Al Centro Ricerche Enea Casaccia, a nord di Roma, è stato realizzato un impianto pilota che sfrutta la geotermia a bassa entalpia.

Il primo in Italia di proprietà dell’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo sostenibile. Un sondaggio preliminare profondo 100 m, realizzato a carotaggio continuo, ha documentato la presenza della successione vulcanica sabatina. Tali terreni sono caratterizzati da un valore di conducibilità termica molto alta e indicano la presenza di un alto termico costituito da apparati vulcanici spenti che si traduce in un’alta produttività del campo geotermico. I primi dati analizzati, a circuito spento, hanno evidenziato che il campo geosonde è interessato da circolazione di fluidi caldi provenienti dalla falda basale, che infiltrandosi nelle lave fratturate raggiungano gli strati più superficiali del sottosuolo.

Ne parliamo con Anna Carmela Violante, del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’Enea. Questo lavoro di ricerca e sviluppo tecnologico si inserisce nell’ambito della Ricerca di Sistema Elettrico Nazionale (Piano Triennale 2019-2021). “È un impianto pilota – spiega Violante – nel quale la captazione di energia termica dal terreno viene ottenuta tramite un circuito chiuso di sonde geotermiche ad andamento verticale, con configurazione “double U”. Il campo geosonde è costituito da quattro perforazioni a diversa profondità (85 m, 70 m, 50 m, 35 m). Due coppie di tubi in polietilene a “U” sono stati alloggiati nei quattro pozzi al cui interno scorre il fluido termovettore, acqua e glicole per evitare il fenomeno di congelamento. È un sistema chiuso che considera solo il lato sonde e lato chiller, non è previsto alcun allaccio all’utenza. Questo perché si vuole simulare il comportamento del terreno, in termini di variazioni delle portate e delle temperature, al fine di caratterizzare il serbatoio termico nell’arco delle stagioni e di comprendere se il calore stoccato nei mesi estivi possa essere utilizzato nei mesi invernali”.

La geotermia a bassa entalpia targata Enea è caratterizzata da un avanzato sistema di monitoraggio. “In ogni pozzo – prosegue Violante – contestualmente alla messa in posa delle sonde geotermiche è stato inserito un cavo di fibra ottica che rileva, all’interno di ciascun pozzo, i valori di temperatura in modo distribuito lungo la verticale con una risoluzione spaziale di 2 m. Questo sistema ci consente di monitorare l’andamento della temperatura nell’arco delle stagioni, di stimare la conducibilità termica distribuita per ciascun livello stratigrafico-geologico, e di verificare pertanto il contributo che le differenti formazioni geologiche e la presenza di masse d’acqua forniscono allo scambio termico tra il terreno e le sonde geotermiche. La caratterizzazione del campo termico ci permetterà di comprendere se il terreno può fungere da serbatoio di accumulo termico”.

Com’è noto, la geotermia sfrutta l’energia termica del sottosuolo per produrre energia o calore. La geotermia a bassa entalpia è caratterizzata da una temperatura del serbatoio geotermico inferiore ai 90°C, il che comporta il suo utilizzo solo per finalità di riscaldamento e/o raffrescamento, abbinata a una pompa di calore. Tali sistemi possono essere utilizzati in gran parte del territorio italiano, in quanto è possibile sfruttare il gradiente geotermico già a partire dai 15 metri di profondità dal piano campagna. “Stiamo effettuando delle correlazioni termico-stratigrafiche per capire come si propaga il calore nelle rocce. Il contesto geologico dell’area geosonde è molto favorevole e si presta molto bene a questo tipo di applicazione. Inoltre, lo stesso insiste sul noto Campo di Cesano, che è caratterizzato da fluidi che a circa un chilometro di profondità raggiungono la temperatura di 200 °C. Pertanto, quest’area sarebbe adatta anche per applicazioni a media e alta entalpia, ossia per la produzione di energia elettrica oltre che di calore”. In media, il gradiente geotermico terrestre è pari a 3 °C ogni 100 metri di profondità. Tuttavia, in alcune zone del globo, il gradiente è maggiore a causa di condizioni geologiche particolari.

“La geotermia a bassa entalpia non ha bisogno di grandi profondità di scavo – spiega Violante – in quanto dopo i 15 m di profondità la temperatura del terreno rimane fissa e costante tutto l’anno a differenza dei sistemi convenzionali che utilizzano la sorgente aria. Un ulteriore step della nostra ricerca prevede la realizzazione di un circuito geotermico chiuso di tipo orizzontale al fine di confrontare le due configurazioni impiantistiche. Inoltre, si vuole sperimentare e modellizzare una pompa di calore a doppia sorgente. In ultimo, si prevede l’integrazione con sistemi di autoproduzione elettrica (fotovoltaico) al fine di soddisfare la richiesta elettrica della pompa di calore”.
Per la difficoltà a reperire parte degli strumenti di controllo e di monitoraggio (sensori di temperatura, di pressione e di portata), causata dalla situazione pandemica, la conclusione e l’assemblaggio del circuito prova è tuttora in corso e in fase di ultimazione; successivamente si potranno condurre le prime simulazioni.

La geotermia a bassa entalpia ha un potenziale inesauribile, in quanto il sottosuolo è un “serbatoio inerziale termicamente stabile”. “Si può fare praticamente ovunque – conclude la Violante – L’investimento iniziale è sicuramente importante ma una sonda geotermica ha un ciclo di vita utile molto lungo (100 anni) e si adatta a più cicli operativi di pompe di calore. La pompa di calore non ha bruciatore, non emette alcun tipo di gas climalteranti, non necessita sostanzialmente di manutenzione, non ha alcun impatto visivo e acustico. C’è tuttavia scarsa conoscenza da parte dei cittadini e anche poche ditte specializzate nel settore. Inoltre mancano misure di sostegno mirate e di lungo periodo per rilanciare lo sviluppo e far decollare il settore geotermia. Ci vuole uno sforzo congiunto per orientare il mercato. Perché la geotermia a bassa entalpia abbinata alle pompe di calore è sicuramente un sistema più pulito, sicuro ed efficiente del riscaldamento a gas”.