Campo so s nde geote t rmich c e ed impianti realizzati Venerdì 05 Marzo 10 Sala Santa Caterina, Forlì

Transcript

1 GEOTERMIA Risparmio energetico:una soluzione possibile Campo sonde geotermiche ed impianti realizzati Venerdì 05 Marzo 10 Sala Santa Caterina, Forlì Massimiliano geol. Tassinari

2 Geo-Net s.r.l. Imola Presentazione aziendale Mission e Identità Conoscenza del territorio/ambiente Alta specializzazione geologica/perforazioni Integrazione delle competenze (altri esperti in team) Competenze teoriche - esperienza sul campo GEO-NET s.r.l. Sede: Imola, via Grieco 9/b Inizio attività: 2004 Fondata da 4 geologi Settore principale: Geologia & Ambiente Dal 2007 Settore Geotermia

3 GEOTERMIA:GENERALITÀ Geotermia: scienza che si occupa dello studio e dello sfruttamento del calore esistente all interno della Terra Flusso geotermico: quantità di calore che giunge in superficie dall interno del pianeta (nucleo e mantello), per poi irradiarsi verso la superficie (crosta terrestre) e quindi verso l atmosfera. q = 0,065 W/m Gradiente geotermico: determina l'aumento di temperatura con la profondità. Dipendente dalle proprietà termiche del terreno. In media: 3 C/100, Il gradiente è l effetto misurabile del flusso di calore proveniente dal nucleo

4 ANOMALIE GEOTERMICHE Le anomalie geotermiche sono legate a contesti geostrutturali (es. fascia tirrenica centro-meridionale); la tettonica delle placche (derivate dalle zolle terrestri) comporta infatti la creazione di fasce instabili- disomogenee- discontinue ai margini delle stesse con risalita di magma (e calore) o sua fuoriuscita (vulcanismo). In queste aree critiche il gradiente può essere fino a volte maggiore il gradiente geotermico medio originando particolari manifestazioni naturali quali

5 Manifestazioni geotermiche naturali maggiormente note Fenomeni vulcanici e magmatici (foto: eruzione sull Etna) Fenomeni idrotermali (foto: cascate acque calde sulfuree Saturnia) Soffioni boraciferi e geiser (foto: geiser islandese)

6 PRINCIPALI APPLICAZIONI PRODUZIONE ENERGIA ELETTRICA (geotermia ad ALTA entalpia, es. Larderello) TELERISCALDAMENTO (geotermia a MEDIA entalpia, es. Ferrara) CLIMATIZZAZIONE EDIFICI (geotermia a BASSA entalpia)

7 Fattori geologici che incidono sulla resa termica degli impianti geotermici Proprietà termiche del terreno intorno alla sonda (conducibilità, diffusività); Caratteristiche idrogeologiche (presenza, temperatura e velocità dell acqua di falda); Temperatura del terreno alla profondità della sonda (non sempre pari alla media annua della temperatura esterna per effetto di eventuali anomalie geotermiche locali). (Immagine tratta da: Geotermia, dalla produzione di energia elettrica agli utilizzi diretti del calore Renzulli et al., 2009)

8 Impianti a pompe di calore: progettazione geologica Inquadramento geologico/idrogeologico Esempio di sezione idrostratigrafica, Progetto CARG Regione Emilia Romagna Esempio di inquadramento geolitologico Stratigrafia in presunta scala 1: dei primi m

9 Progettazione geologica e dimensionamento campi sonde Stima della resa termica del terreno effettuata sulla stratigrafia presunta (studio geologico preliminare) Dimensionamento preliminare del campo sonde (basato sui dati di carichi termici dell edificio, sulle condizioni al contorno e sulla resa termica media dei terreni)

10 Procedimento di cantiere; Effettuato su una o più sonde di prova, che faranno parte del futuro campo geotermico; Valutazione delle proprietà termiche del terreno e della sonda geotermica; Validazione del dimensionamento esecutivo; Possibilità di modificare il campo sonde. Ground response test

11 Ground Response Test RIOLO TERME Risultati del test T terreno indisturbata: 14.4 C Conducibilità termica effettiva: MIN: 2,50 W/mK MEDIA: 2,72 W/mK MAX: 2,83 W/mK STRATIGRAFIA RILEVATA: FAA Rocce argillose secche PROFONDITà SONDA GEOTERMICA: 100 m POTENZA INIETTATA: 6,5 kw Resa terreni stimata: RISCALDAMENTO Min: 38,80 W/m Media: 40,15 W/m Max: 40,75 W/m RAFFRESCAMENTO Min:40,03 W/m Media: 43,50 W/m Max: 44,15 W/m

12 Ground Response Test 33 test realizzati tra cui. Bergamo e provincia N. 7 Airuno (Lc) Riolo Terme (Ra) Cigognara (Mn) Calco (Lc) Modena Montegridolfo (Rn) Roma N. 2 Busto Arsizio (Mi) Scanzorosciate (Bg) Settimo Torinese Noceto (PR) Urbino Vailate (CR)

13 COMPOSIZIONE dell IMPIANTO EDIFICIO con IMPIANTO di CLIMATIZZAZZIONE SONDA DUPLEX POMPA SONDA SIMPLEX di CALORE POZZETTO di COLLEGAMENTO Sonde geotermiche verticali SONDE GEOTERMICHE VERTICALI (SGV) Progettazione impianto FORLI

14 In modalità riscaldamento il fluido di circolazione scende attraverso la sonda di mandata ad una temperatura inferiore a quella del terreno (per esempio a 3-4 se è costituito solo da acqua, o a 0 se è additivata con glicole) e risale ad una temperatura di 3-5 superiore, dopo avere estratto calore dal terreno per conduzione. La pompa di calore è in grado di trasferire il calore estratto dal terreno all impianto di distribuzione facendo uscire acqua ad una temperatura di (nel caso dei pannelli radianti); l acqua di ritorno dall impianto rientra nella pompa di calore ad una temperatura di 3-5 inferiori, dopo avere ceduto calore all ambiente. MODALITÀ di FUNZIONAMENTO: RISCALDAMENTO

15 Il raffrescamento attivo presuppone il funzionamento della pompa di calore anche in estate. Il fluido di circolazione deve scendere attraverso la sonda di mandata ad una temperatura superiore a quella del terreno (per esempio a ) e risale ad una temperatura di 3-5 inferiore, dopo avere ceduto calore al terreno. Anche in questo caso la pompa di calore trasferisce il calore dal corpo più caldo (ambiente), a quello più freddo (terreno) operando l inversione del ciclo rispetto alla modalità di funzionamento invernale. In uscita dalla pompa l acqua può raggiungere la temperatura necessaria per il raffrescamento con pannelli radianti (16-20 ) o con i fancoil (7-12 ). Il raffrescamento attivo va abbinato alla deumidificazione degli ambienti MODALITÀ di FUNZIONAMENTO: RAFFRESCAMENTO ACTIVE COOLING

16 MODALITÀ di FUNZIONAMENTO: RAFFRESCAMENTO FREE COOLING Il raffrescamento naturale (o free cooling o geocooling) è una particolare applicazione, che permette di dissipare nel terreno il calore in eccesso all interno dell abitazione. Il natura cooling presuppone un sistema di distribuzione del calore con pannelli radianti. La dissipazione del calore si ottiene semplicemente facendo circolare acqua all interno delle sonde geotermiche mediante una pompa di circolazione. E necessaria la predisposizione del by-pass della pompa di calore ed uno scambiatore tra i due impianti (sonda/edificio). Anche in questo caso il raffrescamento naturale va abbinato alla deumidificazione degli ambienti. Il natural cooling è il sistema di condizionamento più economico ed ecologico.

17 Fasi operative: installazione cantiere Installazione cantiere Ottimale lavorare prima della realizzazione del cantiere Possibilità di lavorare in spazi stretti Problematiche legate all impossibilità di smaltimento acqua