CONVEGNO AGORDO 30 NOVEMBRE 2007

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1 CONVEGNO AGORDO 30 NOVEMBRE 2007 RELATORE : PILATI ING. CORRADO S O M M A R I O 1. PRESENTAZIONE COS E L ENERGIA GEOTERMICA TUTELA DEL TERRITORIO TECNICHE DI PERFORAZIONE A CONFRONTO TECNICA DI PERFORAZIONE CON FANGHI BENTONITICI E POSA DELLA SGV TECNICA DI PERFORAZIONE A DOPPIA TESTA MACCHINA MC 900 GT CONCLUSIONI

2 Come impresa Dalla Gassa siamo lieti di partecipare a questa importante ricorrenza cercando di portare un nostro piccolo contributo alle conoscenze legate al mondo delle perforazioni nel terreno. L intervento sarà breve e molto specifico. 1. PRESENTAZIONE Con l aumento del costo del petrolio diventa sempre più importante e di attualità ricercare nuove fonti di energia, le così dette energie alternative, ed in particolare quelle rinnovabili. Tra le diverse tipologie di energia, di cui sentiamo sempre più spesso parlare, c è anche l energia geotermica ampiamente utilizzata da alcuni decenni dai paesi più sensibili al risparmio energetico ed al rispetto dell ambiente. 2. COS E L ENERGIA GEOTERMICA Il calore è una forma di energia e, in senso stretto, l energia geotermica è il calore contenuto all interno della terra che trae origine dal decadimento di elementi radioattivi presenti in natura. La temperatura del nucleo terrestre raggiunge i 4000 C e piano piano diminuisce spostandosi verso la superficie con un gradiente di circa 3 C ogni 100 m. Tuttavia l espressione energia geotermica è generalmente impiegata, nell uso comune, per indicare quella parte del calore terrestre, che può, o che potrebbe essere, estratto dal sottosuolo e sfruttata dall uomo. Si distinguono due tipi di geotermia: 1) Geotermia utilizzata per produzione di energia primaria (elettrica) che va a sfruttare il calore endogeno disponibile alle profondità di m. Un esempio a livello mondiale è la centrale di Lardarello in Toscana che preleva calore a circa 2000 m di profondità, per una particolare conformazione geologica, dove trova una temperatura di 300 C, temperatura che solitamente si trova a m di profondità. 2) Geotermia per usi civili, riscaldamento di edifici civili ed industriali; si fa riferimento a temperature comprese tra i 10 ed i 15 C, utilizzando delle sonde geotermiche verticali (SGV) che raggiungono profondità tra i 50 e 200 m. Per poter utilizzare l energia geotermica è indispensabile l installazione di una pompa di calore. Questa macchina è in grado di riscaldare, produrre acqua calda per uso sanitario e, semplicemente, premendo un interruttore, raffrescare l edificio nel periodo estivo. Circa il 75% 2

3 dell energia calorica necessaria viene prelevata gratuitamente dal terreno. La parte rimanente richiede energia elettrica per il funzionamento della pompa di calore. L energia geotermica più utilizzata, e di cui parliamo oggi, è quella a bassa temperatura usata per il riscaldamento di edifici sia civili che industriali. Nel corso del 2006 in Svizzera il 40% delle nuove abitazioni e ristrutturazioni ha utilizzato un impianto geotermico, con un risparmio in termini economici valutato mediamente tra il 30 ed il 50%. Per l utilizzo dell energia geotermica a bassa temperatura è necessario costruire dei campi geotermici che possono essere realizzati in vari modi. Noi andremo a focalizzare la nostra attenzione sulle Sonde Geotermiche Verticali a circuito chiuso (SVG) che, come sopra riportato, raggiungono una profondità variabile tra i 50 ed i 200 m. Non parleremo delle sonde geotermiche a circuito aperto che in realtà sono solo dei pozzi per il prelievo dell acqua e della successiva reimissione in falda. Tali impianti presentano dei problemi ancora da risolvere per quanto riguarda la tutela del bene acqua. 3. TUTELA DEL TERRITORIO Noi viviamo in un territorio fortemente antropizzato ed ogni nostro intervento, sia di natura civile, industriale ed agricolo comporta delle interazioni e modifiche all ambiente circostante. Pertanto sempre di più bisognerà porre l attenzione sulle conseguenze ambientali di ciascuna lavorazione umana. Per quanto riguarda l esecuzione delle sonde geotermiche verticali (SGV) si devono imporre regole sempre più severe per la salvaguardia delle falde visto che le perforazioni arrivano fino a 200 m e anche più. Una buona conoscenza del terreno su cui si andrà ad operare è indispensabile per poter adottare tecniche di perforazione il meno invasive possibile. Particolare attenzione dovrà pertanto essere adottata per salvaguardare il bene acqua perchè la tutela del territorio e dell ambiente è un interesse primario per tutti. 3

4 4. TECNICHE DI PERFORAZIONE A CONFRONTO Per quanto riguarda le tecniche di perforazione ci soffermiamo solo sulle perforazioni su terreno incoerente. Non tratteremo le perforazioni in terreni compatti dove è molto più semplice eseguire la perforazione e la posa delle SGV per la capacità del terreno di autosostenersi. Le tecniche utilizzate attualmente, nei terreni incoerenti dove è indispensabile sostenere le pareti del foro, possono essere sintetizzate in due: 1) Perforazione con fanghi bentonitici o polimeri; 2) Perforazione con doppia batteria, asta di perforazione e rivestimento recuperabile, con foro costantemente rivestito. 4.1 Tecnica di perforazione con fanghi bentonitici e posa della SGV Le unità di perforazione utilizzate sono generalmente quelle specifiche per pozzi e la perforazione avviene solitamente a sola rotazione; gli utensili principalmente impiegati sono le frese o i triconi. Durante la perforazione viene immessa nel foro della bentonite, di adeguata densità in funzione della permeabilità del terreno, con il compito di sostenere il terreno ed evitare la chiusura del foro e con la funzione di fluido di espurgo. Raggiunta la profondità desiderata si recupera la batteria di perforazione e si inserisce la sonda geotermica nel foro pieno di bentonite con una certa difficoltà. Questa operazione viene eseguita agganciando la sonda geotermica ad un asta di perforazione e spingendo fino alla quota di progetto vincendo la sottospinta data dalla bentonite. Questa operazione rischia comunque di danneggiare la sonda geotermica in modo più o meno grave limitandone la durata nel tempo. Recuperata la batteria usata per l inserimento della sonda geotermica solitamente non viene eseguita nessuna cementazione ma si considera sufficiente per la sigillatura del foro il solo fango bentonitico che solo in casi particolari viene sostituito con una miscela cementante. La tecnica di perforazione con fanghi bentonitici non è certo la migliore in terreni fortemente permeabili ed in presenza di bacini di acqua potabile in quanto la bentonite, se non ha la densità giusta in funzione del tipo di terreno, va a permeare il terreno circostante il foro; pertanto se possibile in tali situazioni la bentonite va evitata, sia per ridurre la dispersione sulle falde sia perchè alla fine rimane il problema dello smaltimento dei fanghi bentonitici in discarica di inerti. 4

5 4.2 Tecnica di perforazione a doppia testa Per realizzare i fori profondi per la geotermia i migliori costruttori a livello mondiale propongono delle sonde a doppia testa, una testa di rotazione che trascina l asta di perforazione e la seconda il rivestimento provvisorio per tutta la lunghezza del foro. La perforazione può essere eseguita a rotazione, utilizzando frese o triconi, oppure a rotopercussione con martello fondo foro. L uso del rivestimento per tutta la lunghezza della perforazione ha il compito di sostenere e stabilizzare le pareti del foro e non risulta quindi necessario utilizzare bentonite. I fluidi per portare in superficie i detriti possono essere aria, acqua, misti aria-acqua e fanghi bentonitici SOLO PER STABILIZZARE ACQUIFERI IN PRESSIONE. Una volta recuperata la batteria interna di perforazione basta appendere un peso di kg alla sonda geotermica ed inserirla per gravità completa di tubo di iniezione. A questo punto, prima di sfilare il rivestimento, si passa all iniezione a pressione controllata di un apposita miscela cementante costituita da acqua, cemento, bentonite e sabbie silicee con il compito di migliorare la trasmissione del calore. Alla fine, durante la fase di recupero del rivestimento, si procede al rabbocco del foro. Questa procedura di esecuzione riduce sicuramente il contatto tra bentonite e le falde attraversate durante la perforazione e la cementazione con un apposita miscela cementante garantisce la non comunicazione di falde poste a profondità diverse. 5. MACCHINA MC 900 GT Fino a qualche anno fa tutte le sonde geotermiche venivano installate con unità di perforazione specifiche per l esecuzione di pozzi. Da una decina d anni la ditta Comacchio s.r.l. progetta, costruisce e commercializza unità di perforazione specifiche per la geotermia destinate quasi esclusivamente al mercato estero. Da qualche anno a questa parte c è un certo interesse anche per il mercato italiano con macchine ad elevata coppia di rotazione ed un tiro spinta che a volte supera le 20 t. Si differenziano per il loro ingombro ridotto e soprattutto per essere predisposte per la doppia batteria; aste di perforazione e rivestimento provvisorio recuperabile. Nel 2006 è stata progettata e costruita una macchina innovativa a doppia testa specifica per la geotermia con le seguenti caratteristiche tecniche. 5

6 Tale macchina può tranquillamente eseguire perforazioni fino a 200 m di profondità rivestendo il foro per tutta la sua lunghezza. L utilizzo di aria compressa, e del martello fondo foro, permette in terreni anche di difficile perforabilità, una notevole velocità di perforazione eliminando quasi del tutto gli inconvenienti dovuti all utilizzo di fanghi bentonitici. 6

7 Infatti permette di isolare perfettamente il foro dalle falde attraversate e non mettere in comunicazione le falde superficiali con quelle più profonde. L utilizzo della doppia batteria permette di perforare in terreni permeabili sotto falda con il solo impiego di acqua utilizzata unicamente come fluido di espurgo, eventualmente caricata leggermente con polimeri biodegradabili. 6. CONCLUSIONI La differenza sostanziale tra i due metodi di perforazione nell uso o no della bentonite con i problemi ambientali connessi. Ad oggi rimane l esigenza di un regolamento ed una normativa specifica (che paesi come Austria, Svizzera, Germania hanno già), inerente l installazione di sonde geotermiche. Mancano quindi delle procedure chiare che possano dare indicazioni precise sui metodi di perforazione consentiti, sui metodi di cementazione delle sonde e sulle procedure di collaudo. Una volta normato il settore e deciso dove si possono fare o no le sonde geotermiche (no in zone sotto vincolo o dove ci sono falde in pressione) si possono realizzare campi geotermici che sono facilmente controllabili nel tempo, collaudabili e controllabili in fase di esercizio ed in caso di problemi inertizzabili. Sicuramente la geotermia non risolve tutti i problemi energetici ed ambientali ma assieme ad altre tecnologie ed energie alternative contribuisce alla riduzione dell emissione della CO 2. Agordo, 30 novembre