GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA IN TOSCANA: Strategie ed azioni Comuni ScuolaSuperiore S.Anna - Pisa 21 Febbraio 2013 Esperienze degli operatori di settore nella geotermia a bassa entalpia Ing.Patrizio Pastacaldi PREMESSE • Il nostro Paese ha fatto scelte in materia di politica energetica che hanno previsto e prevedono, per la quasi totalità del fabbisogno, l'impiego dei combustibili di origine fossile, gas, carbone e derivati del petrolio, realizzando per ciò una forte dipendenza energetica da altri paesi, un costo dell'energia alquanto elevato ed un impatto sull'ambiente affatto trascurabile. • Le politiche energetiche comunitarie , recentemente recepite dalla Normativa Nazionale, prevedono un forte incremento dello sfruttamento delle fonti rinnovabili per coprire i fabbisogni di energia degli edifici e, tra queste fonti, un posto di primo piano spetterà alla geotermia a bassa entalpia in quanto sorgente di energia praticamente inesauribile e dovunque disponibile. Considerati i bassi livelli termici della sorgente è necessario l’impiego di pompe di calore per elevare la temperatura del fluido termovettore ai limiti necessari per alimentare i terminali dell’impianto di climatizzazione e per la produzione di acqua calda sanitaria D.Lgs.28/2011 FONTI RINNOVABILI • • • • “Nel caso di edifici nuovi ed edifici sottoposti a ristrutturazioni rilevanti di superficie utile maggiore di 1000mq deve essere assicurata la copertura del fabbisogno di energia tramite il ricorso ad energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili del: - 50% del consumo previsto per l’acqua calda sanitaria a partire dal 31/05/12; - 20% del consumo previsto per la produzione di acqua calda sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 31/05/12 al 31/12/13; - 35% del consumo previsto per la produzione di acqua calda sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentato dal 01/01/14 al 31/12/16; - 50% del consumo previsto per la produzione di acqua calda sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è rilasciato a partire dal 01/01/17 " LE POMPE DI CALORE E LA GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA • - Efficienza energetica: - elevato rendimento di produzione Spdf (per le macchine geotermiche sempre>>1.15/η) • - Ecocompatibilità: - impatto visivo inesistente - ridotte emissioni di gas serra (<30%) • - Economia di gestione: - risparmio costi di esercizio(>40%) - incentivi PERCENTUALI COPERTE DA FONTI RINNOVABILI IN FUNZIONE DEL FATTORE DI RENDIMENTO MEDIO STAGIONALE Spf: Eres=Epdc(1-1/Spf) ASPETTI PROGETTUALI E REALIZZATIVI DEGLI IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE A POMPA DI CALORE GEOTERMICA NORMATIVA DI RIFERIMENTO (REGIONE TOSCANA) D.LGS 11/02/2010 n.22 Risorse geotermiche in funzione della temperatura alta entalpia (T>150 C) media entalpia (90<T<150 C) bassa entalpia (T<90 C) Risorse geotermiche in funzione della temperatura e della taglia dell’impianto. interesse nazionale interesse locale alta entalpia con Q≥ 20 MWt media e bassa entalpia con Q< 20 MWt piccole utilizzazioni locali Decreto 11/07/2011 app.C6 Impianti geotermici a bassa entalpia < 1MWt Prescrizioni per captazione verticale Prescrizioni per captazione orizzontale RISORSE GEOTERMICHE A MEDIA E BASSA ENTALPIA INTERESSE LOCALE PICCOLI INTERVENTI LOCALI T<90 C. Q<20 Mwt L.R.TOSCANA nn. 39/2005-69/2012 REGIONE PER LE FUNZIONI AMMINISTRATIVE Q<2 Mwt POZZI <400ml. CON PRELIEVO Art. 15 AUTORIZZAZIONE PROVINCIA Con modalità R.D.1775/1933 SONDE VERTICALI COLLETTORI ORIZZONTALI SENZA PRELIEVO Art.16 COMUNE SCIA SISTEMI DI CAPTAZIONE DELL’ENERGIA GEOTERMICA A BASSA ENTALPIA SONDE GEOTERMICHE VERTICALI IN RELAZIONE ALLA NOTEVOLE PROFONDITA’ ( 100-150 ml.) VIENE UTILIZZATA ESCLUSIVAMENTE L’ ENERGIA GEOTERMICA TERRENO CLIMATICAMENTE NON PERTURBATO SONDE VERTICALI - attrezzature PERFORAZIONE DI UNA SONDA VERTICALE COLLETTORI ORIZZONTALI I COLLETTORI ORIZZONTALI, IN RELAZIONE ALLA ESTESA SUPERFICIE INTERESSATA ED PROFONDITA’ DI INTERRAMENTO SUPERFICIALI IN TERRENO ALLA MODESTA SONO SCAMBIATORI CLIMATICAMENTE PERTURBATO. La temperatura della sorgente è pertanto variabile con il clima, con onda termica attenuata e sfasata. I COLLETTORI ORIZZONTALI SONO GENERALMENTE COSTITUITI DA TRINCEE PROFONDE CIRCA 2 METRI ENTRO LE QUALI VENGONO DISPOSTI I TUBI DI CAPTAZIONE CON VARIA TIPOLOGIA: – A SERPENTINO – LINEARE a due o a quattro tubi – A SPIRALE PER NS. ESPERIENZA IL COLLETTORE CHE OTTIMIZZA IL RAPPORTO PRESTAZIONI/PREZZO E’ QUELLO LINEARE A QUATTRO TUBI LE TRINCEE SONO POSTE AD INTERASSE CHE VARIA IN FUNZIONE DELL’IRRAGGIAMENTO SOLARE TRINCEE ORIZZONTALI a 4 TUBI TRINCEE ORIZZONTALI Particolare scavo “trincea” Sistema 4 tubi particolare posa tubazione su fondo EVOLUZIONE DELLE POMPE DI CALORE GEOTERMICHE • INVERSIONE DELLE SORGENTI • MACCHINE REVERSIBILI SUL CICLO • PRODUZIONE A.C.S. HT CON RECUPERO TOTALE DEL CALORE DI CONDENSAZIONE • I COMPRESSORI DC INVERTER • LA TECNOLOGIA “EVI” (iniezione di vapore) I COMPRESSORI DC INVERTER FACENDO VARIARE COMPRESSORE FREQUENZA IL SCROLL DELLA NUMERO IN DI GIRI FUNZIONE CORRENTE DEL DELLA ELETTRICA DI ALIMENTAZIONE (generalmente tra 30 e 90Hz) SI OTTIENE UN FAVOREVOLE ADATTAMENTO DELL’ENERGIA FORNITA AL CARICO RICHIESTO (variabile nel tempo). LA TECNOLOGIA “EVI” (*) • Le PDC equipaggiate con compressori scroll ad iniezione di vapore consentono di incrementare la capacità e l’efficienza del sistema. La tecnologia dell’iniezione di vapore, consiste nell’iniettare il refrigerante sotto forma di vapore, a metà del processo di compressione per incrementare sensibilmente la capacità e l’efficienza del processo di compressione. • (*) per gentile concessione di GSI Control Il compressore Scroll con tecnologia EVI, è paragonabile ad un compressore a due stadi ma con una fase intermedia di raffreddamento del gas. . . I grafici sottostanti mostrano l'andamento del C.O.P. al variare della temperatura esterna in due condizioni: - produzione di acqua calda a 40°C e a 55 °C. Le linee rappresentano diversi tipi di compressori Scroll oggi disponibili sul mercato che utilizzano gas refrigerante R407C o R410A. • Unità equipaggiate con compressori scroll con sistema di iniezione di vapore E.V.I. con refrigerante R407C. • Unità equipaggiate con compressori scroll HP (High Performance) senza sistema di iniezione di vapore E.V.I gas refrigerante R407C • Unità equipaggiata con compressori scroll standard con refrigerante R407C. • Unità equipaggiata con compressori scroll standard con refrigerante R410A ESEMPI APPLICATIVI EDIFICIO IN PISTOIA CONDOMINIO “ENEGEO” TIPOLOGIA IMPIANTO L’impianto utilizza una pompa di calore reversibile acqua/acqua con collettore orizzontale, per il riscaldamento invernale ed il raffrescamento estivo . La produzione di fluidi termovettori è centralizzata, con distribuzione alle singole U.I. e con moduli di utenza che contabilizzano l’energia termica/frigorifera e la a.c.s. La produzione dell’acqua calda sanitaria sfrutta il recupero totale del calore di condensazione nella pompa di calore. La climatizzazione degli ambienti è realizzata con un impianto a PANNELLI RADIANTI ED ARIA PRIMARIA SCHEMA DEL COLLETTORE ORIZZONTALE CENTRALE TERMICA CLASSIFICAZIONE ENERGETICA DELL’EDIFICIO RISULTATI NELLA STAGIONE INVERNALE 2011 SI SONO RILEVATI I SEGUENTI RISULTATI : – Energia fornita Qh (*): 89000 kWh - Consumo elettrico rilevato (**): 29000 kWhe – Spdf : 3.06 – Costi per consumi: Euro 6000 (*) (*) riscaldamento, raffrescamento e a.c.s. (**) relativo al perimetro energetico dell’impianto grazie per l’attenzione ing.patrizio pastacaldi