Sonde geotermiche: rischi ambientali, disciplina tecnica e linee guida per l utilizzo della risorsa

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1 Milano, 11 dicembre 2008 LE POMPE DI CALORE GEOTERMICHE: I VINCOLI E LE OPPORTUNITA PER LO SVILUPPO Associazione Nazionale di Idrogeologia e Pozzi Acqua Stefano Chiarugi Direttore rivista Acque Sotterranee Sonde geotermiche: rischi ambientali, disciplina tecnica e linee guida per l utilizzo della risorsa

2 P.C. 2,50 Riporto 5,00 Ghiaia argillosa 12,00 Sabbia con ghiaia COLONNA LITOLOGICA 16,50 25,00 27,00 Sabbia con ghiaia fine Sabbia con ghiaia Sabbia argillosa 20,00 19,00 39,50 Ghiaia fine Le Stelline (MI) 45,00 48,00 51,00 Ghiaia fine con sabbia Sabbia grossolana Argilla sovraconsolidata 59,00 Sabbia debolmente argillosa 59,00 73,50 Ghiaia 78,00 Conglomerato 87,00 88,00 Sabbia fine e ghiaia Conglomerato fessurato 92,00 Conglomerato 100,00 Ghiaia e sabbia parzialmente cementata 100,00

3 PERFORATRICE

4 SEZIONE SONDA Sezione Ø 132 Ø 152 Tubo getto Ø 50 Tubi circolazione Ø 32

5 Anche se mal costruita la sonda può essere efficiente: -Saturo -Non saturo -Cementazione del non saturo

6 Associazione Nazionale di Idrogeologia e Pozzi Acqua DISCIPLINARE TECNICO PER LA COSTRUZIONE DI SONDE GEOTERMICHE

7 1. Definizione Per sonda geotermica si intende uno scambiatore di calore realizzato con la perforazione verticale del sottosuolo, l introduzione di tubazioni con un fluido a circuito chiuso, la totale cementazione dell intercapedine fra il perforo e i tubi.

8 2. Attività preliminari La relazione geologica del progetto dovrà definire la successione litostratigrafica e il quadro idrogeologico. Il progetto verificherà che la costruzione delle sonde e la perforazione del terreno non costituiscano rischio di inquinamento o depauperamento per le falde acquifere Il Progettista e successivamente l impresa incaricata verificheranno le compatibilità ambientali dell intervento con particolare riferimento alla gestione dei rifiuti e degli scarichi.

9 3. Perforazione 1/4 La colonna litologica sarà ricostruita con la raccolta di campioni di terreno catalogati e conservati ad ogni variazione significativa e comunque ogni 5 metri. Ove, a giudizio del geologo, sussistano le condizioni, la litologia sarà verificata solo durante la prima perforazione. Ove possibile sarà verificato il livello piezometrico delle falde acquifere presenti e, nei progetti importanti, si effettuerà il monitoraggio dei livelli e del chimismo delle acque.

10 3. Perforazione 2/4 Il diametro di perforazione dovrà consentire un agevole discesa delle tubazioni di circolazione e di iniezione dei prodotti cementanti, nonché la risalita degli stessi prodotti senza rischi di ostruzione o intasamento. Lo spessore utile dell intercapedine, oltre la somma dei diametri dei tubi discesi, non sarà inferiore a mm 30.

11 3. Perforazione 3/4 I fluidi utilizzati per la perforazione non dovranno contenere prodotti chimici che potrebbero inquinare le falde. I fluidi stessi avranno il compito di impermeabilizzare i pori e le fratture delle formazioni attraversate, in modo da favorire la saturazione dell intercapedine con i prodotti cementanti, evitando le indesiderate perdite per assorbimento..

12 3. Perforazione 4/4 I tubi di rivestimento, usati per stabilizzare le pareti della perforazione, saranno recuperati in modo da mantenere il fluido cementante ad una quota sempre superiore all estremità della tubazione stessa, impedendo così pericolosi franamenti.

13 4. Tubazioni installate Il polietilene ad alta densità (PEHD) nella classe di pressione da 16 bar (PN 16) è il prodotto più idoneo, associato al terminale inferiore la cui connessione dovrà essere testata e certificata dal costruttore. Il Progettista verificherà l idoneità del prodotto nelle specifiche condizioni di utilizzo, con particolare riguardo alle pressioni che si determinano nella fase di cementazione, le quali inducono sollecitazioni allo schiacciamento che diventano critiche in profondità e con lo sviluppo della temperatura durante la consolidazione del cemento.

14 5. Cementazione Il prodotto cementante più idoneo è costituito da biacca di cemento (cemento in polvere + acqua) con una bassa percentuale di bentonite (3 10%) per conferire plasticità dopo il ritiro. Per migliorare la conducibilità termica è possibile aggiungere sabbia silicea (anche sotto forma di prodotto premiscelato).. La Direzione Lavori attesterà l idoneità del prodotto cementante verificandone la tenuta strutturale e la tenuta idraulica mediante tests di cantiere (definiti con apposita procedura) o certificati di laboratorio.. Le tubazioni di circolazione della sonda saranno discese nella perforazione accompagnato da un altro tubo specificamente dedicato a consentire la risalita del prodotto cementante dal fondo della stessa perforazione fino alla superficie.

15 6. Verifica del progetto Se non fosse stata eseguita la perforazione pilota, in occasione della costruzione della prima sonda geotermica si effettuerà la procedura di verifica del progetto. Acquisiti i dati della perforazione la Direzione Lavori assisterà alle operazioni di cementazione accertando che il cemento, in risalita dal fondo, raggiunga la superficie. In caso contrario dichiarerà negativa la verifica. Ordinerà l estrazione della sonda e la chiusura del foro con la migliore procedura possibile. Il progetto sarà sospeso analizzando opzioni tecniche diverse che possano garantire la tutela dai rischi di inquinamento delle falde.

16 7. Il test di pressione Le tubazioni della sonda saranno effettuate esclusivamente riempiendo le medesime con acqua potabile. La pressione di prova sarà 1.5 volte quella di esercizio dell impianto e comunque non inferiore a bar4,5. Il progetto terrà conto anche del carico idrostatico al fondo della sonda e la conseguente pressione che dovrà risultare compatibile con le caratteristiche delle tubazioni.. Un manometro registratore, attivo per non meno di 12 ore, certificherà la tenuta idraulica ove la pressione non scenda oltre i bar 0,5.. Sul circuito della sonda, a protezione della tubazione sarà installata una valvola idraulica di massima pressione tarata ad un valore non superiore alla pressione nominale del tubo, dedotta del carico idrostatico al fondo della sonda.

17 8. Rapporto finale Al termine delle attività la Direzione Lavori produrrà un Rapporto Finale contenete: I richiami agli elementi principali del progetto. I dati ricavati dalla perforazione (colonna litostatica, piezometria, fratturazione ecc Il certificato di Esito positivo della verifica del progetto. I certificati di Tenuta strutturale e di Tenuta idraulica del prodotto cementante L esito del test di pressione. La verifica della taratura della valvola idraulica di massima pressione.

18 Associazione Nazionale di Idrogeologia e Pozzi Acqua PERCORSO AUTORIZZATIVO E RESPONSABILITA

19 Proposta di iter autorizzativo Definizione degli acquiferi Definizione e classificazione delle risorse geotermiche Definizione delle aree dove sono ammessi gli interventi Definizione delle aree dove non sono ammessi gli interventi Impianti per lo scambio diretto con il terreno Impianti per lo scambio termico con acqua di falda Domanda Regione / Provincia + Relazione tecnica Domanda Regione / Provincia + Relazione tecnica Autorizzazione Autorizzazione Relazione tecnica finale + Dichiarazione Relazione tecnica finale + Dichiarazione

20 DIVIETI: Nelle zone di tutela delle acque destinate al consumo umano; Se non sono definite le zone di tutela, entro un raggio di 200 m intorno alla captazione destinata al consumo umano da parte di aziende pubbliche; Entro 30 m da qualsiasi pozzo e di 100 m da pozzi idropotabili privati; Entro 30 m a valle e 200 m a monte di sorgenti captate; Nelle aree in frana.

21 DOMANDA DA PRESENTARE AGLI ORGANI COMPETENTI (provincia e regione) DATI ANAGRAFICI RICHIEDENTE DATI PROGETTISTA E D.L. (se diverso) DATI INDICATIVI DELLA DITTA E/O DITTE DATI SIGNIFICATIVI DELL IMPIANTO ( perforazione installazione) DATI INDICATIVI SULL UBICAZIONE DELL IMPIANTO ALLEGATI: RELAZIONE IDROGEOLOGICA DI PROGETTO COROGRAFIA UBICATIVA 1: E PLANIMETRIA CATASTALE 1:2.000

22 RELAZIONE IDROGEOLOGICA DI PROGETTO Impianti per lo scambio diretto con il terreno RELAZIONE DATI TECNICI : - Potenza dell impianto (kw); - Fluidi ed additivi di cui è prevista l utilizzazione; - Dotazioni di sicurezza e controllo.

23 RELAZIONE IDROGEOLOGICA DI PROGETTO Impianti per lo scambio diretto con il terreno RELAZIONE DATI IDROGEOLOGICI : - Verifica sulla presenza di vincoli nell area oggetto di indagine; - Inquadramento geologico; - Idrogeologia del sottosuolo (presenza di una o più falde e loro caratteristiche); - Censimento dei pozzi esistenti nell area.

24 RELAZIONE IDROGEOLOGICA DI PROGETTO Impianti per lo scambio diretto con il terreno RELAZIONE CONCLUSIONI : - Schema di progetto per la realizzazione del foro; - Indicazioni specifiche sulla metodologia di perforazione e sui relativi diametri; - Descrizione sulle metodologie previste per eseguire a regola d arte la cementazione del foro.

25 Compiti della Direzione Lavori Nell ambito dei lavori la D.L. dovrà verificare che questi vengano realizzati a regola d arte ed in particolare dovrà controllare che in fase di perforazione la stratigrafia (i cui campioni dovranno essere lasciati a disposizione delle autorità competenti) sia corrispondente a quella prevista in fase di progetto ed in caso contrario predisponga quelle procedure tecniche necessarie a fronteggiare le novità emerse. Dovrà verificare con particolare attenzione gli aspetti relativi alle cementazione, dovendone poi certificare la tenuta. Prova di verifica a pressione della tenuta dell impianto Esecuzione di adeguata prova di portata nel pozzo di presa e di immissione in quello di resa

26 RELAZIONE IDROGEOLOGICA DI PROGETTO Impianti per lo scambio diretto con il terreno RELAZIONE FINALE - Dati stratigrafici; - Evidenza di eventuali variazioni rispetto al progetto presentato; - Dati relativi alla cementazione eseguita. Dichiarazione sottoscritta dal D.L. attestante la tenuta della cementazione e la non interferenza tra le falde eventualmente presenti sia tra loro che con la superficie

27 Responsabilità: CERTIFICATO DI CONFORMITA Costruttore Progettista D.L.