Perchè la geotermia può contribuire a superare il deficit energetico

La geotermia riguarda le energie termiche confinate nell’interno della crosta terreste, solitamente correlate a risalite profonde di fluidi e gas ad alte temperature, che possono raggiungere la superficie terrestre. Differentemente la geotermia a bassa entalpia riguarda una applicazione legata al naturale gradiente geotermico della crosta terreste che vede l’aumento della temperatura di 3°C per ogni 100 metri di profondità, indipendentemente da risalite di fluidi ad alte temperature. In entrambe i casi l’immagazzinamento di energia termica nel sottosuolo, costituisce una importante risorsa pulita, sia per la produzione di energia elettrica che per scopi a scala ridotta legati al riscaldamento urbano o al fabbisogno civile per il raffrescamento ed il riscaldamento delle abitazioni.

È possibile sfruttare l’energia immagazzinata nel sottosuolo trasportandola in superficie. Questo semplice principio si applica seguendo due distinti criteri operativi definiti Open Loop (circuiti aperti) e Closed Loop (sonde geotermiche verticali o orizzontali).
In entrambe i casi l’energia termica recuperata verrà “lavorata” da una pompa di calore geotermica che la invierà direttamente al circuito idraulico di emissione, assicurandone la produzione di acqua calda sanitaria, riscaldamento e raffrescamento. Nel caso di un Open Loop, il principio sfrutta la presenza nel sottosuolo di una falda sotterranea adeguatamente capacitativa dalla quale “estrarre” l’energia termica necessaria. Nei sistemi Closed Loop, in particolare per le sonde geotermiche, si sfrutta il fatto che la temperatura nel sottosuolo, già dopo quindici metri di profondità, si mantiene pressochè costante durante l’intero arco dell’anno. Principalmente un impianto geotermico è composto da due elementi:

• Uno scambiatore di calore
• Una pompa di calore

Il primo elemento è quello che permette al calore di passare da uno stato di dispersione (terreno/o acquifero) ad uno stato più concentrato, e quindi utile, all’interno del nostro impianto di climatizzazione.
La pompa di calore, è una macchina a ciclo frigorifero inverso (esattamente come il frigorifero ma funzionante al contrario) che, tramite la somministrazione di lavoro meccanico, porta il calore da una zona a temperatura più bassa ad una a temperatura più alta (contrariamente a quanto avverrebbe naturalmente in accordo con il secondo principio della termodinamica).

Closed Loop si sfrutta il fatto che la temperatura nel sottosuolo, già dopo quindici metri di profondità, si mantiene pressoché costante durante l’intero arco dell’anno

Ogni tipo di scambiatore e quindi di sorgente di calore ha le proprie peculiarità. Nei sistemi Closed Loop, sonde geotermiche verticali in particolare, lo scambiatore ha bisogno di un’area limitata in superficie, ma al contempo richiede un elevato numero di metri lineari di contatto con il serbatoio costituito dal sottosuolo.Le sonde geotermiche orizzontali, la cui messa in opera è indubbiamente meno complessa, richiedono ampie superfici e solitamente sono fortemente condizionate dalle influenze stagionali dell’apporto solare, che ne condizionano la resa.

Open Loop il principio sfrutta la presenza nel sottosuolo di una falda sotterranea adeguatamente capacitativa dalla quale “estrarre” l’energia termica necessaria

Nei sistemi Open Loop, lo scambio ad acqua è teoricamente quello più efficiente in termini di prestazioni termonidamiche raggiungibili, tuttavia il suo utilizzo impatta con le normative sulla tutela del patrimonio acquifero, che ne limita l’applicabilità.

Va sottolineato che in realtà è il principio di geoscambio ad avere il più ampio campo di diffusione. Per geoscambio si intende il semplice sfruttamento delle proprietà conduttive dei terreni, che scambiano calore con corpi freddi in essi immersi, in questo caso chiamati sonde geotermiche. Per il geoscambio non sono necessarie condizioni particolari o contesti geologici anomali, ma bensì situazioni ordinarie con o senza fluidi termovettori naturali nel sottosuolo.

Non esistono quindi limitazioni geografiche in termini generali per l’applicazione del sistema. Esistono differentemente contesti locali per i quali la realizzazione di sonde geotermiche è da sconsigliare. In questo caso il problema principale è legato alla conoscenza del territorio sul quale l’opera andrebbe a gravare. Se pur idoneo il sito sotto gli aspetti tecnici, potrebbe ricadere all’interno di aree sottoposte a particolari prescrizioni legate alla salvaguardia delle risorse idriche sotterranee o soggette ad instabilità dei terreni, quali movimenti gravitativi lenti di superficie o profondi che potrebbero compromettere l’efficienza del campo sonde geotermiche.