Hydrogeological knowledge at regional/local scale and water well/heat exchange project case histories: towards European standardisation

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1 Hydrogeological knowledge at regional/local scale and water well/heat exchange project case histories: towards European standardisation Geognostica, modellazione idrogeologica, progettazione integrata e monitoraggio dei sistemi di geoscambio: case history RELATORE: Dr. Geol. RIMSKY VALVASSORI

2 SOMMARIO DELL INTERVENTO Geognostica, modellazione idrogeologica, progettazione integrata e monitoraggio dei sistemi di geoscambio: case history 1. L impianto «sperimentale» di geoscambio a circuito chiuso della Scuola Media Ungaretti 2. Caratteristiche geologiche ed idrogeologiche dell area 3. Realizzazione delle sonde geotermiche 4. Il sistema di monitoraggio 5. Validazione del modello numerico

3 L IMPIANTO GEOTERMICO DELLA SCUOLA DI COSTABISSARA IL PROGETTO DELL IMPIANTO DI GEOSCAMBIO autorizzato in via SPERIMENTALE dalla Provincia di Vicenza nel 2011 Caratteristiche principali: COSTABISSARA 32 sonde a doppia U 32mm Profondità 100 m Niente additivi antigelo Indagine geologica preliminare GRT Direzione Lavori e collaudi Sistema di monitoraggio VICENZA

4 INQUADRAMENTO DELL AREA IN ESAME

5 L IMPIANTO GEOTERMICO DELLA SCUOLA DI COSTABISSARA INDAGINE GEOLOGICA PRELIMINARE: Censimento pozzi Indagini sismiche passive Indagini tomografiche elettriche

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7 Modello stratigrafico Modello idrogeologico generale: Media pianura, acquiferi multistrato

8 CARATTERISTICHE DELL IMPIANTO 32 sonde a doppia U Lunghezza 100 m Niente additivi antigelo Sistema di monitoraggio

9 LAYOUT DELL IMPIANTO

10 Relatore: Dr. Geol. RIMSKY VALVASSORI L IMPIANTO GEOTERMICO DELLA SCUOLA DI COSTABISSARA IN FASE DI ESECUZIONE: Direzione Lavori «geologica» Collaudi

11 REALIZZAZIONE DI SONDE GEOTERMICHE In senso generale la realizzazione di Sonde Geotermiche Verticali (geoscambio a circuito chiuso) si articola nelle seguenti fasi operative: perforazione installazione e cementazione delle sonde collaudi (flusso e pressione)

12 TIPOLOGIE DI PERFORAZIONE A ROTAZIONE Perforazione tradizionale (pozzi per acqua, pali trivellati,.) Perforazione con doppia batteria con rivestimento in avanzamento

13 MODALITA DI PERFORAZIONE Perforazione con doppia batteria con rivestimento in avanzamento VANTAGGI IN TERMINI AMBIENTALI L utilizzo del rivestimento in avanzamento è CONSIDERABILE una B.A.T. (Best Available Technology) nel campo delle perforazioni per installazione di sonde geotermiche Dal punto di vista dell ambiente e delle salvaguardia delle risorse idriche sotterranee consente di: MINIMIZZARE l utilizzo di fluidi di perforazione per la stabilizzazione del foro; MINIMIZZARE in fase di transitorio (perforazione) la messa in comunicazione di falde sovrapposte, caratterizzate da qualità e da quote piezometriche differenti.

14 Testa di rotazione per le aste di perforazione PERFORAZIONE A ROTAZIONE CON DOPPIA TESTA Rivestimento Testa di perforazione Testa di rotazione per il rivestimento

15 PERFORAZIONE A ROTAZIONE Circolazione del fluido in vasche fuori terra

16 INSTALLAZIONE NEL FORO 16

17 INSTALLAZIONE NEL FORO 17

18 CEMENTAZIONE DELLA SONDA

19 COLLAUDO: PROVE DI TENUTA IDRAULICA

20 COLLAUDO: PROVE DI TENUTA IDRAULICA

21 MONITORAGGIO «AMBIENTALE» Sistema di monitoraggio comprende: N 2 sonde geotermiche in monitoraggio con termoresistenze PT100 ogni 10 m Monitoraggio con PT100 della Pompa di Calore (in e Out) Datalogger N 20 sonde di temperatura per calcestruzzo mod. M1-TAQ-1

22 MONITORAGGIO TERMICO Relatore: Dr. Geol. RIMSKY VALVASSORI Direzione di deflusso sotterraneo Pompe di calore con monitoraggio termico B Sonda geotermica con sensori di temperatura A

23 Relatore: Dr. Geol. RIMSKY VALVASSORI Risultati del monitoraggio termico: POMPA DI CALORE IN vs OUT Temperatura PdC - IN vs OUT IN OUT Termico medio = 3.5 c GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE

24 Relatore: Dr. Geol. RIMSKY VALVASSORI Risultati del monitoraggio termico: GRAFICO 2 Temperatura Sonda Monte vs Sonda Valle a 10 m IN OUT 10A B Termico Monte-Valle= 1.2 c GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE

25 Relatore: Dr. Geol. RIMSKY VALVASSORI Risultati del monitoraggio termico: GRAFICO 3 Temperatura Sonda Monte vs Sonda Valle a 100 m IN OUT 100A B Termico Monte-Valle= 0.9 c GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE

26 Tesi di LAUREA Dott.ssa MARIA SOPPELSA Modello di scambio termico-feflow 6.2 Condizioni iniziali: -Temperatura del sottosuolo indisturbato -Quota -Carico idraulico Condizioni al contorno: -Carico idraulico -BHE Proprietà dei materiali: -Conducibilità idraulica -Conducibilità termica -Capacità termica

27 RISULTATI

28 RISULTATI Sezione orizzontale alla profondità di 54 m dal piano campagna (SABBIE e GHIAIE)

29 RISULTATI Sezione orizzontale alla profondità di 16 m dal piano campagna (LIMI ARGILLOSI)

30 RISULTATI Andamento della temperatura del fluido termovettore in ingresso al campo sonde

31 Sistema di monitoraggio delle temperature Relatore: Dr. Geol. RIMSKY VALVASSORI RISULTATI Calibrazione e validazione del modello numerico

32 RISULTATI

33 RISULTATI Conclusioni

34 OSSERVAZIONI CONCLUSIVE In senso generale i risultati del monitoraggio e della validazione tramite modello numerico hanno confermato il corretto APPROCCIO PROGETTUALE INTEGRATO al dimensionamento dell impianto, che risulta sostenibile in senso energetico e quindi ambientale. In particolare: 1. Una campagna geognostica proporzionata risulta fondamentale per le scelta dei criteri progettuali, tanto quanto gli aspetti energetici dell involucro. 2. Il monitoraggio ha evidenziato che le differenze di temperatura tra monte e valle (idrogeologico) del volume di scambio termico, sono contenute in circa c, in entrambe le stagioni di funzionamento; 3. La presenza di livelli acquiferi tende a ridurre tale differenza;

35 OSSERVAZIONI CONCLUSIVE 1. Dopo oltre 3 anni di funzionamento non sono evidenti fenomeni di deriva termica, visto anche la natura reversibile dell impianto; 2. Appare evidente come a breve distanza dal volume di scambio la perturbazione diventi di fatto non misurabile; 3. Il modello numerico ha di fatto verificato le corrette scelte progettuali ed ha confermato la sua stessa validità nel confronto con i dati sperimentali del monitoraggio. 4. L utilizzo di tecnologie di installazione (perforazione con rivestimento in avanzamento) ha garantito da un lato la qualità degli geoscambiatori e dall altro la tutela degli acquiferi multistrato.

36 Dr. Geol. RIMSKY VALVASSORI Sede operativa: Via dell Oreficeria, 30/L VICENZA Tel/Fax: +39.(0) Mail: - web: