Le pompe di calore geotermiche e lo stoccaggio di calore nel sottosuolo

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1 Piacenza, 5 ottobre ,00 14, 00 EXPO Sala B Loc. Le Mose, Via Tirotti 11 Le pompe di calore geotermiche e lo stoccaggio di calore nel sottosuolo Proposte per un adeguato sviluppo delle pompe di calore geotermiche e dello stoccaggio di calore nel sottosuolo in Emilia Romagna Osservazioni al Piano Energetico regionale Gabriele Cesari Presidente OGER Gabriele Cesari Presidente OGER presidente@geologiemiliaromagna.it

2 La sfida dei cambiamenti climatici (slide tratta da L.Mercalli, Parma 12 ott. 15) 9.4 GtonC/yr, 15% (34 Gt CO2) Rockstrom & al., Nature 2009

3 La sfida dei cambiamenti climatici (slide tratta da L.Mercalli, Parma 12 ott. 15)

4 La sfida dei cambiamenti climatici (immagini e grafici tratte da L. Mercalli, Parma 12 ott. 15) Gli impegni di COP21 Parigi 30 novembre 15 Le nazioni partecipanti hanno siglato un accordo internazionale di azioni sul clima che limiti il riscaldamento globale del XXI secolo entro 1,5 C

5 Energia termica e sostenibilità Concetto di sviluppo sostenibile (G.H. Brundtland WCED 1987): Lo sviluppo sostenibile [ ] è processo di cambiamento tale per cui lo sfruttamento delle risorse, la direzione degli investimenti, l orientamento dello sviluppo tecnologico e i cambiamenti istituzionali siano resi coerenti con i bisogni futuri oltre che con gli attuali Sostenibilità economica: intesa come capacità di generare reddito e lavoro per il sostentamento della popolazione. Sostenibilità sociale: intesa come capacità di garantire condizioni di benessere umano (sicurezza, salute, istruzione, democrazia, partecipazione, giustizia.) equamente distribuite per classi e genere. Sostenibilità ambientale: intesa come capacità di mantenere qualità e riproducibilità delle risorse naturali. L'area risultante dall'intersezione delle tre componenti, coincide idealmente con lo sviluppo sostenibile. Nelle valutazioni di sostenibilità delle tipologie di energia termica devono essere considerati diversi fattori: aspetti ambientali (emissioni di CO 2, altre emissioni, impatti sul paesaggio, rumore, ecc ) aspetti sociali (sicurezza degli impianti, uso di risorse finite, ecc ) aspetti economici (costi di investimento e di gestione, durata degli impianti, tempi di ritorno ecc )

6 Il Piano Energetico Regionale Oltre il 50% del fabbisogno totale di energia in Emilia-Romagna è rappresentata dai consumi termici (riscaldamento e raffrescamento). I consumi maggiori sono per la climatizzazione degli edifici residenziali, per gli usi dell industria e per gli edifici del terziario. La prima azione su cui punta il Piano Energetico Regionale è il risparmio energetico degli edifici, da cui ci si attende una riduzione del 17% rispetto ai consumi attuali. Le altre azioni del Piano relativamente ai consumi termici mirano alla diffusione delle Fonti Energetiche Rinnovabili Termiche tra cui le pompe di calore (in generale) e gli impianti a biomassa. Per le pompe di calore (aereotermiche, idrotermiche e geotermiche) l obiettivo al 2030 è di raggiungere le unità (al 2014 sono circa ), con un incremento annuo del 10% circa.

7 Oltre due terzi delle emissioni di CO2 in atmosfera sono rappresentate dalle combustioni. Il Piano Energetico Regionale La diffusione delle pompe di calore (in particolare quelle idrotermiche e geotermiche, maggiormente efficienti o quelle innovative di tipo ibrido) permettererebbe di conseguire altri importanti obiettivi, molti dei quali indicati dal Piano Energetico Regionale stesso: Riduzione delle emissioni di CO2 ed altri tipi di emissioni Miglioramento della qualità dell aria (coerente con Piano dell Aria) Incremento della percentuale di Fonti Energetiche Rinnovabili a copertura del fabbisogno termico Riduzione dei consumi energetici complessivi Riduzione della dipendenza energetica da fonti fossili Riduzione della dipendenza energetica da risorse esterne Incremento occupazionale e del P.I.L. in area Green Economy Innovazione e sviluppo tecnologico

8 Diversi usi della risorsa geotermica Alta temperatura (T > 150 ) Produzione energia elettrica Zone: Versante Tirrenico (Toscana in particolare). L Italia (Eni-Enel) è riferimento nel mondo per questa applicazione. Medio-bassa temperatura (90 > T > 30 ) Uso diretto del calore (riscaldamento e termalismo) Zone: diffusissimo in Italia. Da considerare come opportunità integrativa ai sistemi a pompe di calore Bassa Entalpia Media temperatura (150 > T > 90 ) Teleriscaldamento e produzione energia elettrica con nuove tecnologie Zone: in varie regioni italiane (vedi carta potenzialità geotermiche). Bassa/bassissima temperatura (T < 30 ) Uso indiretto del calore (con pompe di calore) Zone: applicabile ovunque con rare eccezioni definite da condizioni geologiche particolari. Sistemi open-loop e closedloop Media Entalpia Alta Entalpia

9 Potenzialità geotermiche della Regione Emilia- Romagna La nostra Regione ha risorse note di geotermia a media entalpia, in particolare in corrispondenza delle dorsali emiliano-ferraresi e nel margine appenninico interno, mentre in modo diffuso sul territorio sono presenti condizioni favorevoli allo sviluppo della geotermia a bassa entalpia e alle pompe di calore geotermiche, con poche

10 La geotermia nel Piano Energetico Regionale Obiettivi indicati nel Piano Energetico Regionale e Strategia Energetica Nazionale: Riduzione delle emissioni climalteranti Sostenibilità ambientale Riduzione della dipendenza dalle fonti fossili e dalle risorse energetiche esterne Aumento della produzione di impianti a Fonti Energetiche Rinnovabili Promozione del risparmio ed efficientamento energetico Il riscaldamento e raffrescamento degli edifici e dei processi produttivi costituisce la parte più rilevante dei consumi energetici regionali (circa il 55% del fabbisogno) L assetto geologico ed idrogeologico del territorio regionale è caratterizzato dalla presenza di risorse geotermiche a medio-bassa entalpia e della propensione all utilizzo di pompe di calore geotermiche ed idrotermiche su tutta l area regionale Secondo il report R EPA (Ente per la Protezione Ambientale statunitense), la geotermia con pompe di calore è il sistema di riscaldamento e di condizionamento più efficiente energeticamente e più sostenibile dal punto di vista ambientale Per questi motivi la geotermia deve rappresentare un pilastro del Piano Energetico Per questi motivi l Emilia-Romagna può puntare ad essere una delle Regioni Italiane ed Europee con la maggior diffusione di questa tecnologia efficiente e sostenibile

11 Osservazioni al Piano Energetico Regionale Lo scenario al 2030 delineato dal Piano Energetico Regionale evidenzia un obiettivo molto ambizioso complessivamente - per le pompe di calore: unità contro le attuali. Alcune osservazioni e precisazioni si rendono necessarie: la mancata diffusione delle pompe di calore geotermiche in Italia è legata anzitutto ad una inerzia culturale al cambiamento di sistemi di riscaldamento e climatizzazione tradizionali. In questo senso la prima azione da perseguire è la divulgazione ai cittadini e la formazione dei progettisti e degli installatori. Occorre favorire questi elementi tra le misure conseguenti a quanto indicato nell Asse 1 e 8 del Piano Triennale Attuativo; la mancanza di uno specifico regolamento in merito all autorizzazione delle sonde geotermiche verticali installate nel sottosuolo a servizio delle pompe di calore penalizza la corretta diffusione di questa tipologia di impianti. Sebbene non sia ancora disponibile un riferimento nazionale in questo ambito (nonostante le previsioni del D.Lgs. 28/2011) è auspicabile l emanazione di una procedura regionale ed un censimento degli impianti geotermici, anche ai sensi di quanto previsto nell Asse 6 del PTA. Avrebbe varie funzioni tra cui chiarire gli iter autorizzativi, definire i limiti di applicabilità, monitorare la diffusione degli impianti, disincentivare il sommerso e l improvvisazione i principali strumenti di incentivazione a sostegno delle pompe di calore geotermiche in Italia sono legati ad interventi di riqualificazione energetica degli edifici (Detrazioni Fiscali e Conto Termico). Ciò limita notevolmente la diffusione di una tecnologia efficiente ed innovativa che si adatta molto bene alle caratteristiche energetiche delle nuove costruzioni. In questo senso in attuazione di quanto indicato nell Asse 2 e 3 del PTA - si suggerisce di introdurre altre misure di incentivazione quali il bonus volumetrico o la riduzione di oneri di urbanizzazione per nuovi impianti geotermici; le prospettive più interessanti per lo sviluppo dei sistemi geotermici a bassa entalpia sono legate ai District Heating&Cooling, alle Smart Thermal Grid, all Underground Storage ed alla Remediation. Si tratta di nuove frontiere già sperimentate in altre parti di Europa e del Mondo, che necessitano un integrazione della pianificazione energetica con la programmazione delle trasformazioni e riqualificazioni urbanistiche. In questo senso è auspicabile l emanazione di misure specifiche per i sistemi geotermici in attuazione a quanto previsto dall Asse 4 e 7 del PTA

12 Smart Thermal Grid Innovazione e sviluppo di Geo Scambio Termico Le nuove frontiere dei sistemi di climatizzazione riguardano i progetti di district heating/cooling. Sistemi di «stoccaggio» di calore nel sottosuolo attraverso campi di sonde geotermiche che consentono di «shiftare» nel tempo i fabbisogni termici del sistema. Si basano su audit energetici di sistema (grande scala) e sull individuazione dei siti idonei allo stoccaggio di calore

13 Smart Thermal Grid ETH Zurich, Campus Universitario L intervento in corso di realizzazione (37 M - payback 7 anni) consente di sostituire il teleriscaldamento con centrale di cogenerazione (concept superata) mediante due tubi «freddo» e «caldo» con cui scambiano calore i «cluster» attraverso pompe di calore e scambiatori locali.

14 Smart Thermal Grid FGZ Zurich, «anergy network» Il concept dell intervento parte dalla necessità di Swisscom di smaltire una notevole quantità di calore nei mesi estivi. Attraverso campi sonde geotermiche dislocate nella città di Zurigo questo calore è stoccato nel sottosuolo e reso disponibile alle abitazioni che decidono liberamente di allacciarsi alla rete. Attualmente anche Credit Swiss sta valutando di immettere in rete il proprio calore in eccesso. Il sistema è pensato con una durata di vita pari a cento anni, ed il successo della rete è assicurato dalle decisioni «razionali» di riqualificazione degli edifici, quando questi non sono più in grado di avere gli standard minimi energetici e statici.

15 GRAZIE PER L ATTENZIONE Gabriele geol. Cesari g.cesari@geo-net.it