Geotermia a bassa entalpia: un impulso decisivo verso l’abitazione off-grid e il modello energetico distribuito

L’efficienza energetica, come energia che non si consuma o preventivamente risparmiata, è indubbiamente la forma più nobile di energia, popolata ed animata da una sempre più nutrita famiglia di tecnologie che, sotto il termine “white economy”, hanno oramai affiancato le tecnologie di produzione da energie rinnovabili comprese nel termine “green economy”.

Tecnologie che ancora una volta, come per le rinnovabili (sole e vento), provengono dalle nostre origini, basate su materiali presenti ed utilizzati fino dagli albori delle diverse civiltà, e non certo una meteora di qualche secolo come quella delle fonti fossili.

Il settore fondamentale di intervento per implementare congiuntamente tecnologie di efficienza energetica e di produzione di energia da rinnovabili è indubbiamente quello dell’edilizia, che sta vivendo una crisi senza precedenti e che necessità di una completa rivisitazione dei suoi modelli: decisamente meno invasiva in termini di consumo di suolo, decisamente più orientata all’efficientamento del deficitario patrimonio edilizio esistente, a maggior ragione in tempi di crisi e di “revisione della spesa”.

Una situazione che non mette certo in luce il nostro paese, su un tema di fondamentale importanza ai fini del raggiungimento degli obiettivi europei clima-energia al 2020, quando l’edilizia residenziale nazionale dovrà contribuire con 3,8 Mtep all’anno sui 15 Mtep totali da risparmiare, con ben il 60% delle abitazioni italiane risulta nella classe più bassa G (vedi grafico seguente).

Una tecnologia destinata a recitare un ruolo sempre più importante in questo cruciale e fondamentale contesto per il nostro paese, è indubbiamente quella della geotermia a bassa entalpia, nell’ambito della quale, l’aspetto legato ai sondaggi, assume un aspetto determinante. Sotto i nostri piedi è nascosto un autentico ed inesauribile tesoro energetico, gratuito, rinnovabile, ecocompatibile e soprattutto disponibile per 365 giorni l’anno. Infatti, a partire da una profondità di 10 metri il sottosuolo presenta una temperatura costante per tutto l’arco dell’anno, in Italia pari a circa 12÷15 °C, temperature assolutamente ottimali per utilizzi in impianti a bassa entalpia. Vediamo di fare una disamina più approfondita con l’apporto di due cari amici come Ennio Galazzini e Silvana Monastero, titolari della Geotermia srl di Volta Mantovana (MN) (link sito), azienda pioniera in questo ambito, per la propria presenza sul mercato fino dal 1923.

Nella geotermia a bassa entalpia, il calore “gratuito” per la climatizzazione degli edifici è estratto dal sottosuolo attraverso una sonda geotermica e ceduto ad una pompa di calore che lo valorizza ulteriormente, distribuendolo all’edificio da riscaldare attraverso impianti a bassa e media temperatura, basati su pannelli radianti a pavimento o a parete, fan-coil, ecc.. Durante la stagione estiva, lo stesso processo, inverte il proprio flusso, per il raffrescamento dei locali. Una tecnologia che riesce a soddisfare pienamente la climatizzazione, producendo contemporaneamente riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria per coprire l’intero fabbisogno dell’edificio.

Un impianto funzionante ad energia geotermica a bassa entalpia è composto da:

• SONDA GEOTERMICA: inserita in profondità per scambiare calore con il terreno;
• POMPA di CALORE: installata all’interno dell’edificio;
• SISTEMA di DISTRIBUZIONE DEL CALORE: “a bassa temperatura” all’interno dell’ambiente (impianti a pavimento, pannelli radianti, bocchette di ventilazione, ecc…)

Lo scambio di calore con il sottosuolo, avviene attraverso l’immissione nel terreno di una sonda geotermica solitamente verticale (denominata SGV) (vedi dettaglio a destra) realizzata in materiale plastico e inserita in un pozzo di pochi centimetri, solitamente non più di 15, ad una profondità variabile dai 70 ai 150 metri, scavato in prossimità dell’abitazione, invisibile dopo la costruzione, ampiamente realizzabile anche in spazi contenuti come un piccolo giardino o un cortiletto. Ogni sonda è formata da due moduli ciascuno dei quali costituito da una coppia di tubi in polietilene uniti a formare un circuito chiuso (un tubo di “andata” e uno di “ritorno”) all’interno dei quali circola un fluido glicolato (miscela di acqua e anticongelante non tossico). I tubi delle sonde sono collegati in superficie ad un apposito collettore connesso alla pompa di calore.

Si tratta di un sistema realizzabile in qualsiasi tipo di sottosuolo, ed in qualsiasi tipo di contesto, come montagna, collina, pianura, mare, città, dal momento che la temperatura del sottosuolo è ovunque costante e sfruttabile per tutto l’arco dell’anno. Si tratta di una tecnologia consolidata ed utilizzata da oltre 30 anni in Europa e negli Stati Uniti. Nei periodi invernali il terreno presenta una temperatura mediamente superiore a quella esterna. Il fluido glicolato utilizzato per lo scambio e contenuto nelle sonde geotermiche, scendendo in profondità, sottrae energia gratuita dal terreno, ritornando in superficie ad una temperatura leggermente più alta e potendo cos’ essere valorizzato nel ciclo termodinamico della pompa di calore geotermica.
Fondamentale in questo tipo di impianti la tecnologia utilizzata per la pompa di calore abbinata ad una sonda geotermica verticale, con macchine, come quella della iberica ECOFOREST (link sito) un nome che tradisce l’origine dell’azienda, pioniera nel settore delle stufe a pelllets, che permette di raggiungere, con costi estremamente vantaggiosi, temperature di acqua tecnica di 35÷40 °C per alimentare un impianto di riscaldamento a bassa temperatura e la produzione di acqua sanitaria ad una temperatura di circa 55÷60 °C ed un COP (Coefficient Of Performance) di 4,9, assolutamente inarrivabile per le tecnologie concorrenti, che si attestano almeno un punto più in basso. Un parametro fondamentale il COP, dal momento che definisce che che per ogni kWh di energia elettrica consumato, la pompa di calore renderà, nel caso ECOFOREST, ben 4,9 kWh d’energia termica all’ambiente da riscaldare. C

ome detto, questa tecnologia è particolarmente conveniente in un impianto di distribuzione con pannelli radianti o ventilconvettori, quindi nel caso di nuove costruzioni o ristrutturazioni degli impianti tecnologici. Importante rilevare al riguardo, che la legge impone nelle nuove concessioni l’utilizzo di energie rinnovabili in una percentuale crescente e sempre più importante negli anni. Un approccio, quello del sistema a pompa di calore abbinata a sonda geotermica verticale, dalla grandissima valenza ambientale, con significa preferire un’installazione pulita, con impianti molto efficienti sia dal punto di vista del comfort ambientale interno, che dell’ambiente esterno, con una drastica riduzione di emissioni di CO2 e di gas climalteranti in atmosfera. Per non parlare poi della drastica riduzione del cosiddetto “inquinamento indoor”, cioè quello che si determina tra le pareti domestiche, con la fondamentale e definitiva eliminazione di fumi o pericolosi residui di gas incombusti come il monossido di carbonio il subdolo e famigerato ossido di carbonio, che procova ogni anno numerose vittime proprio tra le mura domestiche.

L’assenza di combustioni elimina anche i rischi di scoppio derivanti dalle perdite da condotte di distribuzione del gas o da serbatoi interrati di gpl o gasolio. Un impianto, quello a pompa di calore geotermica che, se correttamente dimensionato, è completamente autonomo ed in grado di soddisfare al 100% le richieste dell’edificio, senza le necessarie revisioni annuali o controllo dei fumi tipiche dei combustibili fossili: qui il combustibile perenne è il nostro pianeta stesso. Davvero molto buona anche l’adattabilità di tale tipologia di impianti, dalla civile abitazione, agli edifici commerciali, hotel, scuole, piscine, centri direzionali, aree artigianali, ecc., con una ottima integrabilità con le altre energie rinnovabili, in particolare, solare termico, fotovoltaico e biomasse.

Sul piano dei costi di installazione di un impianto geotermico a pompa di calore, questi sono variabili in funzione del tipo di edificio, sia dimensionalmente e per il grado di isolamento termico di partenza in caso di edifici esistenti, oltre alla natura dei terreni. Esemplificando, un impianto installato in una tipica villetta singola di circa 150 mq, costruita con moderne concezioni e nel rispetto delle normative, costa indicativamente 15÷20.000 € “chiavi in mano”, consentendo un risparmio economico annuo sui costi di esercizio rispetto ad un sistema tradizionale (caldaia a metano e condizionatore split) di circa il 50%, che sale al 70÷80% rispetto ad un impianto basato su una caldaia alimentata a gpl o a gasolio.

Si tratta di un costo che diminuisce proporzionalmente all’aumentare della superficie della unità immobiliare da adeguare, ed in termini davvero significativi se ci si riferisce, per esempio, ad unità plurifamiliari o piccoli condomini, dal momento che, in questi casi, un impianto geotermico centralizzato registra un costo addirittura inferiore di un impianto tradizionale. Oltremodo significativo è l’incremento di efficienza, rispetto ad altre tipologie di pompe di calore, che hanno come riferimento le variabilissime temperatura esterna ed umidità dell’aria, che mettono seriamente in crisi lo scambio con l’aria, rispetto alla altissima stabilita degli stessi parametri del sottosuolo. Infatti, zone nebbiose e umide, anche se non molto fredde, provocano molta brina sugli scambiatori, con significativo spreco addizionale di energia per lo sbrinamento.

Allo stesso modo temperature molto rigide o molto elevate, tipiche di molte delle località italiane, rendono assolutamente inefficiente lo scambio con l’aria. Temperature prossime allo zero poi, determinano un forte decadimento di efficienza per le pompe tradizionali, a differenza della sonda geotermica verticale, che scambia con il terreno in profondità, rimanendo sempre a temperatura costante ed in prossimità di quella ottimale per il comfort ideale.

Davvero una apoteosi di sostenibilità, quella delle pompe di calore geotermiche, soprattutto se abbinata, per esempio ad un impianto fotovoltaico dotato magari un sistema di accumulo, potendo così determinare l’azzeramento della bolletta elettrica e, come dicevo in premessa, anche il distacco dalla rete di distribuzione del gas o l’eliminazione di bomboloni o serbatoi di stoccaggio in caso di altri combustibili fossili come GPL o gasolio.