La geotermia è quella disciplina della geologia che studia l’insieme dei fenomeni naturali coinvolti nella produzione e nel trasferimento di calore proveniente dall’interno della Terra.
L’energia geotermica è quella parte di calore terrestre che può essere estratto dal sottosuolo ed utilizzato dall’uomo. Il termine tecnico utilizzato per indicare l’energia geotermica è geotermia a bassa entalpia. Questo termine indica il calore estraibile dagli strati superficiali della crosta terrestre ad una profondità che va da 0 a 150 metri.
Per rilasciare il calore nel sottosuolo (raffrescamento) o assorbire il calore dal sottosuolo (riscaldamento) si utilizza una tubazione al cui interno circola il liquido vettore. Il liquido è una miscela di acqua e glicole, un antigelo ecologico. Questa tipologia di scambiatore geotermico si chiama a circuito chiuso. Infatti la tubazione che costituisce lo scambiatore è un circuito chiuso dove circola sempre lo stesso fluido.
Le pompe di calore geotermiche
Per sfruttare l’energia geotermica dobbiamo utilizzare le pompe di calore. Si tratta di macchine che consentono di trasferire calore da una elemento ad una certa temperatura ad un altro elemento a temperatura più alta.
Le pompe di calore geotermiche utilizzano il sottosuolo come serbatoio di calore per condizionare termicamente gli ambienti degli edifici sia in estate che in inverno. Nei mesi invernali il calore viene trasferito dal terreno all’edificio, viceversa in estate il calore da smaltire per raffrescare l’edificio viene restituito al terreno.
La pompa di calore ha bisogno di energia elettrica per funzionare. In condizioni medie per ogni kWh elettrico utilizzato la pompa di calore geotermica a circuito chiuso fornisce almeno 4,5 kWh termici. Da normativa tecnica si considera che la pompa di calore, alimentata da scambiatori geotermici a circuito chiuso, lavora con temperature lato sorgente di 0°C.
Esistono sostanzialmente 3 tipologie di scambiatori geotermici a circuito chiuso: quello orizzontale, quello verticale e quello che scambia calore con uno specchio d’acqua superficiale.
Il terreno assorbe il calore dell’irraggiamento solare che si accumula nei primi 10-15 metri di profondità. Questo calore può essere estratto per gli scopi di riscaldamento e di raffrescamento. L’estrazione avviene utilizzando uno scambiatore geotermico costituito da una tubazione posata superficialmente nel terreno.
L’energia estraibile dal terreno dipende da una serie di fattori principali. La superficie dello scambiatore, la composizione del terreno (arenaria, roccia, ghiaia, ecc.), la presenza o l’assenza di acqua nel terreno e l’esposizione.
Non va dimenticato però che anche l’edificio fa la sua parte. Un edificio energivoro infatti richiede uno sfruttamento maggiore del terreno, cosa che si traduce in una superficie di scambio maggiore. Per dare un’idea di ciò di cui stiamo parlando possiamo fare un esempio. Nella zona climatica del Centro Italia un edificio di nuova costruzione richiede una superficie di terreno pari al doppio della superfice calpestabile dell’edificio stesso.
Occorre pertanto effettuare sempre una progettazione per determinare l’esatta porzione di terreno occupata dallo scambiatore geotermico, soprattutto se l’edificio è di grandi dimensioni.
In mancanza di una superficie di terreno sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico dell’immobile, si può optare per un sistema geotermico con scambiatore verticale. La profondità di perforazione sarà fra gli 80 e i 150 metri.
A partire da 10 metri di profondità, la temperatura del terreno risulta pressoché costante durante tutto l’anno. Oltre tale profondità la temperatura varia molto poco, aumenta di circa 3 °C ogni 100 metri. Mediamente a 100 ÷ 150 m di profondità si registrano temperature del terreno comprese tra 13 e 17°C.
La temperatura del sottosuolo pertanto risulta superiore ai valori medi invernali ed inferiore a quelli estivi della temperatura esterna.
Oltre al riscaldamento invernale ed al condizionamento estivo degli edifici, lo stesso impianto geotermico produce anche acqua calda sanitaria.
In definitiva, sotto le nostre case c’è un serbatoio inesauribile di energia.
Quando abbiamo a disposizione uno specchio d’acqua, la tubazione che costituisce lo scambiatore geotermico può essere posata sul fondo del bacino.
Lo specchio d’acqua puo’ essere uno stagno, un laghetto di pesca sportiva o un corso d’acqua. In questi casi abbiamo un sistema idrotermico con scambiatore geotermico in acqua di falda.
Se il bacino è sufficientemente profondo sarà un’ottima batteria di accumulo di calore durante i mesi invernali. In estate invece il bacino sarà in grado di smaltire il calore per raffrescare gli ambienti.
Installazione di 3 sonde geotermiche verticali di 100 metri.
Fornitura impianto geotermico centralizzato per riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria per 6 unità abitative tramite una pompa di calore geotermica NIBE F1145.
Potenza termica 15 kw.
Installazione della centrale termica
Installazione idraulica della centrale geotermica, dal collegamento in trincea delle sonde geotermiche, all’nstallazione dei vari componenti che costituiscono la centrale termica.
La centrale geotermica è costituita dalla pompa di calore geotermica, un bollitore da 800 litri, un accumulo inerziale da 500 litri e un modulo per raffrescamento attivo e passivo con recupero di calore sull’accumulo sanitario.