Modelli di scambio termico in pozzo sulla base della caratterizzazione geotermica di un reservoir a bassa entalpia: studio di sensitività sulla efficienza dei sistemi di condizionamento con pompa di calore

Negli ultimi anni, l’Unione Europea sta promuovendo la diffusione di sistemi innovativi per il risparmio energetico, soprattutto per il settore dell’edilizia, ove una corretta progettazione e l’utilizzo di tecnologie non convenzionali può portare alla riduzione anche dell’80% dei consumi, con conseguente abbattimento delle emissioni.
Tra questi interventi, vi è il sistema di riscaldamento analizzato in questa tesi: la pompa di calore geotermica. Tale sistema ha indubbi vantaggi economici, energetici ed ambientali, a fronte di una non trascurabile spesa iniziale.
Attualmente la progettazione in Italia si basa su modelli statici, sviluppati dall’Università Svizzera del Canton Ticino, per l’utilizzo della pompa di calore nel territorio alpino.
Obiettivo della tesi è la verifica di tali modelli, in collaborazione con l’Università SUPSI, sulle condizioni idrogeologiche della Pianura Padana, soffermandosi su alcuni parametri fondamentali della progettazione di una pompa di calore geotermica, quali la conduttività e la capacità termica volumetrica dei terreni incontrati, la presenza di falde, ed i parametri geometrici del pozzo, al fine di dare una valutazione tecnica ed economica dell’impianto.
A tale scopo, sono state svolte sia indagini in situ, in collaborazione con la società Geotermia SRL di Mantova, per verificare l’andamento medio delle temperature del suolo nei primi cento metri di profondità, sia misurazioni su un impianto geotermico in esercizio, presso la società di progettazione Studio Seta SRL di Faenza.
Il risultato finale si è concretizzato nella creazione di un modello termico del sottosuolo, che, utilizzando tutti i parametri sopra citati, fornisce i valori della potenza termica estraibile dal terreno ed i tempi necessari a che l’intero sistema si assesti su uno stato di regime stazionario, per cui l’energia geotermica si possa considerare una fonte assolutamente rinnovabile.
L’accuratezza di tale modello è stata verificata con un’attenta analisi di sensitività
I dati analizzati dimostrano che la pompa di calore geotermica è, ad oggi, un sistema di condizionamento ad altissima efficienza energetica, ambientale ed economica. Infatti, è energeticamente più efficiente della migliore delle caldaie, può funzionare anche in raffrescamento, è un sistema ad emissioni zero (a meno di quelle derivanti dall’energia elettrica impiegata) ed è economicamente favorevole, godendo anche di considerevoli incentivi statali.
Tale sistema è inoltre particolarmente adatto ai terreni e alle latitudini della Pianura Padana, sia per il riscaldamento invernale che per il raffrescamento estivo, a fronte di una corretta progettazione e della conoscenza delle caratteristiche idrogeologiche del sottosuolo. Grazie anche agli incentivi statali, se ne prevede e se ne auspica la diffusione sull’intero territorio nazionale nei prossimi anni.
Questo studio ha dunque evidenziato sia le potenzialità della pompa di calore geotermica che i suoi margini di miglioramento, fornendo un approccio modellistico innovativo a questo settore, attualmente in forte sviluppo. Il modello creato, inoltre, è estremamente flessibile ed adattabile sia ai diversi tipi di terreno, che alle variazioni di potenza termica richiesta.

La tesi ha vinto il premio "Gustavo Sclocchi Thesis Award 2007", per la ricerca nel campo degli idrocarburi e della geotermia