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La geotermia è una delle fonti energetiche più interessanti, grazie al miglioramento tecnologico degli impianti e la riduzione dei costi di installazione, si sono aperte grandi prospettive per una diffusione capillare della tecnologia , non solo a livello industriale, ma anche nel settore domestico. In effetti questa fonte energetica è di fatto inesauribile e possiede un'enorme potenziale finora sfruttato solo in minima parte.

Esistono sostanzialmente due diverse forme di sfruttamento tecnologico della geotermia, a seconda della temperatura delle risorse sotterrane e delle diverse soluzioni impiegate. La prima è tradizionale, i primi impianti risalgono ai primi del 1900, ed è basata sullo sfruttamento del calore ad alta temperatura proveniente da particolari risorse del sottosuolo (Es.: Soffioni boraciferi)

Soffione Boracifero

Soffione Boracifero - Schema centrale geotermia

La produzione di elettricità da fonte geotermica tradizionale in grandi impianti termoelettrici - il "geotermoelettrico" - è la più conosciuta forma di sfruttamento del sottosuolo e può avvenire utilizzando risorse geotermiche ad alta temperatura. L'Italia è stato il primo paese al mondo ad utilizzare la geotermia ad alta temperatura per produrre energia elettrica. La prima centrale geotermica per lo sfruttamento dei soffioni boraciferi fu realizzata in Toscana a Larderello (PI), nel 1913; da allora il numero degli impianti, concentrati in Toscana, è cresciuto fino a raggiungere una potenza installata complessiva di oltre 800 MW. Oggi gli impianti geotermici per la produzione di energia non rilasciano vapori del sottosuolo direttamente nell'aria come un tempo ma sono reintrodotti nel sottosuolo, preservando il contesto geologico.
 

La seconda forma sfrutta il differenziale di temperatura tra sottosuolo e superficie a bassa temperatura, che sfrutta il calore degli strati più superficiali del terreno per riscaldare (e anche raffrescare) gli edifici, mediante pompe di calore: si tratta della geotermia "a bassa entalpia".
 

Questa forma di sfruttamento del gradiente termico è la forma di geotermia ideale per le applicazioni di piccola scala, in quanto:

• sfrutta la temperatura costante del terreno (o dell'acqua di falda) negli strati più superficiali (in genere nei 10 m. aseconda di sonde verticali e/o orizzontali. Utilizza quindi una fonte di calore diffusa presso chè ovunque, mentre le centrali geotermoelettriche sorgono soltanto in zone in cui la temperatura del sottosuolo è più alta della media per attività vulcaniche sotterranee
• integra o sostituisce efficacemente i tradizionali impianti di climatizzazione. Grazie alla pompa di calore produce sia caldo (anche l'acqua calda sanitaria) che freddo, consentendo notevoli risparmi sulle due voci più onerose per le nostre bollette: il riscaldamento invernale e il condizionamento estivo
• è una tecnologia efficiente e commercialmente consolidata. Nella sola Svizzera risultano oggi installati oltre 100mila impianti geotermici a bassa temperatura presso edifici residenziali, commerciali e del terziario, con un trend in continua ascesa

Le pompe di calore geotermiche, che sono l'elemento fondamentale dell'impianto, permettono di convertire l'energia termica del sottosuolo in calore o freddo utile per l'edificio. La configurazione impiantistica più comune prevede, in abbinamento alla pompa di calore, l'installazione di sonde geotermiche verticali, interrate nel terreno a grandi profondità. Esistono tuttavia numerose opzioni impiantistiche adatte per diverse situazioni: dagli impianti con collettori orizzontali interrati appena sotto il livello del suolo, fino allo sfruttamento delle acque sotterranee o di superficie.

I sistemi geotermici a bassa temperatura si sono diffusi, in ambito domestico residenziale, soprattutto nel Nord Europa e negli Stati Uniti, mentre in Italia solo di recente, dietro l'introduzione di alcuni incentivi fiscali, si è ampliata l'attenzione e l'interesse. Tuttavia tali sistemi sono di per se stessi efficienti ed in grado quindi di espandersi commercialmente.

Gli impianti geotermici permettono di produrre, oltre che acqua calda per il riscaldamento invernale e per gli usi sanitari, anche acqua fredda per raffrescare l’ambiente durante l’estate. Tale caratteristica li colloca come, rende gli impianti geotermici l’alternativa ideale ai tradizionali impianti caldo/freddo domestici e/o industriali. Il vantaggio principale deriva proprio dal fatto che un sistema geotermico racchiude in unico impianto le stesse funzioni normalmente demandate a due diversi apparecchi, cioè caldaie e condizionatori. Un impianto geotermico può essere combinato con altri impianti e tuttavia, se opportunamente dimensionato, è in grado di riscaldare e raffrescare un fabbricato senza l'ausilio di altri apparecchi. In questo caso si parla di impianto geotermico "monovalente". In ogni caso si tratta di impianti che si prestano bene all'integrazione con altri generatori di calore ad alta efficienza. Molto interessante, ad esempio, risulta l’abbinamento con impianti solari termici oppure con caldaie a condensazione, in regime "bivalente".

I componenti fondamentali di un impianto geotermico a bassa entalpia sono:

Le Sonde per la captazione del calore, che fungono da scambiatori di calore, sfruttando l’energia termica presente nel sottosuolo o nell’acqua. Le sonde possono essere interrate verticalmente nel terreno a profondità variabile in base al sito d’installazione (sonde geotermiche verticali), oppure orizzontalmente a 1-2 metri di profondità (sonde o collettori orizzontali). Anche l’utilizzo dell’acqua, come sorgente di calore in alternativa al terreno, comporta l’utilizzo di sonde verticali. La scelta derivante dalle indagini geognostiche determina e caratterizza le diverse soluzioni impiantistiche.

La Pompa di calore geotermica installata limitrofo all'edificio è il cuore dell'impianto. La Pompa di calore consente di trasferire il calore dal terreno o dall’acqua all’ambiente interno – in stato di riscaldamento - e di invertire il ciclo nello stato di raffrescamento.

Il Serbatoio di accumulo per l’acqua calda risulta indispensabile per immagazzinare il calore e renderlo disponibile quando richiesto per distribuirlo all’utenza. In base alla dimensione dell’impianto il liquido termovettore è utilizzabile sia per il riscaldamento che per gli usi sanitari. L’integrazione tra geotermia e impianti solari termici o caldaie a condensazione avviene proprio nel serbatoio d’accumulo, all’interno del quale l’acqua viene riscaldata tramite serpentine collegate ai diversi generatori di calore.

Il sistema di distribuzione del calore e del fresco, composto preferibilmente da pannelli radianti e i ventilconvettori (Terminali per il riscaldamento o per il raffrescamento) applicati al suolo o a parete sono ideali poiché in inverno fanno circolare acqua calda a 30-35 °C e in estate acqua fredda a 18-20 °C, riscaldando e raffrescando con il massimo grado di comfort e risparmio energetico. I tradizionali radiatori, pur essendo in qualche caso utilizzabili per lavorare con una pompa di calore, risultano però assolutamente inadatti per raffrescare gli ambienti.