Che cos’è

In parole semplici potremo dire che è la branca delle scienze geologiche che studia i fenomeni legati al calore endogeno terrestre. L’utilizzo della risorsa geotermica ha lontane origini fin dalla comparsa dell’uomo sulla terra il quale ad esempio utilizzava, come fa ancora oggi, le risorgive di acque calde per riscaldarsi e per applicazioni anche terapeutiche.

Un forte impulso dell’utilizzo delle risorse geotermiche legate alle cure termali si ha nel periodo romano dove le località che presentano le peculiarità naturali divengono importanti siti di cura e benessere.
Ai giorni nostri l’utilizzo industriale della geotermia viene affrontato proprio in Italia per la produzione di energia elettrica. Infatti il  primo storico esperimento di produzione geotermolettrica (Piero Ginori Conti, genero dell’ultimo dei De Larderel) risale al 4 luglio 1904, quando con un motore a pistoni azionato da vapore ottenuto in uno scambiatore di calore, alimentato da un pozzo di vapore di Larderello e collegato ad una dinamo di 10 kw, furono accese cinque lampadine di pochi watts ciascuna, che permisero tuttavia di verificare la possibilità di produrre energia mediante fluidi geotermici. Nel 1913 si ebbe l’installazione della prima centrale geotermica del mondo.
In questo modo nasce anche il concetto di fonte di energia rinnovabile legata al concetto di elemento naturale inesauribile.
Attualmente la produzione di energia elettrica dal geotermico in Italia risulta di circa MW_e 862 (dati 2002) e ci pone tra i  maggiori  produttori mondiali in questo campo. In questo caso si parla di geotermia ad “alta entalpia“.
La geotermia a “bassa entalpia” è quella che prende in considerazione condizioni di scambio termico con il suolo e sottosuolo a “basse temperature, intendendo temperature al di sotto dei 150° C.
Nel caso della Geotermia utilizzata per la climatizzazione degli edifici prende in considerazione la possibilità di sfruttare il calore presente nel sottosuolo con l’ausilio di impianti tecnologici, quali sonde geotermiche, pompe di calore reversibili, pannelli radianti a bassa temperatura abbinati ad un elevato isolamento delle strutture dell’edificio.
La geotermia pertanto sfrutta il principio che, a partire da una profondità di circa 10-15 metri rispetto alla superficie del terreno, indica una zona a temperatura costante, dove il calore è fornito esclusivamente dal flusso termico proveniente dall’interno della terra, con un incremento medio progressivo di 3°C ogni 100 metri di profondità.

In particolare ad una profondità di 1,2-1,5 metri si osservano temperature che nell’arco dell’anno variano tra i 7 ed i 13°C, mentre ad una profondità di circa 18/20 metri si riscontra una temperatura di 10°C che resta costante tutto l’anno.

Grazie a queste temperature ed alle condizioni climatiche delle nostre latitudini, le pompe di calore geotermiche sono in grado di sfruttare l’energia prelevando dal terreno calore a bassa temperatura utile al riscaldamento invernale o di cederne il calore sottratto agli ambienti durante la climatizzazione estiva.
Come funziona l’impianto?
Le sonde sono degli scambiatori di calore installate in perforazioni nel terreno e collegate ad una pompa di calore e ad un sistema idraulico (secondo il principio di Carnot) che estrae il caldo o il freddo a seconda delle esigenze.

Nel caso di scambiatori terra-acqua sono necessarie perforazioni/scavi del terreno dove vengono inserite le tubazioni nelle quali circola acqua o salamoia termoconvettrici che estraggono il calore. Lo scambio di calore avviene mediante tubazioni che possono essere disposte orizzontalmente ad una profondità di 1/2 metri (detti generalmente collettori geotermici), oppure con sistemi di tubi verticali profondi da 70 a 150 metri (detti generalmente sonde geotermiche).
Nel caso di scambiatori acqua-acqua è necessario avere a disposizione una risorsa idrica (pozzo o sorgente), in opportune quantità, dalla quale si può prelevare direttamente dell’acqua le calori necessarie per attivare il processo di utilizzo della pompa di calore. Questo sistema può essere aperto o chiuso a seconda che si utilizzino delle sonde per lo scambio termico.
In superficie i tubi delle sonde sono convogliati ad appositi collettori, le cui uscite vengono poi condotte all’alimentazione della pompa di calore.
Il sistema tende a sfruttare a pieno questa osmosi di rilascio ed assorbimento del terreno producendone un risparmio energetico notevole sui consumi globali dell’edificio.