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I sistemi geotermici

In aggiunta a tutte le indicazioni tecniche già incluse nel manuale di progettazione per le unità geotermiche GAHP-GS, vogliamo qui focalizzare l’attenzione sul risparmio in termini di lunghezza delle sonde raggiungibile grazie alla tecnologia ad assorbimento.

Come noto a chiunque si è occupato di geotermia, la realizzazione del sistema di scambio con il terreno costituisce la voce di spesa di gran lunga più rilevante, potendo superare già su impianti abbastanza piccoli il costo stesso della macchina necessaria per sfruttare il calore recuperato dal suolo (a livello indicativo il costo del sistema va dai 50 €/m ai 150 €/m di profondità). Questo evidenzia in maniera ovvia come un risparmio sul costo di realizzazione del sistema geotermico sia molto più interessante di qualunque sconto si possa ottenere sulla macchina.

Tale costo elevato è dovuto a numerosi motivi, tra i quali il fatto che per sfruttare al meglio il calore del suolo è necessario che la maggior parte dello scambio termico avvenga a profondità superiori ai 20 metri. La maggioranza delle installazioni vengono infatti realizzate con pozzi geotermici da circa 100 metri ciascuno. Questo valore dipende in maniera sostanziale dal tipo di terreno e può aumentare considerevolmente per terreni sabbiosi e incoerenti, o diminuire per terreni rocciosi e compatti.

Ci sono società che propongono di realizzare sistemi geotermici a sonde orizzontali, mantenendo quindi limitate profondità e quindi limitati costi di installazione. Non va dimenticato tuttavia che la fonte geotermica offre il massimo del suo potenziale quando si scende sotto i 20 metri di cui sopra (potendo sfruttare anche il flusso geotermico), mentre a profondità inferiori si manifesta in modo sempre più evidente l’influenza delle condizioni climatiche esterne, riducendo in modo drastico l’efficienza del sistema e comportando quindi la necessità di sistemi di sonde sempre più estesi.

Allo stesso modo la realizzazione di edifici con pali energetici, se può sembrare un interessante risparmio sui costi di installazione, comporta tuttavia un considerevole stress termico sulle strutture di fondazione, il cui effetto sul lungo periodo (10-20 anni) non è mai stato oggetto di approfonditi studi scientifici.

Come si può vedere dal grafico, le pompe di calore ad assorbimento per applicazioni geotermiche GAHP-GS hanno prestazioni del tutto equivalenti (quando non leggermente superiori) alle equivalenti pompe di calore elettriche geotermiche, quale è quindi il vantaggio nella scelta della soluzione ad assorbimento?

Tralasciamo per il momento la sostanziale riduzione dell’impegno elettrico (una pompa di calore GAHP-GS da oltre 40 kW termici assorbe 470 W elettrici, contro diversi kW per una pompa di calore elettrica), la maggiore affidabilità (dovuta all’assenza del compressore) e altri vantaggi tecnici, per concentrarci sul risparmio in lunghezza delle sonde, che per quanto esposto sopra riveste importanza cruciale.

La figura ci aiuta a capire come utilizzando il sistema elettrico abbiamo sì un maggiore sfruttamento dell’energia rinnovabile geotermica, ma questo comporta inevitabilmente un sistema di scambio geotermico molto più esteso, e quindi molto più costoso.

Considerando in primissima approssimazione (valutazioni di questo genere devono essere fatte da personale specializzato, attraverso le opportune verifiche del terreno in situ) uno scambio termico medio per sonde verticali pari a 50 W/m risultano per il sistema ad assorbimento (12400 / 50 = 248) metri di sonde. Per il sistema elettrico invece sono necessari ben (28500 / 50 = 570) metri di sonde. A fronte di un costo per metro di profondità dai 50 ai 150 €/metro, questo si traduce in un risparmio con il sistema ad assorbimento che va dai 16.100 ai 48.300 euro. Decisamente superiore al costo di acquisto dell’unità GAHP-GS!

In realtà come sappiamo (sempre dal manuale di progettazione), la progettazione di un sistema geotermico viene fatta sullo scambio energetico e non solo sul bilancio di potenza. Questo perché il terreno non risponde in maniera istantanea alla richiesta termica, ma è caratterizzato da notevole inerzia, quindi anche il dimensionamento ragiona sull’energia e non sulla potenza.

E se l’impianto non deve funzionare solo in inverno ma anche in estate? In tal caso leggendo semplicemente i dati tecnici sembra che il sistema ad assorbimento debba smaltire una potenza maggiore di quello elettrico e risulti quindi più penalizzato. Per evitare questo errore è fondamentale, come descritto sopra, considerare che il sistema geotermico va dimensionato sull’energia scambiata e non sulla potenza. Quindi normalmente alle latitudini italiane l’energia scambiata nella stagione invernale, a causa di un periodo di funzionamento dell’impianto molto maggiore, è decisamente superiore rispetto a quella scambiata nella stagione estiva, in cui il tempo di funzionamento è limitato ai tre mesi estivi, consentendo di progettare correttamente (salvo casi particolari) il sistema per il funzionamento invernale anche quando è richiesto anche il raffrescamento estivo, sfruttando pienamente i vantaggi del sistema ad assorbimento già descritti.

NOTE:
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- I presenti contenuti hanno carattere di indicazione tecnica. Non sono quindi da intendersi quali indicazioni esecutive e in nessun caso Robur S.p.A. potrà essere responsabile qualora queste indicazioni siano adottate senza il previo parere favorevole di un progettista abilitato, su cui ricade per legge la responsabilità delle scelte progettuali.
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