edifici geotermici

Geotermia: energia dalla terra per il comfort degli edifici

L’energia geotermica trova origine dal calore della terra, che si propaga fino alle rocce prossime alla superficie; è quindi più costante e regolare delle altre fonti rinnovabili, che risentono maggiormente delle condizioni climatiche esterne; ha ancora molto potenziale di sviluppo e consente la riduzione di gas serra.

Tipologie

In base al suo tipo di sfruttamento, l’energia geotermica può essere classificata in:

• energia geotermica ad alta entalpia (temperature maggiori di 150 °C), trasformata in energia elettrica tramite turbine a vapore (centrale geotermoelettrica);

• energia geotermica a bassa entalpia (temperature minori di 150 °C), utilizzata per energia termica diretta. Recentemente si ha una diffusione maggiore dell’energia geotermica a bassa entalpia, poiché raggiungibile in più zone del territorio, a minori profondità ed è adatta a impianti di scale minori.

Concentrandosi quindi su questo secondo caso, si sfrutta essenzialmente la costanza di temperatura nel terreno rispetto a quella esterna, variabile con le stagioni; ad esempio, nel terreno intorno a 15-20 metri di profondità si hanno circa 15° C, da sfruttare sia per riscaldare che per raffreddare, col grande vantaggio di racchiudere in unico impianto le funzioni tradizionalmente svolte da due diversi apparecchi (caldaie e condizionatori).

La risorsa geotermica è generalmente disponibile su tutto il territorio; ad ogni modo, la fattibilità tecnica di un impianto geotermico viene valutata a seguito di indagini geologiche che considerino con esattezza diversi parametri: qualità della risorsa, tipo di terreno, presenza di acqua sotterranea, vincoli idrologici…

L’impianto di energia geotermica

 

schema impianto bassa entalpia

In estrema sintesi, in un impianto a bassa entalpia (Fig. 1) si ha:

• Circuito primario, che capta energia termica dal sottosuolo (terreno o acqua) mediante scambiatori di calore, di norma in materiale plastico in modo da resistere alla corrosione, interrati verticalmente in profondità (sonde geotermiche verticali), oppure disposti orizzontalmente a 1-2 metri di profondità (collettori orizzontali); i fluidi termovettori antigelo al loro interno sono atossici, così da annullare il rischio di contaminare il terreno.

• Pompa di calore –HP– è il cuore dell’impianto, che trasferisce calore da un corpo a temperatura più bassa (sorgente fredda, in questo caso il sottosuolo) ad un corpo a temperatura più alta (pozzo caldo, in questo caso il fluido vettore usato, ovvero aria o acqua), in modo conveniente e sostenibile.

Sono generalmente “reversibili”, potendo passare da riscaldamento a raffrescamento invertendo il ciclo mediante una valvola. Il fluido termovettore può essere acqua o salamoia (acqua + antigelo) e le tipologie di pompe di calore geotermiche sono (Il primo termine indica la sorgente fredda, il secondo il fluido termovettore):

◦ Salamoia (terreno)/acqua
◦ Salamoia (terreno)/aria
◦ Acqua/acqua
◦ Acqua/aria

• Circuito secondario, che distribuisce il calore nell’edificio; gli impianti geotermici richiedono terminali a basse temperature, ad esempio i pannelli radianti, che in inverno fanno circolare acqua calda a 30-35 °C e in estate acqua fredda a 18-20 °C, riscaldando e raffrescando con il massimo grado di comfort e risparmio energetico.

Un impianto geotermico è in grado di dimezzare i costi di esercizio di un sistema tradizionale e può essere:

• Monovalente, se riscalda e raffresca un edificio senza l’ausilio di altri apparecchi.

• Bivalente, se integrato con altri generatori di calore ad alta efficienza (ad esempio solare termico o caldaie a condensazione); in tal caso è fondamentale un serbatoio di accumulo di acqua calda, per immagazzinare il calore e distribuirlo all’edificio durante la richiesta.

Per un corretto dimensionamento dell’impianto geotermico è importante un buon isolamento termico; nel caso di geotermia per edifici di nuova costruzione è possibile progettare ex novo l’intero impianto in maniera ottimale, dovendo rispettare stringenti criteri legislativi sulla coibentazione.

Nel caso di ristrutturazione di edifici esistenti, invece, occorre valutare attentamente la possibilità di riqualificare energeticamente l’intero edificio, oltre a valutare la disponibilità di spazio per l’impianto.

Manutenzione

La manutenzione è ridotta al minimo, data l’assenza di processi di combustione e di canne fumarie.

Le pompe di calore geotermiche hanno una vita utile di 15-20 anni (per le taglie domestiche la durata è inferiore), mentre le sonde geotermiche possono funzionare senza problemi per molte decine d’anni. I pannelli radianti hanno un vita stimata in circa 20-30 anni.

Possibili sviluppi futuri

Una tipologia particolare d’impianto, detta energy foundation, prevede l’inserimento di scambiatori integrati direttamente nella struttura di fondazione dell’edificio (diaframmi, pali, platee..).

Questo riduce i costi perché si utilizzano le opere già necessarie per la struttura, però si limita lo scambio di calore a una porzione di terreno piuttosto limitata attorno alle fondazioni, la cui geometria sarà decisiva per l’efficienza energetica

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