GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA IN TOSCANA: Strategie ed azioni Comuni. Esperienze degli operatori di settore nella geotermia a bassa entalpia

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1 GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA IN TOSCANA: Strategie ed azioni Comuni ScuolaSuperiore S.Anna - Pisa 21 Febbraio 2013 Esperienze degli operatori di settore nella geotermia a bassa entalpia Ing.Patrizio Pastacaldi

2 PREMESSE Il nostro Paese ha fatto scelte in materia di politica energetica che hanno previsto e prevedono, per la quasi totalità del fabbisogno, l'impiego dei combustibili di origine fossile, gas, carbone e derivati del petrolio, realizzando per ciò una forte dipendenza energetica da altri paesi, un costo dell'energia alquanto elevato ed un impatto sull'ambiente affatto trascurabile. Le politiche energetiche comunitarie, recentemente recepite dalla Normativa Nazionale, prevedono un forte incremento dello sfruttamento delle fonti rinnovabili per coprire i fabbisogni di energia degli edifici e, tra queste fonti, un posto di primo piano spetterà alla geotermia a bassa entalpia in quanto sorgente di energia praticamente inesauribile e dovunque disponibile.

3 Considerati i bassi livelli termici della sorgente è necessario l impiego di pompe di calore per elevare la temperatura del fluido termovettore ai limiti necessari per alimentare i terminali dell impianto di climatizzazione e per la produzione di acqua calda sanitaria

4 D.Lgs.28/2011 FONTI RINNOVABILI Nel caso di edifici nuovi ed edifici sottoposti a ristrutturazioni rilevanti di superficie utile maggiore di 1000mq deve essere assicurata la copertura del fabbisogno di energia tramite il ricorso ad energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili del: - 50% del consumo previsto per l acqua calda sanitaria a partire dal 31/05/12; - 20% del consumo previsto per la produzione di acqua calda sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 31/05/12 al 31/12/13; - 35% del consumo previsto per la produzione di acqua calda sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentato dal 01/01/14 al 31/12/16; - 50% del consumo previsto per la produzione di acqua calda sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è rilasciato a partire dal 01/01/17 "

5 LE POMPE DI CALORE E LA GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA - Efficienza energetica: - Ecocompatibilità: - elevato rendimento di produzione Spdf (per le macchine geotermiche sempre>>1.15/η) - impatto visivo inesistente - ridotte emissioni di gas serra (<30%) - Economia di gestione: - risparmio costi di esercizio(>40%) - incentivi

6 PERCENTUALI COPERTE DA FONTI RINNOVABILI IN FUNZIONE DEL FATTORE DI RENDIMENTO MEDIO STAGIONALE Spf: Eres=Epdc(1-1/Spf)

7 ASPETTI PROGETTUALI E REALIZZATIVI DEGLI IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE A POMPA DI CALORE GEOTERMICA

8 NORMATIVA DI RIFERIMENTO (REGIONE TOSCANA)

9 D.LGS 11/02/2010 n.22 Risorse geotermiche in funzione della temperatura Risorse geotermiche in funzione della temperatura e della taglia dell impianto. alta entalpia (T>150 C) media entalpia (90<T<150 C) bassa entalpia (T<90 C) interesse nazionale interesse locale piccole utilizzazioni locali alta entalpia con Q 20 MWt media e bassa entalpia con Q< 20 MWt

10 Decreto 11/07/2011 app.c6 Impianti geotermici a bassa entalpia < 1MWt Prescrizioni per captazione verticale Prescrizioni per captazione orizzontale

11 RISORSE GEOTERMICHE A MEDIA E BASSA ENTALPIA INTERESSE LOCALE Q<20 Mwt PICCOLI INTERVENTI LOCALI T<90 C. L.R.TOSCANA nn. 39/ /2012 REGIONE PER LE FUNZIONI AMMINISTRATIVE Q<2 Mwt POZZI <400ml. CON PRELIEVO Art. 15 SONDE VERTICALI COLLETTORI ORIZZONTALI SENZA PRELIEVO Art.16 AUTORIZZAZIONE PROVINCIA Con modalità R.D.1775/1933 COMUNE SCIA

12 SISTEMI DI CAPTAZIONE DELL ENERGIA GEOTERMICA A BASSA ENTALPIA

13 SONDE GEOTERMICHE VERTICALI IN RELAZIONE ALLA NOTEVOLE PROFONDITA ( ml.) VIENE UTILIZZATA ESCLUSIVAMENTE L ENERGIA GEOTERMICA TERRENO CLIMATICAMENTE NON PERTURBATO

14 SONDE VERTICALI - attrezzature

15 PERFORAZIONE DI UNA SONDA VERTICALE

16 COLLETTORI ORIZZONTALI I COLLETTORI ORIZZONTALI, IN RELAZIONE ALLA ESTESA SUPERFICIE INTERESSATA ED ALLA MODESTA PROFONDITA DI INTERRAMENTO SONO SCAMBIATORI SUPERFICIALI IN TERRENO CLIMATICAMENTE PERTURBATO. La temperatura della sorgente è pertanto variabile con il clima, con onda termica attenuata e sfasata.

17 I COLLETTORI ORIZZONTALI SONO GENERALMENTE COSTITUITI DA TRINCEE PROFONDE CIRCA 2 METRI ENTRO LE QUALI VENGONO DISPOSTI I TUBI DI CAPTAZIONE CON VARIA TIPOLOGIA: A SERPENTINO LINEARE a due o a quattro tubi A SPIRALE PER NS. ESPERIENZA IL COLLETTORE CHE OTTIMIZZA IL RAPPORTO PRESTAZIONI/PREZZO E QUELLO LINEARE A QUATTRO TUBI LE TRINCEE SONO POSTE AD INTERASSE FUNZIONE DELL IRRAGGIAMENTO SOLARE CHE VARIA IN

18 TRINCEE ORIZZONTALI a 4 TUBI

19 TRINCEE ORIZZONTALI Particolare scavo trincea Sistema 4 tubi particolare posa tubazione su fondo

20 EVOLUZIONE DELLE POMPE DI CALORE GEOTERMICHE

21 INVERSIONE DELLE SORGENTI MACCHINE REVERSIBILI SUL CICLO PRODUZIONE A.C.S. HT CON RECUPERO TOTALE DEL CALORE DI CONDENSAZIONE I COMPRESSORI DC INVERTER LA TECNOLOGIA EVI (iniezione di vapore)

22 I COMPRESSORI DC INVERTER FACENDO VARIARE IL NUMERO DI GIRI DEL COMPRESSORE SCROLL IN FUNZIONE DELLA FREQUENZA DELLA CORRENTE ELETTRICA DI ALIMENTAZIONE (generalmente tra 30 e 90Hz) SI OTTIENE UN FAVOREVOLE ADATTAMENTO DELL ENERGIA FORNITA AL CARICO RICHIESTO (variabile nel tempo).

23 LA TECNOLOGIA EVI (*) Le PDC equipaggiate con compressori scroll ad iniezione di vapore consentono di incrementare la capacità e l efficienza del sistema. La tecnologia dell iniezione di vapore, consiste nell iniettare il refrigerante sotto forma di vapore, a metà del processo di compressione per incrementare sensibilmente la capacità e l efficienza del processo di compressione. (*) per gentile concessione di GSI Control

24 Il compressore Scroll con tecnologia EVI, è paragonabile ad un compressore a due stadi ma con una fase intermedia di raffreddamento del gas...

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26 I grafici sottostanti mostrano l'andamento del C.O.P. al variare della temperatura esterna in due condizioni: - produzione di acqua calda a 40 C e a 55 C. Le linee rappresentano diversi tipi di compressori Scroll oggi disponibili sul mercato che utilizzano gas refrigerante R407C o R410A.

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28 Unità equipaggiate con compressori scroll con sistema di iniezione di vapore E.V.I. con refrigerante R407C. Unità equipaggiate con compressori scroll HP (High Performance) senza sistema di iniezione di vapore E.V.I gas refrigerante R407C Unità equipaggiata con compressori scroll standard con refrigerante R407C. Unità equipaggiata con compressori scroll standard con refrigerante R410A

29 ESEMPI APPLICATIVI

30 EDIFICIO IN PISTOIA CONDOMINIO ENEGEO

31 TIPOLOGIA IMPIANTO L impianto utilizza una pompa di calore reversibile acqua/acqua con collettore orizzontale, per il riscaldamento invernale ed il raffrescamento estivo. La produzione di fluidi termovettori è centralizzata, con distribuzione alle singole U.I. e con moduli di utenza che contabilizzano l energia termica/frigorifera e la a.c.s. La produzione dell acqua calda sanitaria sfrutta il recupero totale del calore di condensazione nella pompa di calore. La climatizzazione degli ambienti è realizzata con un impianto a PANNELLI RADIANTI ED ARIA PRIMARIA

32 SCHEMA DEL COLLETTORE ORIZZONTALE

33 CENTRALE TERMICA

34 CLASSIFICAZIONE ENERGETICA DELL EDIFICIO

35 RISULTATI NELLA STAGIONE INVERNALE 2011 SI SONO RILEVATI I SEGUENTI RISULTATI : Energia fornita Qh (*): kwh - Consumo elettrico rilevato (**): kwhe Spdf : 3.06 Costi per consumi: Euro 6000 (*) (*) riscaldamento, raffrescamento e a.c.s. (**) relativo al perimetro energetico dell impianto

36 grazie per l attenzione ing.patrizio pastacaldi