geoterm

 

Di Marcello Tirrito (MG Project)

 

Il termine “geotermia” indica una serie di tecnologie che hanno in comune lo sfruttamento del sottosuolo e delle sue risorse per fini energetici. In senso stretto quando si parla di geotermia, ci si riferisce a sottosuoli “caldi” ovvero a situazioni in cui la temperatura del sottosuolo è superiore ai 40°C; l’origine di questo calore è in relazione con la natura interna del nostro pianeta e con i processi fisici che in esso hanno luogo. Tale calore è presente in quantità enorme e praticamente inesauribile. Le applicazioni termiche dello sfruttamento di questi fenomeni sono innumerevoli.

Dalle più antiche, in cui i fluidi caldi venivano e vengono tuttora utilizzati per fini termali, ai moderni impianti di teleriscaldamento cittadini, ad applicazioni in serricolture o usi industriali. Non tutti i sottosuoli presentano caratteristiche tali da poter essere sfruttati per mezzo delle tecnologie precedentemente menzionate. Nella maggioranza dei casi il sottosuolo ha una temperatura pressoché costante che in Italia oscilla fra i 12 ed i 14°C. in generale, questa temperatura si mantiene costante a partire da 10 metri fino a 100 metri di profondità. Il primo strato, risente delle escursioni termiche giorno / notte – estate / inverno; al di sotto di 100 metri, la temperatura inizia a salire in ragione di 3 gradi per ogni 100 metri di profondità. Il “gradiente termico”, cioè la velocità con cui sale la temperatura del sottosuolo, avvicinandosi al centro della terra, non è costante ovunque e a qualunque profondità.

Anche per i sottosuoli “normali”, esiste la possibilità di uno sfruttamento per fini energetici, ovvero per riscaldare e raffrescare edifici e produrre acqua calda per scopi sanitari o industriali. La porzione di sottosuolo generalmente interessata da questo tipo di tecnologia è quella che va da qualche metro fino ad non oltre 200 metri di profondità. La “geotermia a bassa entalpia”, oggetto del presente articolo, si basa sullo sfruttamento di energie del sottosuolo le cui temperature non superino i 40°C. intenderemo, pertanto, per “impianto geotermico” quella tipologia impiantistica che sfrutta la bassa entalpia del sottosuolo a fini di riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria. L’interfaccia tra il terreno e la pompa di calore “geotermica” è costituita da delle sonde, nel caso specifico, ad andamento verticale, il cui compito è quello di trasferire questa energia alla pompa di calore, che sfrutterà il salto termico dovuto alla differenza di temperatura tra il terreno e l’ambiente esterno. Queste sonde prendono, tecnicamente, il nome di: “geoscambiatori”.

Le pompe di calore sono delle macchine che trasferiscono calore da un corpo ad un altro, forzando il flusso naturale del calore che tende a passare da un corpo più caldo ad un corpo più freddo. Le pompe di calore condensate ad aria trovano più difficoltà nel compiere questo lavoro quanto più è bassa la temperatura dell’ambiente da cui prelevano questa energia (ovvero l’aria esterna) e questa temperatura è più bassa proprio nei periodi di maggior fabbisogno termico. Infatti, in questi casi, i loro COP (Coefficiente di Prestazione) si abbassano al punto tale da assorbire molta più energia elettrica rispetto a quanta energia termica riescono a produrre con un conseguente aumento dei costi dell’energia. Nel caso specifico, invece, di una pompa di calore geotermica, la sorgente da cui questa preleva energia è una fonte ad un livello termico più elevato, essendo costituita dal terreno; la sua temperatura ha un valore “pressoché” “costante” durante tutto l’arco dell’anno e quindi si trasferisce calore dal sottosuolo (ad esempio a 12°C) all’edificio, la cui temperatura di comfort nel residenziale è pari a 20 – 22°C nella stagione invernale. Viceversa, durante la stagione estiva, quindi in conduzione di “raffrescamento”, condensiamo nel terreno pompando in esso il calore dall’edificio. In quest’ultimo caso è necessaria una adeguata deumidificazione in ambiente, argomento questo non oggetto di approfondimento. L’applicazione della geotermia ha un ampio spettro per vari edifici (case singole, condomini, quartieri, scuole, carceri, chiese, edifici commerciali, edifici industriali, ecc) ed è idonea per il riscaldamento degli ambienti, il raffrescamento e la produzione dell’acqua sanitaria.

Essa risulta essere particolarmente vantaggiosa per diversi motivi:

  • Unica macchina per riscaldare e raffrescare, silenziosa e dalle dimensioni compatte;
  • Sicura;
  • Tecnologia tra le meno inquinanti e più rispettosa dell’ambiente, infatti il pozzo geotermico è un pozzo “provvisorio”: dopo l’inserimento dello “geoscambiatore” (che è un circuito chiuso) esso viene completamente sigillato. Ovviamente è assolutamente consigliabile realizzare un impianto caldo / freddo in maniera da alternare lo “sfruttamento” del terreno rigenerando l’energia del grande serbatoio nelle diverse stagioni;
  • Le manutenzioni ad un impianto di climatizzazione geotermica sono pressoché nulle rispetto alle manutenzioni necessarie alla caldaia o ai gruppi frigoriferi;
  • Facilità di gestione, a portata di un utente privato e costi di gestione bassissimi, infatti i consumi di corrente elettrica sono sensibilmente bassi;

Ovviamente bisogna porre attenzione nel corretto dimensionamento di un sistema geotermico ed affidarsi a professionisti competenti e disposti a cimentarsi in una nuova tecnologia piuttosto che proporre e “imporre” una soluzione convenzionale molto più semplice. Una disattenzione nella progettazione potrebbe comprometterne, in maniera definitiva, la convenienza della sua scelta. Come abbiamo ampiamente detto in precedenza, gli impianti geotermici a bassa entalpia enfatizzano i coefficienti prestazionali delle loro pompe di calore per le temperature di scambio con cui lavorano. Le “basse temperature” prodotte nel fluido primario di scambio fanno sì che il miglior sistema abbinabile per riscaldare e raffrescare gli ambienti sia un impianto a bassa temperatura. Tra questi sono da evidenziare gli impianti radianti (pavimento, soffitto, pareti) e gli impianti dotati di terminali idronici tipo “fancoils”. Una buona progettazione abbinata ad una scelta “innovativa” conducono a risultati eccezionali: confort, risparmio energetico e rispetto per l’ambiente.