Geotermia a pozzo profondo crescono le applicazioni

Negli ultimi anni si va diffondendo nell’Europa meridionale l’utilizzo di un’altra fonte energetica rinnovabile, ancora poco nota in tutte le sue caratteristiche. Si tratta della  geotermia a pompa di calore utile per avviare servizi di riscaldamento ma anche di raffrescamento estivo degli ambienti.

Nella geotermia a pozzo profondo il terreno viene utilizzato come sorgente di calore per il riscaldamento invernale e come pozzo di calore per il condizionamento estivo.

La temperatura del terreno viene utilizzata per garantire alta efficienza del sistema sia in riscaldamento che in raffrescamento.

Superata la fase embrionale, lo sviluppo della tecnologia della geotermia a pozzi profondi manifesta oggi la maturità applicativa. Seppure necessiti di particolare attenzione a livello progettuale ed esecutivo.

Dalle risultanze di progetti europei di ricerca emerge che i risparmi di consumo di energia primaria di un sistema geotermico si aggirano intorno al 40% rispetto all’uso di sistemi tradizionali per il riscaldamento e raffrescamento.

Quale efficienza di sistema la geotermia a pozzo profondo

Si consideri che nel ciclo a compressione di vapore il rendimento energetico è tanto maggiore quanto ridotta è la differenza tra le temperature di condensazione e di evaporazione.

Le attività che migliorano il rendimento del ciclo frigorifero sono: la riduzione della temperatura di condensazione (preferendo il raffreddamento in acqua piuttosto che in aria); e l’aumento della temperatura di evaporazione.

Inoltre l’efficienza (COP ed EER) del sistema è variabile a seconda della temperatura delle sorgenti fra cui la macchina opera. È il caso esemplare delle pompe di calore aria-acqua o aria-aria per le quali l’efficienza è estremamente variabile in relazione alla instabilità della sorgente di prelievo, e l’efficienza stagionale è di difficile determinazione.

I sistemi geotermici si pongono come risolutivi rispetto alle complessità enunciate, in particolar modo quelli a pozzi profondi che – a fronte di costi di realizzo maggiori rispetto agli altri sistemi della famiglia geotermica – garantiscono stabilità entalpiche e di funzionamento quasi impareggiabili. Garantiscono infatti, se opportunamente dimensionati, progettati e gestiti, grande efficienza di funzionamento sia invernale che estiva e stabilità di funzionamento della pompe di calore (GSHP).

Come funziona l’applicazione del sistema geotermico

Prendendo in considerazione la modalità riscaldamento (invernale), la temperatura della sorgente di calore è quella del terreno, e la temperatura del dissipatore di calore è quella dell’acqua del sistema idronico interno, che dipende dal sottosistema di emissione adottato.

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Ne consegue che il corretto accoppiamento della GSHP all’impianto interno produce i migliori effetti di efficienza: la temperatura dell’acqua del sistema idronico dovrà essere (compatibilmente con le condizioni al contorno) la più bassa possibile durante il funzionamento in riscaldamento e la più alta possibile in modalità di raffreddamento.

Il progetto del pozzo geotermico in dettaglio

Il «Progetto esecutivo per la realizzazione di pozzi profondi per sfruttare l’energia geotermica nella Scuola A. Caponnetto» di Caltanissetta, finanziato con fondi PO-FESR Sicilia 2014-2020 è stato voluto dall’Amministrazione comunale della Città di Caltanissetta ed eseguito dall’autore Ing. Guido DONATO MOZER.

Si tratta dello sviluppo del sistema innovativo di condizionamento (caldo/freddo) delle aree della Scuola Materna con sfruttamento di energia rinnovabile geotermica, mediante la realizzazione di un sistema geotermico con pozzi profondi e l’implementazione di gruppo termico a pompa di calore di tipo GSHP, con scambiatore geotermico, a ciclo reversibile, dotata di gruppi idronici lato sorgente e lato utilizzo, da posizionare in locale dedicato.

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Il progetto si è sviluppato attraverso le fasi di:

• Analisi stratigrafica del terreno

• Determinazione dei fabbisogni termici (Heating & Cooling) UNI TS 11300
• Determinazione delle norme di riferimento: Metodo di calcolo analitico ASHARE 2007
• Impostazione e verifica dei parametri e delle temperature di funzionamento

• Valutazione delle condizioni al contorno e scelta della pompa di calore geotermica

• Verifica delle efficienze reali
• Scelta del sistema di collegamento e degli scambiatori e dimensionamento

• Tracciatura e bilanciamento della rete e definizione grafica del sistema

L’impianto, che nell’insieme assume particolare rilevanza tecnologica e carattere innovativo, sarà costituito, in definiva, dalla sonda geotermica costituita prevalentemente da n° 6 pozzi profondi 125 metri con interdistanza di 8 metri, con “collegamento a collettore”.

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Sarà corredato di:

• sottosistema di distribuzione a doppio gruppo di regolazione (condizionam./acs);

• ventilconvettori per l’emissione e il controllo dei carichi latenti; sistema BACS con termoregolazione in curva climatica, controllo dei gruppi di circolazione secondaria, monitoraggio di funzionamento.

Note a margine:

seguiranno aggiornamenti sulla realizzazione del sistema.