Impianto geotermico

L'energia geotermica è quella immagazzinata nella crosta terrestre e può essere estratta dalle pompe di calore attraverso dei sistemi di sonde. L'energia geotermica è la somma di due componenti principali: il calore proveniente dagli strati più profondi della terra ed il calore proveniente dall'ambiente esterno originato dal sole. Il calore ambiente che si origina dal sole influenza solo lo strato più superficiale della crosta terrestre e perde di rilevanza già oltre i 20 m di profondità. Oltre questa profondità la temperatura della terra si attesta intorno ai 13-15°c fino a circa 100 m: oltre questa profondità diviene influente il gradiente geotermico dovuto al calore proveniente dal centro della terra, con una crescita di temperatura di 30 °c ogni 1000 m. L'energia termica immagazzinata nel terreno può essere valorizzata attraverso una pompa di calore ed impiegata per la climatizzazione. Le applicazioni geotermiche di tipo tradizionale prevedono un sistema di scambiatori in cui fluisce un fluido termovettore: in inverno la terra cede calore al fluido che a sua volta lo trasferisce alla pompa di calore. Lo scambio termico prolungato con il fluido termovettore può produrre il raffreddamento del terreno: si può invertire questo processo con il funzionamento estivo, facendo circolare nel terreno un fluido più caldo derivante dai processi di raffrescamento. Il terreno viene usato in questo modo come serbatoio di stoccaggio in estate e serbatoio di prelievo in inverno. Per esigenze di raffrescamento non elevate, si può by-passare la pompa di calore, usando la sola differenza di temperatura del terreno per ottenere le condizioni di comfort richieste in ambiente: si parla in questo caso di free-cooling con il quale è possibile avere anche una significativa riduzione dei costi di gestione. Una distinzione riguardante gli impianti geotermici è quella tra sistemi a bassa entalpia ed alta entalpia: per entalpia si intende l'energia termica immagazzinata in una determinata massa. In riferimento ad un impianto geotermico si parla pertanto di sistema a bassa entalpia per i campi geotermici con temperature inferiori a 100 °c; per temperature del fluido di lavoro superiori a 100 °c si parla invece di alta entalpia: l'utilizzo di un campo geotermico a bassa entalpia risulta molto più agevole per via delle basse profondità in gioco.