La Geotermia

Principi di Geotermia e Utilizzo del Calore Terrestre

La geotermia è lo studio e l'impiego del calore proveniente dall'interno della Terra. Il gradiente geotermico, ovvero l'aumento della temperatura con la profondità, è in media di circa 1°C ogni 33 metri, ma può variare significativamente in funzione delle caratteristiche geologiche locali. In particolare, le zone vulcaniche presentano un gradiente molto più elevato, rendendole ideali per l'installazione di centrali geotermiche ad alta entalpia, destinate alla produzione di energia elettrica. Al di fuori di queste aree, la geotermia a bassa entalpia permette di utilizzare il calore terrestre per il riscaldamento e il raffreddamento di edifici, nonché per processi industriali, attraverso l'uso di pompe di calore geotermiche. Queste ultime, sfruttando il calore a temperature più basse, rendono possibile l'uso dell'energia geotermica in una vasta gamma di contesti geografici.

Tipologie e Funzionamento delle Centrali Geotermoelettriche

Le centrali geotermoelettriche si distinguono principalmente in tre tipologie, in base al metodo di gestione del fluido geotermico: centrali a contropressione, a condensazione e a ciclo flash. Le centrali a contropressione espellono il vapore utilizzato direttamente nell'atmosfera, quelle a condensazione re-iniettano il fluido nel sottosuolo dopo averlo condensato, e quelle a ciclo flash separano il vapore dall'acqua per alimentare le turbine. Il fluido geotermico, sotto forma di vapore o acqua calda, aziona le turbine che, connesse a un generatore, producono energia elettrica. Le tecnologie prevalenti sono il sistema "Direct Steam", adatto per fluidi ad alta temperatura, e il sistema "Binary Cycle", per fluidi a temperature inferiori a 180°C. Il "Direct Steam" è generalmente più efficiente in termini di impatto ambientale e occupazione di spazio, mentre il "Binary Cycle" è più versatile per le risorse geotermiche a bassa temperatura e non presenta significative differenze in termini di emissioni rispetto al "Direct Steam".

Applicazioni della Geotermia nella Climatizzazione Domestica

La geotermia è impiegata efficacemente nella climatizzazione di edifici residenziali e commerciali. Mediante l'installazione di pozzi geotermici, è possibile estrarre il calore dal sottosuolo e trasferirlo all'interno degli edifici attraverso scambiatori di calore e pompe di calore geotermiche. Durante l'inverno, il sistema fornisce riscaldamento, mentre in estate il processo può essere invertito per trasferire il calore in eccesso dal'edificio al sottosuolo, fungendo da sistema di raffreddamento. Questa tecnologia non solo garantisce un comfort termico ottimale ma si distingue anche per l'alta efficienza energetica e la riduzione dell'impatto ambientale.

La Geotermia per il Riscaldamento Residenziale

L'energia geotermica, conosciuta fin dall'antichità per l'uso nei bagni termali, è oggi ampiamente utilizzata per il riscaldamento residenziale grazie agli avanzamenti tecnologici. Le pompe di calore geotermiche, in particolare, hanno reso possibile l'uso del calore terrestre a basse temperature per il riscaldamento degli ambienti e la produzione di acqua calda sanitaria. Questa soluzione è accessibile in una varietà di contesti geografici e soddisfa diverse esigenze di riscaldamento, offrendo un'alternativa pulita, rinnovabile e a basso costo operativo rispetto ai combustibili fossili.

Contributo Solare e Sfruttamento del Calore Superficiale

Oltre al calore geotermico profondo, la geotermia a bassa entalpia sfrutta anche il calore superficiale, che deriva dall'accumulo di energia solare nel terreno. Le variazioni di temperatura sono più marcate nei primi metri di profondità e tendono a stabilizzarsi oltre i 20 metri. Questo calore superficiale, sebbene non sia di origine geotermica, viene spesso integrato nelle applicazioni geotermiche per la sua complementarità e per la similitudine delle tecnologie impiegate, come le pompe di calore, che possono utilizzare sia il calore superficiale sia quello profondo.

Componenti e Funzionamento degli Impianti Geotermici Domestici

Un impianto geotermico domestico è costituito da sonde geotermiche verticali o orizzontali, una pompa di calore e un sistema di distribuzione del calore. Le sonde, immerse nel terreno e riempite di un fluido termovettore, assorbono il calore dal sottosuolo. La pompa di calore, elemento centrale dell'impianto, eleva la temperatura del fluido termovettore per riscaldare o raffreddare gli ambienti. Il sistema di distribuzione, che funziona meglio a bassa temperatura, come nel caso dei pavimenti radianti, massimizza l'efficienza energetica dell'impianto. Con un elevato coefficiente di prestazione (COP), la pompa di calore produce più energia termica di quella elettrica consumata, risultando in un sistema di riscaldamento e raffreddamento ecologico e sostenibile.