L’interesse per l’Impianto geotermico quale sistema di riscaldamento è sempre più crescente perché costituisce una risorsa sostenibile dal punto di vista ambientale e comporta notevoli riduzioni dei costi in bolletta.
In particolare, in Lombardia è disponibile un potenziale geotermico molto interessante ed economicamente sfruttabile che viene maggiormente esplorato in questo momento storico molto instabile dal punto di vista economico.
Ma quali sono i vantaggi e costi di un impianto geotermico? Quando è possibile impiegarlo nella riqualificazione energetica di un condominio e si può applicare anche nella città di Milano?
In questo articolo proponiamo una serie di domande e risposte per spiegare meglio il funzionamento di questa tecnologia esplicitando pregi, limiti di applicazione e prestazioni.
CHE COS’È E COME È COSTITUITO UN IMPIANTO GEOTERMICO
Un impianto geotermico è un sistema capace di prelevare l’energia termica presente nel sottosuolo, ad una profondità dove la temperatura non è soggetta alle variazioni dell’ambiente esterno e rimane pressoché costante nell’arco dell’anno.
Il sistema grazie all’impiego della Pompa di Calore sfrutta in inverno il naturale calore del sottosuolo per riscaldare gli edifici, mentre in estate assorbe il calore dagli ambienti interni per riversarlo nel sottosuolo.
In sostanza l’impianto geotermico è costituito da un sistema di captazione che può essere realizzato con sonde geotermiche, tubazioni di piccolo diametro che vengono posate in profondità nel terreno, oppure con un sistema di pozzi di prelievo e di resa dell’acqua di falda presente nel sottosuolo e da una Pompa di Calore.
COME FUNZIONA UNA POMPA DI CALORE
La Pompa di Calore (abbreviata PdC) è una macchina termica che scambia calore da una sorgente a bassa temperatura ad una sorgente a temperatura più alta. Dato che in natura il trasferimento del calore avviene da un corpo più caldo a uno più freddo, per funzionare la PdC ha bisogno del lavoro di un compressore alimentato da energia elettrica.
La Pompa di Calore preleva energia termica dall’aria, dal terreno o da una falda superficiale e la trasferisce alla sorgente più calda che è il fluido che riscalda la nostra casa, grazie all’energia elettrica.
EFFICIENZA DI UNA POMPA DI CALORE
Nel bilancio energetico di una Pompa di Calore l’energia primaria è rappresentata dall’energia elettrica, mentre l’acqua di falda rappresenta una quota di energia rinnovabile. La somma tra l’energia rinnovabile e quella elettrica rappresenta l’effetto utile.
L’efficienza di una PdC viene espressa come COP Coefficient of Performance, dato dal rapporto tra l’effetto utile e l’energia primaria.
Mediamente una pompa di calore per essere efficiente deve avere un valore di COP >=3
che corrisponde ad un sistema funzionante per una parte da fonti di energia rinnovabile rispetto ad un impianto di riscaldamento tradizionale che funziona per il 100% da fonti fossili.
IMPIANTO GEOTERMICO IN PRESENZA DI ACQUA DI FALDA
L’acqua di falda viene prelevata dal terreno con delle opere costituite da pozzi di presa e di restituzione, pompe e tubazioni di collegamento.
L’energia che viene prelevata dall’acqua di falda viene trasferita tramite un fluido vettore all’utenza, il fluido vettore può essere acqua oppure aria.
Una PdC acqua/acqua ha una sorgente fredda e un fluido vettore costituiti da acqua.
Tra la sorgente di prelievo e la Pompa di Calore è necessario inserire uno scambiatore di calore di separazione, un sistema che evita che l’acqua di falda prelevata dal sottosuolo vada diretta in PdC. Questo perché solitamente l’acqua di falda ha caratteristiche chimiche aggressive che potrebbero creare corrosione nella macchina.
IMPIANTO GEOTERMICO E RIQUALIFICAZIONE DEGLI EDIFICI ESISTENTI
Quando è possibile realizzare un impianto geotermico in un edificio esistente?
È doverosa una premessa: la pompa di calore è tanto più efficiente quanto più bassa è la temperatura dell’utenza. Quindi è conveniente utilizzarla se l’edificio presenta un sistema di riscaldamento a temperature medio-basse come, ad esempio, i pannelli radianti o i fancoil.
Se l’impianto è stato dimensionato a temperature alte, in genere 70° – 75° per i radiatori, la PdC non è particolarmente efficiente.
Va precisato che sono presenti sul mercato PdC che utilizzano il refrigerante R600a (isobutano), che mantengono elevata efficienza anche nel funzionamento ad alta temperatura.
Diverso il discorso per chi invece interviene su un edificio con opere di coibentazione dell’involucro riducendo notevolmente dispersioni e fabbisogno termico. In questo caso, mantenendo gli stessi terminali di riscaldamento, è possibile ridurre le temperature di funzionamento dell’impianto a favore di un impiego efficiente della PdC.
VALUTAZIONE PRELIMINARE
È fondamentale che un impianto ad energia geotermica venga preventivamente valutato sia da un progettista termotecnico per il dimensionamento dell’impianto, che da un geologo che verifichi la fattibilità tecnica della realizzazione delle opere di presa e di restituzione, l’esistenza eventuale di zone di rispetto dovute, per esempio, alla presenza di pozzi.
L’utilizzo delle acque sotterranee è soggetto ad una concessione da parte della Regione, riportiamo il link di accesso alle procedure per la Regione Lombardia.
È previsto, inoltre, il pagamento di un canone annuo, mediamente basso.
I tempi di un iter completo sono variabili dai 3 ai 6 mesi a seconda della complessità.
Deve essere fatta un’analisi delle caratteristiche chimiche e fisiche dell’acqua di falda perché potrebbe contenere elementi potenzialmente aggressivi per la Pompa di Calore.
Va precisato che il mercato delle pompe di calore sta vivendo una fase di profondo cambiamento, legata alla scelta obbligata da parte dei produttori di abbandonare i vecchi gas refrigeranti per passare a sostanze con un più basso effetto serra GWP (Global Warming Potential). Questo processo ha portato all’impiego nelle PdC di alcuni gas refrigeranti classificati come infiammabili.
Quindi, in relazione alla tipologia di refrigerante scelto e alla relativa carica il progettista dovrà verificare il rispetto della legislazione vigente e della normativa tecnica che disciplinano l’impiego di sostanze infiammabili all’interno degli edifici e adottare gli opportuni accorgimenti.
Ciò premesso, per quanto riguarda gli spazi d’installazione non c’è una richiesta particolare perché le pompe di calore acqua/acqua sono macchine piuttosto compatte e confrontabili, per dimensioni, ai generatori di calore a basamento.
Dal punto di vista acustico bisogna prevedere soluzioni di macchine silenziate e adottare sistemi di smorzamento delle vibrazioni e deve essere inoltre valutato l’eventuale isolamento acustico dei locali d’installazione.
Inoltre, è da prevedere un sistema di filtrazione e defangazione a seconda di quelle che sono le caratteristiche dell’impianto e dello stato di manutenzione.
Un elemento da valutare è l’inserimento di un serbatoio inerziale che consentirebbe l’ottimizzazione del funzionamento della pompa di calore. Tutti aspetti che valuta un termotecnico.
QUANTO COSTA UN IMPIANTO AD ENERGIA GEOTERMICA
Il costo per realizzare un impianto geotermico varia in relazione alle fasce di potenza, alle caratteristiche di permeabilità del terreno, alla profondità della falda ed è legato ai risultati della diagnosi energetica dell’edificio; quindi, è difficile fornire a priori un costo o un range di costi.
Tendenzialmente, e a puro titolo indicativo, una Pompa di Calore acqua/acqua con prelievo in acqua di falda, costa il doppio rispetto ad un generatore tradizionale, ed il 30-40% in più rispetto ad una soluzione aria/acqua che non richiede la realizzazione di pozzi.
Le valutazioni tecniche devono essere affiancate da quelle economiche con un piano di rientro delle spese attraverso l’efficienza, i risparmi in bolletta e le detrazioni fiscali. Allo stato attuale la realizzazione di un impianto geotermico con PdC accede alle detrazioni fiscali del 65%
CONCLUSIONI
Un sistema geotermico con Pompa di Calore è una tecnologia avanzata e consolidata che può avere una elevata efficienza energetica, se opportunamente valutato e progettato.
Grazie all’utilizzo delle fonti rinnovabili permette notevoli riduzioni dei costi energetici per climatizzare le abitazioni. Inoltre, contribuisce significativamente alla decarbonizzazione, riduce le emissioni perché l’energia elettrica non viene prodotta sul posto ma è delocalizzata.
L’ideale è l’abbinamento con un impianto fotovoltaico per l’autoconsumo energetico.
Articolo realizzato grazie al contributo dell’Ing. Nicola Stefani, esperto energetico per Rete Irene.
Complimenti,
Un’esposizione chiara e completa che inquadra l’impianto geotermico nella sua corretta posizione tecnica , economica e di rientro dei costi