28 Giugno 1999
A cura di Marco Benini

L'energia geotermica e' il calore naturale, a temperature superiore ai valori medi annuali, contenute nella terra. Le fonti geotermiche a bassa temperatura, ossia quelle che per definizione usuale hanno temperature fino ai 100 °C, sono molto
diffuse in tutta la terra.

E' stato lanciato negli U.S.A. un programma di sostegno all'installazione di sistemi GeoExchange (sistemi che sfruttano come fonte principale di energia la Terra) nell'ambito del programma di riduzione delle emissioni dei gas ad effetto serra in atmosfera e riduzione consumo di energia Energy Star.

Un impianto geotermico nel Nevada

Sistemi GeoExchange per il riscaldamento ed il raffredamento

I sistemi GeoExchange secondo l' Environmental Protection Agency (EPA) e' il piu' energeticamente efficiente, ambientalmente pulito, ed costo-efficace sistema di condizionamento degli spazi attualmente disponibile. Environmental Protection Agency, Space conditioning: The Next Frontier (http://www.epa.gov/appdstar/hvac/execsum.html), Office of Air and Radiation, 430-R-93-004 (4/93).

EPA ha constatato che le pompe di calore GeoExchange possono ridurre il consumo d'energia, e le corrispettive emissioni, fino al 40% se paragonate alle air source heat pump ed oltre il 70% se paragonate al riscaldamento con resistenza elettrica e sistema di condizionamento dell'aria tradizionale. La combinazione di GeoExchange con altre misure di miglioramente dell'isolamento, come nuove finestre e sistemi isolanti, possono incrementare ulteriormente questi risparmi.

Le pompe di calore GeoExchange utilizzano le capacita' d'immagazzinamento dell'energia della terra per riscaldare e raffreddare edifici, e per fornire acqua calda. La terra e' uno strumento formidabile di immagazzinamento di energia che assorbe il 47% dell'energia solare, piu' di 500 volte piu' energia del totale consumato dall'uomo in un anno, nella forma di energia pulita e rinnovabile. La pompa di calore GeoExchange prende questo calore durante la stagione di riscaldamento con un approccio efficiente che raggiunge o supera il 400%, e restituendo calore durante la stagione di raffredamento.

EPA ha trovato che, anche su una sorgente basata su combustibili, considerando tutte le perdite nel ciclo del combustibile inclusa la generazione nelle centrali elettriche, i sistemi GeoExchange sono piu' efficienti rispetto alle tecnologie piu' competitive tecnologie del combustibile. Sono in media il 48% piu' efficienti delle migliori caldaie a gas in una base di combustibile sorgente, ed oltre il 75% piu' efficiente rispetto alle caldaie a nafta. Infatti, oggigiorno i migliori sistemi GeoExchange sovrastano le migliori tecnologie a gas, pompe di calore a gas, in media del 36% nella modalita' condizionamento e del 43% nella modalita' raffreddamento.

L' U.S. General Accounting Office stima che se le pompe di calore GeoExchange fossero installate, si potrebbero risparmiare miliardi di dollari e ridurre sostanzialmente l'inquinamento.

Indagini indicano un livello piu' alto di soddisfazione dei clienti per le pompe di calore GeoExchange rispetto ai sistemi convenzionali. Le inchieste mostrano che piu' del 95% di tutti gli utilizzatori di sistemi di riscaldamento e raffredamento GeoExchange consiglierebbero GeoExchange ad un membro della famiglia od un amico.

Le pompe di calore GeoExchange rappresentano risparmi per i possessori di casa dal 30% al 70% in modalita' riscaldamento, e dal 20% al 50% in modalita' raffredamento se paragonato ai sistemi tradizionali.

Se fosse raggiunto l'obiettivo del Geothermal Heat Pump Consortium's (GHPC) di 400.000 installazioni ogni anno per l'anno 2001 sarebbero ridotte le emissioni ad effetto serra degli U.S.A. di un milione di tonnellate di carbon ogni anno in relazione al caso base delle proiezioni di mercato. Questa riduzione nelle emissioni di carbon e' equivalente ad eliminare mezzo milione di automobili dalle strade, oppure a piantare piu' di un milione di acri di piante. Dopo la fine del programma di GHPC, una industria GeoExchange autosostenuta causera' la riduzione ogni anno delle emissioni annuali di carbon di 450.000 tonnellate. Questo si traduce in una riduzione delle emissioni totali annue di carbon di almeno 5 milioni di tonnellate per l'anno 2010

Raggiungendo l'obiettivo di 400.000 installazioni di GHPC per l'anno 2001 pemetteranno agli utilizzatori risparmi di piu' di $420 milioni per anno sulle bollette delle utenze.

Come funziona? GeoExchange riscaldamento e raffreddamento

I sistemi GeoExchange provvedono il condizionamento degli spazi -- riscaldamento, raffredamento e controllo dell'umidita'. Possono inoltre fornire acqua calda, sia come supplemento che per sostituzione dei sistemi convenzionali di riscaldamento dell' acqua. La premessa dietro GeoExchange e' l'abbondanza di calore immagazzinato nella terra.

Il suolo rimane ad una temperature relativamente costante durante tutto l'anno. I sistemi GeoExchange lavorano estraendo il calore dal suolo. consistono di una unita' indoor (pompa di calore geotermica) collegato ad uno scambiatore esterno di calore (connessione nella terra o ground loop) sepellito nel terreno.

In inverno, l'acqua che circola attraverso il ground loop e' riscaldato nella terra, ed il calore e' estratto quando l'acqua passa attraverso l'evaporatore della pompa di calore. E' allora compresso ad una temperatura piu' elevata e rilasciato nell'edificio. In estate il sistema e' invertito, il calore e' spinto via dall'edificio e ritorna attraverso l'acqua nel terreno.

Tipi di Loops

La tecnologia GeoExchange sta facendo progressi ogni giorno. Sono stati sviluppati sistemi di loop dai costi ridotto e dalle performance incrementate, così come pompe e controlli piu' efficienti.

I sistemi GeoExchange funzionano "muovendo" il calore, piuottosto che convertendo energia chimica in calore come avviene in una caldaia.

I sistemi GeoExchange funzionano "muovendo" il calore, piuottosto che convertendo energia chimica in calore come avviene in una caldaia.

Ogni sistema GeoExchange e' composto da tre principali sottosistemi: una pompa di calore geotermica che muove il fluido fra l'edificio e la connessione nel terreno, una connessione con la terra per il trasferimento del calore fra il suo fluido e la terra, ed un sottosistema di distribuzione per trasferire il calore od il raffredamento all'edificio.

Ogni sistema può anche avere un desuperheater come complemento al sistema di riscaldamento dell'acqua dell'edificio, od un sistema di riscaldamento dell'acqua per rispondere a tutte le necessita' d'acqua calda dell'edificio.

Nella modalita' riscaldamento il calore e' estratto dal fluido nella connessione con la terra dalla pompa di calore geotermica e distribuito alla casa o all'edificio, generalmente attraverso un sistema di condotti d'aria. L'aria fredda dell'edificio ritorna alla pompa di calore geotermica, dove raffredda il fluido che fluisce verso la connessione con la terra. Il fluido e' quindi riscaldato nuovamente mentre fluisce attraverso la connessione alla terra.

Nella modalita' raffredamento il processo e' invertito. I fluidi relativamente freddi della terra che arrivano dalla connessione con la terra assorbono il calore dall'edificio e lo trasferisono alla terra.

I benefici dei sistemi GeoExchange:

Risparmi: Spese annuali di riscaldamento e raffredamento inferiori, in media dal 30% al 60%. In piu' vi e' la possibilita' di utilizzare il calore in eccesso per riscaldare l'acqua. Alta affidabilita', minor manutenzione, minor necessita' di ricambi per le apparecchiature di riscaldamento raffredamento si traducono in una minore occupazione di spazio.

Nessuna necessita' di apparrecchiature esterne all'edificio. Sicuro, non vi sono processi di combustione. Temperatura costante senza picchi di caldo o freddo. Bassa emissione sonora. Maggior utilita': simultaneamente si possono riscaldare e raffreddare zone differenti, nessuna necessita' di rifornimento di combustibili. Rispetto dell'ambiente: fonte rinnovabile, riduzione dell'inquinamento nocivo (non vi sono processi di combustione nel posto), sistemi autocontenuti (minori possibilita' di perdite di refrigeranti).

Il costo di un sistema GHP:

In genere GHP ha un costo di circa $2.000 superiore rispetto ad un tipico sistema di aria condizionata e riscaldamento o di una pompa di calore "con sorgente ad aria", ma nonostante questo maggior costo i propietari di questi sistemi si dichiarano soddisfatti. Vi sono vari metodi per finanziare un sistema GHP: se si deve realizzare una nuova costruzione il suo costo puo' essere incluso fra quelli finanziati mediante un mutuo, oppure potra' essere finanziato mediante un mutuo per la ristrutturazione dell'edificio. In ogni caso si avra' un risparmio sulle bollette dei servizi di utilita' maggiore della maggiorazione sulle rate del mutuo dovuta all'acquisto del sistema GHP. Questo pertanto genera un flusso di cassa positivo.

Installazione e costi operativi:

Un sistema medio GHP da 3 ton per una abitazione di 2000 foot square (circa 180 metri quadrati) costa fra i $5.000 ed i $7.500. L'installazione di un sistema elettrico e di condizionamento fra i $3.000 ed i $4.000 (dati medi U.S.A. 1995) Un sistema GHP e' del 50-70% piu' efficiente nel riscaldamento, e del 20-40% nella fase di raffredamento. Pertanto in meno di 3 anni si avranno risparmi sulle bollette dei servizi di utilita' (elettricita', ...) tali da compensare la differenza di costo iniziale. Considerando la vita media di un sistema GHP si possono prevedere risparmi che ammontano a $20.000.

Programmi speciali di finanziameto:

Vedere se esiste qualche sovvenzione o tipologia di finanziamento agevolato in Italia.

Benefici di un sistema GHP:

- maggiore efficienza: 50-70% in fase di riscaldamento, 20-40% in fase di raffreddamento (rispetto and un sistema elettrico ...vedere rispetto al gas metano).
- acqua calda gratuita in estate
- affidabilita' e durata
- un' unica unita' per il riscaldamento e raffredamento
- maggiore comfort
- ridotta emissione sonora
- basso impatto ambientale

Analisi finale:

I sistemi GHP, a prescindere da eventuali opzioni di finanziamento agevolato o contributi, risultano competitivi a livello energetico e finanziario.Inoltre presentano tutti i vantaggi ambientali tipici delle fonti rinnovabili. Se ci contatterete forse potrete farvi una ragione delle scelte italiane in fatto di programmi energetici....

Esempio installazione in una abitazione