PROGETTO E COSTRUZIONE DELLE OPERE SPECIALI NEL SOTTOSUOLO: CASE HISTORY E QUALIFICAZIONE

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4 I principali giacimenti di GAS (ed in generale di combustibili fossili) sono concentrati fuori dalla Unione Europea. Attualmente sono in fase di attuazione gli accordi che prevedono la realizzazione di gasdotti dalla Russia

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7 grazie all utilizzo di pompe di calore la geotermia è realizzabile quasi ovunque Very Shallow Geothermal Potential (Da website Progetto ThermoMap)

8 Qualche numero del mercato europeo:

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10 Perché in Italia la geotermia non è mai decollata?

11 La filiera degli impianti geotermici a pompe di calore (fonte dati: Centro Studi Consorzio GeoHp)

12 Pre-requisito: edifici ben coibentati e di classe energetica elevata Pompa di calore: macchina frigorifera che trasferisce calore da una sorgente fredda ad un corpo a temperatura maggiore Impianto di distribuzione: preferibilmente a bassa temperatura (meglio se con elevata inerzia termica) Produzione di acqua calda sanitaria; con accumuli inerziali per ridurre le potenze della PdC Raffrescamento: di tipo naturale o free cooling con semplice circolazione nei due circuiti, o active cooling con inversione del ciclo PdC

13 Tipologie di geoscambiatore Collettori orizzontali Pali energetici Scambiatori composti da tubazioni poste in aree appositamente dedicate (meglio se non pavimentate) a 1-2 metri in sbancamenti o trincee. Bassa efficienza soprattutto in estate Sistemi costituiti da circuiti chiusi immersi all interno di strutture di fondazione (pali, diaframmi ecc ). Molto economici e convenienti, nel caso di tali fondazioni Acqua di falda open loop Sonde geotermiche verticali Sistemi costituiti da uno o più pozzi di presa e (generalmente) uno di reimmissione in falda. Sistemi efficienti e competitivi per impianti di grandi dimensioni Sistemi costituiti da circuiti chiusi (uno o due per foro) inseriti entro perforazioni da 80 a 150 metri. Sistema efficienti, ma costosi. Fattibile ovunque con poche limitazioni

14 Fonte: dati Istat

15 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO BEST PRACTICE nella progettazione INTEGRATA di un campo di sonde geotermiche in terreno stratificato, con presenza di falda ad elevata velocità di flusso. Pompe di calore Riscaldamento B0W35 Raffrescamento B30W7 geotermiche (prestazioni con acqua - glicole propilenico 25% lato sonde) Potenza termica Potenza elettrica assorbita dal compressore COP Potenza termica totale Potenza frigorifera Potenza elettrica assorbita dal compressore EER Potenza frigorifera totale Numero PdC kw kw - kw kw kw - kw SCT SCT SCT SCT NUOVA SEDE UNIVERSITA DI VERONA La potenza termica e frigorifera complessive che le 4 sottocentrali devono fornire con acqua in mandata a 40 C in inverno e 7 C in estate sono pari rispettivamente a 930 kw e 1100 kw. Numero sonde da 100 m SCT1 30 SCT2 18 SCT3 44 SCT4 28 totale 120

16 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO UBICAZIONE INQUADRAMENTO GEOLOGICO E GEOMORFOLOGICO

17 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO MODELLO GEOLOGICO LOCALE GHIAIE SABBIOSE ROCCIA MARNOSO -CALCAREA

18 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO MODELLO IDROGEOLOGICO Freatimetria Freatimetria magra piena Freatimetria media

19 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO MODELLO NUMERICO DI FLUSSO IDROGEOLOGICO

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21 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO La simulazione in fase progettuale del sistema edificio-impianto tramite software apposito, ha consentito di determinare le temperature di input, che sono state implementate nel modello al fine di fornire come output finale la mappatura tridimensionale delle temperature del sottosuolo dopo 5,10 e 15 anni di funzionamento, nella stagione invernale ed estiva, per i vari layer (strati/orizzonti acquiferi)

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23 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO

24 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO Il modello consente la creazione di punti di monitoraggio virtuali posti in questo caso a 10, 100 e 200 m dal limite a valle del campo sonde

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26 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO Come tutti i modelli che tentano di simulare (e quindi prevedere) il comportamento di sistemi naturali complessi, come il sottosuolo ed il geoscambio, ovviamente non sono ESATTI in senso matematico, ma sono fortemente sensibili alla qualità dei dati di input tanto quanto alla raffinatezza del modello utilizzato. Appare evidente come dati di input scadenti rendano superfluo utilizzare codici di calcolo complessi e viceversa.. Il metodo più semplice per validare un modello previsionale è il monitoraggio nel tempo del comportamento del sistema impianto di geoscambio/ sottosuolo.

27 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO SCUOLA MEDIA DI COSTABISSARA Caratteristiche principali: 115kW in riscaldamento 82 kw in raffrescamento Pompa di calore 1: 81,1 kw Pompa di calore 2: 34,8 kw 32 sonde a doppia U 32mm Profondità 100 m Niente additivi antigelo Indagine geologica preliminare GRT preventivo Direzione Lavori e collaudi Sistema di monitoraggio COSTABISSARA VICENZA

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29 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO Sistema di monitoraggio: 1. N 2 Verticali di monitoraggio con termoresistenze PT100 ogni 10 m 2. Monitoraggio con PT100 della PdC (in e Out) 3. Datalogger N 30 sonde di temperatura per calcestruzzo mod. M1-TAQ-1

30 Direzione di deflusso sotterraneo Pompe di calore con monitoraggio termico B Sonda geotermica con sensori di temperatura A

31 Risultati del monitoraggio POMPA DI CALORE IN vs OUT termico: Temperatura PdC - IN vs OUT IN OUT Termico medio = 3.5 c GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE

32 20.00 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

33 20.00 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

34 CASE HISTORIES: DALLA PROGETTAZIONE AL MONITORAGGIO In senso generale i risultati del monitoraggio hanno confermato il corretto approccio progettuale INTEGRATO al dimensionamento dell impianto, che risulta sostenibile in senso energetico e quindi ambientale. In particolare: 1. 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; 2. La presenza di livelli acquiferi tende a ridurre tale differenza; 3. Dopo quasi 2 anni di funzionamento non sono evidenti fenomeni di deriva termica, visto anche la natura reversibile dell impianto; 4. Appare evidente come a breve distanza dal volume di scambio la perturbazione diventi di fatto non misurabile

35 GRAZIE PER L ATTENZIONE!