Energia geotermica: naturale e rinnovabile. Che cos'è e come utilizzarla?

Cos'è l'energia geotermica
Il calore immagazzinato nella terra è disponibile sotto varie forme, dal vapore, alle acque termali, al flusso geotermico. Questo calore deriva principalmente dalla radioattivitá naturale delle rocce. L’aumento medio della temperatura al variare della profonditá è di circa 3 °C ogni 100 m (a meno di anomalie geotermiche quali ad esempio le zone termali)

I vantaggi delle tecnologie geotermiche sono molteplici:
• non vengono più utilizzati per il riscaldamento combustibili fossili, annullando la dipendenza dal mercato del gas per uso riscaldamento
• si ottiene un considerevole risparmio in termini economici.
• la fonte di energia è rinnovabile e sempre disponibile
• la riduzione dell’inquinamento è significativa per la completa assenza di emissioni in atmosfera
• è una tecnologia sicura e collaudata da oltre 20 anni in nord Europa e negli Stati Uniti

Come utilizzare l'energia geotermica
L’energia nel sottosuolo può essere sfruttata con numerose tecnologie, tra le più comuni:
• sonde geotermiche: sono degli scambiatori di calore verticali con lunghezze tipiche da 50 a oltre 200 m
• serpentine nel terreno: sono degli scambiatori di calore messi orizzontalmente a 1-2 m di profondità in terreni sciolti
• sistemi a pozzi d’estrazione e reimmissione: utilizzano le acque sotterranee o superficiali, che vengono raffreddate
• pali energetici: sono degli scambiatori di calore integrati negli elementi di fondazione di costruzioni palificate e hanno una profondità tipica di alcuni metri
• acque termali: hanno una temperatura elevata che può essere utilizzata

La geotermia a bassa temperatura per il riscaldamento: le sonde geotermiche verticali
La geotermia a bassa temperatura si basa sull’estrazione dell’energia termica dal sottosuolo, tramite apposite sonde geotermiche inserite nel terreno o nell’acqua di falda, aumentandone conseguentemente la temperatura con una pompa di calore al fine di utilizzare quest’energia per riscaldare gli ambienti e produrre acqua calda sanitaria. Le sonde geotermiche verticali hanno una lunghezza tipica di 100 m. Dato questo sviluppo operano su una differenza di temperatura di pochi °C. In un sottosuolo roccioso, le sonde geotermiche sono spesso il modo migliore per sfruttare l’energia geotermica. Le sonde geotermiche verticali tradizionali sono realizzate con un tubo a “U” in polietilene installabile in quasi tutti i tipi di formazione rocciose in prossimità dell’edificio da riscaldare a fonte di perforazioni con profondità variabibili tra i 50 e i 350 metri. La dimensione (lunghezza) della sonda è in funzione alla potenza di riscaldamento necessaria all’edificio. Sono disponibili sonde verticali di nuova concezione, utilizzabili solo in terreni ad elevato contenuto d’acqua, che consistono in due tubi coassiali. Quello interno, in polietilene, viene utilizzato per pompare il fluido circolante che poi risale lungo una camicia metallica (tubo esterno) attraverso la quale acquisisce o cede calore dal terreno circostante. Questo tipo di sonda ha valori di scambio che sono tra i più alti possibili (attorno ai 100 W/m)

Il sottosuolo
Il tipo di sottosuolo gioca un ruolo fondamentale sul rendimento della sonda geotermica, sul corretto dimensionamento dell’impianto e sull’ottimizzazione complessiva dell’investimento. Poiché i vari tipi di rocce e di terreni presentano rendimenti termici differenti, risulta determinante la conoscenza appropriata delle caratteristiche termiche e idrogeologiche, considerando anche che le installazioni di pozzi necessitano della presenza di acque di falda in quantità soddisfacenti e che la presenza di acqua aumenta il rendimento di un impianto geotermico migliorando il contatto tra l’impianto e il sottosuolo