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potenzialità della geotermia a bassa entalpia nella provincia di Ravenna
dr. Dimitra Rapti-Caputo
dr. Dimitra Rapti-Caputo Università di Ferrara, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra, via Saragat, 1 blocco B, stanza 314, 44121 Ferrara
e-mail: [email protected]
LABeLAB Ravenna, 25-27 settembre 2013
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Geotermia: scienza che si occupa dello studio e dello sfruttamento del calore esistente all’interno della Terra.
Entalpia: è una funzione di stato che esprime la quantità di energia che un sistema termodinamico può scambiare con l'ambiente.
L’entalpia di un fluido che circola ed è contenuto nel serbatoio geotermico esprime il “valore” energetico sia del fluido che del serbatoio.
geotermia a bassa entalpia
definizione concetti base
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D.Lgs 22/2010
Risorse geotermiche in funzione della
temperatura
alta entalpia(T>150°C)
media entalpia(90<T<150°C)
bassa entalpia(T<90°C)
Normativa nazionale
Utilizzo: produzione di energia
elettrica
produzione di energia elettrica,teleriscaldamento
e usi diretti del calore
utilizzate per uso diretto del calore
o climatizzazione mediante sonde geotermiche e
pompe di calore
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DRC12
Impianto geotermico a bassa entalpia
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Principi di funzionamento delle sonde geotermiche
Italia: da 10 a 100 m di profondità, temperatura del sottosuolo costante fra 12 e 14°C
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Sistemi di sfruttamento della energia geotermica a bassa
entalpia
Principi di funzionamento delle sonde geotermiche
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Sistemi di sfruttamento della energia geotermica a bassa
entalpia
Sistemi a circuito chiuso
Sonde orizzontali(1.2-3.0)
Sonde verticali(10-250m)
Sistemi a circuito aperto
Pali energetici(8-45m)
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Stato dell’arte degli impianti installati in RER
Censiti 57 impianti (verticali)42 closed loop15 open loop
from Geological Survey of Emilia Romagna region
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Quanto calore trasmettere un terreno e come viene misurato?
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Conducibilità termica dei terreni
3.27Graniti
2.23Unità caotiche
2.13Arenarie
2.12Marne
2.07Gabbri
2.06Basalti
1.93-2.12Calcari e marne
1.86-3.00Ofiolite
0.65-2.13Arenarie e peliti
0.65-1.93Argille e calcari
0.65Argille – argille varicolori
0.55Limi prevalenti
0.50Gessi
0.47Sabbie
0.46-0.65Alluvioni indistinte
Conducibilitàtermica (W/m, K)
Classi litologiche
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Conducibilità t i
(W/mK)
Alluvioniindistint
Limi
prevalenti
SabbieProfondit à 0 - 30
Profondit à 0 - 60
Profondit à 0 - 10
Prevalenze (valori
)
0 0.5 1 1.5 2 2.5
thermal conductivity (W/m, K)
Indistinct ll lalluvial
silt
sandà 0 - 30
Profondit à 0 - 60
Profondit à 0 - 10
Prevalenze (valori
)
dry condition saturated condition
sabbie
limi
La conducibilità termica dei terreni dipende: dalle condizioni geologiche ed idrogeologiche del sito
from Geological Survey of Emilia Romagna region la conducibilità termica è una misura dell'attitudine di un terreno a trasmettere il calore
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from Geological Survey of Emilia Romagna region
Conducibilità termica dei terreni
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Qual è la potenza termica estraibile da un terreno?
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Le norme VDI 4060 Tedesche forniscono una tabella delle potenze termiche estraibili in funzione delle proprietà del terreno e l’ore di funzionamento dell’impianto
specific heat extraction
underground for 1800 h (W/m)
for 2400 h (W/m)
poor underground (dry sediment) with λ <1,5 W/m K)
25
20
normal rocky underground and water satured sediment with λ = 1,5 - 3,0 W/m K
60 50
general guideline values
consolidated rock with high thermal conductivity, with λ > 3,0 W/m/K
84
70
gravel, sand,dry
<25
<20
gravel, sand, saturated water
65 – 80 55 – 65
for strong groundwater flow in gravel and sand, for individual systems
80-100 30 – 40
clay, loam, damp
35 – 50 45 – 60
limestone (massive)
55 – 70 55 – 65
sandstone
65 – 80 55 – 70
siliceous magmatites (e.g. granite)
65 – 85 35 – 55
basic magmatites (e.g. basalt)
40 – 65 60 – 70
Individual rocks
gneiss
70 – 85 80 – 100
From VDI 4640 (German guideline for ground heat pumps and direct thermal use of the underground)
Capacità termica specifica dei terreni
80 - 100
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Le norme VDI 4060 Tedesche forniscono una tabella delle potenze termiche estraibili in funzione delle proprietà del terreno
Capacità termica specifica Considerazioni
gravel, sand,dry
<25
<20
gravel, sand, saturated water
65 – 80 55 – 65
for strong groundwater flow in gravel and sand, for individual systems
80-100 30 – 40
clay, loam, damp 35 – 50 45 – 60
Individual rocks
specific heat extraction
underground for 1800 h (W/m)
for 2400 h (W/m)
80 - 100
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capacità termica specificaconsiderazioni
Le norme VDI 4060 Tedesche forniscono una tabella delle potenze termiche estraibili in funzione delle proprietà del terreno
gravel, sand,dry
<25
<20
gravel, sand, saturated water
65 – 80 55 – 65
for strong groundwater flow in gravel and sand, for individual systems
80-100 30 – 40
clay, loam, damp 35 – 50 45 – 60
Individual rocks
specific heat extraction
underground for 1800 h (W/m)
for 2400 h (W/m)
80 - 100
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Calcolo della conducibilità termica pesata per lo spessore degli strati
esempio: calcolo conducibilitàtermica
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applicazioneapplicazione
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Mappa litologica
sand silt-clay
sand-clay
Clay-silt
sand silt-clay
sand-clay
Clay-silt
Sistema Emiliano-Romagnolo
from Geological Survey of Emilia Romagna region
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acquifero
acquifero
acquifero
acquifero
HSI
HSIIISistemi acquiferi
from Geological Survey of Emilia Romagna region
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acquifero
acquifero
acquifero
HSI
Sistemi acquiferi
from Geological Survey of Emilia Romagna region
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Sonde geotermiche orizzontali
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DRC12
sonde geotermiche orizzontali: configurazioni
Sonde geotermiche orizzontali
profondità: 1.2 - 3.0 metri dal piano campagna
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Conducibilità termica dei terreni (0-3m)
Geothermy data: based on database of Servizio Geologico, Sismico e dei suoli della Regione Emilia Romagna e CGT SpinOff s.r.l. dell’Università degli Study di Siena, permission: PG.2013.0042957 del 15/027/2013
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0-3 m: 1800 h/year, in W/m
0-3 m: 2400 h/year, in W/m
Capacità termica specifica dei terreni 0-3 m
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Sonde geotermiche verticali
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λ 0‐30 (W/m,K)
Conducibilitàtermica profondità 0-30m
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0-30 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in W
0-30 m: specific heat abstraction capacities for 2400 h/year, in W
Capacità termica specifica dei terreni 30m
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0-60 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in W
0-60 m: specific heat abstraction capacities for 2400 h/year, in W
Capacità termica specifica dei terreni 60 m
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0-100 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in W
0-100 m: specific heat abstraction capacities for 2400 h/year, in W
Capacità termica specifica dei terreni 100 m
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1500
1350
3000
3600
3300
65006000
5500
30m
60m 100m
Maggiori profondità
Aumento capacità termica
Mappe capacità termica specifica: confronto
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spring
Natural cativities
Areas vulnerable to sea storm Rr=1 yearAreas vulnerable to sea storm Tr=10 years Areas vulnerable to sea storm Tr=100 years years
Natural parks and protected areas
aree d’interesse archeologico
aree escluse
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Ringraziamenti:
R. Pignone, L. Martelli, F. Molinari, A. Martini, M. Pattueli, M.T. De Nardo, L. Perini, M. Pizziolodel Servizio Geologico della Regione Emilia Romagna
Dott. Cesari, GEO-NET Srl
Geothermy data: based on database of Servizio Geologico, Sismico e dei suoli della Regione Emilia Romagna e CGT SpinOff s.r.l. dell’Università degli Study di Siena, permission: PG.2013.0042957 del 15/027/2013
Geothermy data: based on database of Servizio Geologico, Sismico e dei suoli della Regione Emilia Romagna e CGT SpinOff s.r.l. dell’Università degli Study di Siena, permission: PG.2013.0042957 del 15/027/2013
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Project partners
33
Local and regional authorities:
City of Warsaw (PL)(Lead Partner)
City of Klagenfurt (AT)
Province of Ravenna (IT)
Province of Turin (IT)
Expert institutions:
Energy conservation foundation (PL)
Ecopower Stock Exchange Salzburg (AT)
Research Studios Austria (AT)
Local Agenda 21 for Dresden (DE)
Environment Park Turin (IT)