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La caratterizzazione probabilistica del sottosuolo come strumento per l’ottimizzazione della progettazione integrata dei sistemi geotermici

Informazioni tesi

  Autore: Francesco Tinti
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Geoingegneria, Georisorse e Ingegneria Geotecnica
Anno: 2012
Docente/Relatore: Bruno Roberto
Istituito da: Università degli Studi di Bologna
Dipartimento: DICAM
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 183

L’utilizzo del reservoir geotermico superficiale a scopi termici / frigoriferi è una tecnica consolidata che permette di sfruttare, tramite appositi “geoscambiatori”, un’energia presente ovunque ed inesauribile, ad un ridotto prezzo in termini di emissioni climalteranti. Pertanto, il pieno sfruttamento di questa risorsa è in linea con gli obiettivi del Protocollo di Kyoto ed è descritto nella Direttiva Europea 2009/28/CE (Comunemente detta: Direttiva Rinnovabili).
Considerato il notevole potenziale a fronte di costi sostenibili di installazione ed esercizio, la geotermia superficiale è stata sfruttata già dalla metà del ventesimo secolo in diversi contesti (geografici, geologici e climatici) e per diverse applicazioni (residenziali, commerciali, industriali, infrastrutturali). Ciononostante, solo a partire dagli anni 2000 la comunità scientifica e il mercato si sono realmente interessati ed affacciati all’argomento, a seguito di sopraggiunte condizioni economiche e tecniche. Una semplice ed immediata dimostrazione di ciò si ritrova nel fatto che al 2012 non esiste ancora un chiaro riferimento tecnico condiviso a livello internazionale, né per la progettazione, né per l’installazione, né per il testing delle diverse applicazioni della geotermia superficiale, questo a fronte di una moltitudine di articoli scientifici pubblicati, impianti realizzati ed associazioni di categoria coinvolte nel primo decennio del ventunesimo secolo.
Il presente lavoro di ricerca si colloca all’interno di questo quadro. In particolare verranno mostrati i progressi della ricerca svolta all’interno del Dipartimento DICAM nei settori della progettazione e del testing dei sistemi geotermici, nonché verranno descritte alcune tipologie di geoscambiatori innovative studiate, analizzate e testate nel periodo di ricerca.

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17 1. INTRODUZIONE L’energia geotermica è l’energia stoccata sotto forma di calore sotto la superficie terrestre (Direttiva 2009/28/CE) e può essere estratta in modi differenti a seconda delle proprietà termiche dei terreni, variabili con la profondità. Nel presente lavoro ci si riferisce esclusivamente alla geotermia superficiale, per lo sfruttamento del calore del terreno nei primi 100-200 metri. Installando appropriati geoscambiatori, il sottosuolo è usato come stoccaggio termico di energia, da cui è possibile estrarre calore in inverno ed immetterlo in estate. (Lund, 2005). Infatti i sistemi Underground Thermal Energy Storage (UTES) non solo permettono di risparmiare energia e denaro, ma inoltre sfruttano una fonte rinnovabile e non hanno emissioni inquinanti in atmosfera: sono i sistemi ideali per contribuire alle politiche europee ed internazionali quali gli obiettivi del protocollo di Kyoto per la riduzione delle emissioni. Figura 1 Schema di funzionamento di un sistema geotermico per la climatizzazione Sistema di distribuzione interno a bassa temperatura Sistema di distribuzione per acqua calda sanitaria Sonda geotermica verticale Pompa di calore e ausiliari

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Parole chiave

risparmio energetico
geotermia
convezione forzata
efficienza energetica
pompe di calore
sonde geotermiche
diagnosi energetica
convezione naturale
test di risposta termica
conduttività termica

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