) Caratteristiche utenza (temperature fluidi, spazi in centrale termica, continuità d uso, sviluppo nel tempo, bilancio d utilizzo estate-inverno) b) Aspetti cantieristici (accessibilità, utilities cantiere, pendenze del terreno, etc.) c) Aspetti geologici (movimenti franosi e carsismo: pericolosi; variabilità geologica vert., elevato indice vuoti, fratture e rocce abrasive: costi aggiuntivi) d) Aspetti idrogeologici (presenza di falda/e, acquiferi in pressione) e) Aspetti ambientali (presenza pozzi idropotabili in vicinanza, interessamento di acquiferi potabili o sistemi multifalda, presenza di carico microbiologico o sostanze pericolose disciolte) f) Aspetti autorizzativi (legislazione vigente sul territorio) 2) VINCOLI AUTORIZZATIVI Normative regionali in rapido sviluppo, dove esistente l attuazione può variare da provincia a provincia. Solitamente tre tipi di prescrizioni: divieto per aree di salvaguardia risorse idropotabili, imposizione di monitoraggio ambientale continuo, limitazioni nella profondità di posa.

20 LA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI GEOTERMICI PROCEDURA PROGETTUALE 4) CARATTERIZZAZIONE GEOLOGICA E TERMOGEOLOGICA Lo studio geologico e le relative prospezioni devono essere estesi alla parte di sottosuolo interessata, direttamente o indirettamente, dalla realizzazione dell opera o che influenza il comportamento dell opera stessa. A seguito della ricostruzione del modello geologico ed idrogeologico vengono trasferite agli step progettuali successivi le seguenti nozioni: temperatura, capacità e conduttività termica medie, informazioni sulla variabilità della stratigrafica e delle condizioni idrogeologiche, informativa circa il rischio di inquinamento della falda.

21 LA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI GEOTERMICI PROCEDURA PROGETTUALE 7) DIMENSIONAMENTO DELLE SONDE CALORE SPECIFICO DI ESTRAZIONE (FONTE VDI 4640)

22 LA PROGETTAZIONE DI IMPIANTI GEOTERMICI PROCEDURA PROGETTUALE 7) DIMENSIONAMENTO DELLE SONDE (GRT) Thermal Response Test o Ground Response Test (GRT): uno scambiatore pilota installato nel suolo (che sarà parte di un pozzo poi appartenente al loop dell impianto che si realizzerà) sollecitato da un impulso termico a potenza costante. Attraverso il test (durata minima 50 ore) vengono misurati i seguenti tre parametri: T o : temperatura media del terreno indisturbato λ : conducibilità termica media del suolo R b : resistenza termica media della sonda (resistenza equivalente di pozzo)

23 BOZZA DI REGOLAMENTO PROPOSTA DALL ORDINE DEI GEOLOGI DEL LAZIO COMMISSIONE GEOTERMIA REGOLAMENTO REGIONALE SONDE GEOTERMICHE A CIRCUITO CHIUSO Capo I - Disposizioni generali Art.1- Finalità Art.2- Definizioni Art.3- Ambito di applicazione Art.4- Differenziazione procedimenti (piccoli impianti <30 Kwt, grandi impianti >30 kwt) Art.5- Divieti e vincoli Art.6- Modalità di gestione e installazione impianti Art.7- Registro regionale sonde geotermiche (RSG) Capo II - Procedimento finalizzato alla installazione sonde geotermiche di profondità < 100 metri Art.8/9- Comunicazione inizio lavori/comunicazione di fine lavori Capo III - Procedimento finalizzato alla installazione sonde geotermiche di profondità > 100 metri Art.10- Modalità di presentazione della domanda Art.11/12- Modalità di rilascio dell autorizzazione e registrazione nel RSG Capo IV Disposizioni transitorie e finali Art.13/16- Controlli, Certificazione qualità delle imprese, disposizioni transitorie ALLEGATO TECNICO

24 BOZZA DI REGOLAMENTO PROPOSTA DALL ORDINE DEI GEOLOGI DEL LAZIO COMMISSIONE GEOTERMIA ALLEGATO TECNICO 1.Requisiti tecnici per il dimensionamento e la realizzazione degli impianti (distinti in grandi e piccoli); 2.Materiali utilizzati (tubazioni e fluidi termovettori) 3.Modalità di perforazione (tecniche di perforazione, accorgimenti operativi e misure di sicurezza, fluidi di perforazione, rivestimenti) 4.Posa delle sonde (srotolatori, cementazione) 5.Specifiche tecniche per la verifica funzionale delle sonde geotermiche: collaudo di tenuta (5-6 Bar per minimo1-2 ore con perdite tollerate di bar) e collaudo di flusso. 6.Monitoraggio ambientale (piezometrico, termico, qualitativo) 7.Organi di sicurezza (saracinesche, valvole di sicurezza e bilanciamento, flussostati) 8.Strumenti accessori di controllo (manometro, termometro, contatore, misuratore di portata, etc.)

25 GRAZIE PER L ATTENZIONEL Fa più rumore un albero che cade di una foresta che cresce (Lao Tsu) Dr. Geol. ROBERTO SPALVIERI robertospalvieri@geologilazio.it