Sonde geotermiche ed anomalia di temperatura

Sempre nell’ambito delle criticità ambientali delle sonde geotermiche, il post di oggi si concentra particolarmente sulle anomalie di temperatura legate alla cosidetta deriva termica del terreno.
Per quanto riguarda la diffusione di anomalie termiche nel sottosuolo e nella falda, si precisa che a livello internazionale lo sfruttamento del terreno come sorgente termica è comprovato essere ambientalmente sostenibile.

Volendo utilizzare una citazione, si precisa che “Per ciascun sistema geotermico, e per ciascuna modalità di produzione, esiste un certo livello di produzione massima di energia, al di sotto del quale è possibile mantenere costante la produzione di energia dal sistema per un lungo periodo (100-300 anni)” (Orkustofnun Working Group, 2001).

In buona sostanza la cosiddetta “produzione sostenibile da singolo sistema geotermico”, deve assicurare che l’impianto collegato a terreno, comporti il raggiungimento di un equilibrio termodinamico sul lungo periodo, assestando il livello della temperatura del terreno su un valore accettabile e ambientalmente compatibile; inoltre è necessario che una volta terminato il funzionamento dell’impianto il terreno raggiunga su tutto il volume interessato compreso l’intorno dello scambiatore dei valori di temperatura confrontabili con quelli del terreno indisturbato prima dell’applicazione degli scambiatori.

Questo è e deve essere un requisito progettuale, ovvero il raggiungimento della capacità del sistema di sostenere la variazione energetica; è infatti assodato che le applicazioni di sonde geotermiche verticali correttamente dimensionate consentono di realizzare un sistema geotermico ambientalmente sostenibile. Le esperienze internazionali hanno dimostrato che, dopo qualche anno di funzionamento, se il dimensionamento è corretto, si instaura un nuovo equilibrio stazionario, fra la tendenza naturale del suolo a mantenere le condizioni iniziali e l’energia estratta ed immessa dallo scambiatore.

Per quanto riguarda invece gli specifici impatti sulla falda, ferme restando le considerazioni sulla necessità di dimensionare correttamente l’impianto prima descritte, come ben evidenziato nella figura sottostante, gli aspetti quantitativi e qualitativi dei fenomeni complessi che si instaurano nel sottosuolo saturo dipendo fondamentalmente dalla permeabilità del terreno stesso.

Trascurando il fatto che il modello di flusso è pesantemente influenzato dalle naturali stratificazioni a permeabilità variabile, appare evidente come la presenza di moti di filtrazione consenta una più immediata dissipazione dell’anomalia termica, pur con una configurazione geometrica ben definita e influenzata dalla direzione di deflusso.

Le prime analisi effettuate su campi sperimentali italiani nel veneto, con sonde geotermiche attrezzate con sensori di temperatura e verticali passive di monitoraggio termico, hanno evidenziato una rapidissima attenuazione della variazione termica, già a pochi metri di distanza dalla fonte. Tali esperienze dovranno essere poi confrontate con le previsioni basati su modelli idrogeologici collaudati, al fine di definire in termini quantitativi i fenomeni e correlarli alle varie situazioni idrogeologiche.

Sarà poi necessario valutare i possibili effetti ambientali sulla falde potabili di variazioni di temperatura dell’ordine del grado celsius nelle immediate vicinanze di campi sonde, fermo restando il dato di fatto che esistono già variazioni stagionali in alcune zone di pianura dell’ordine dei 6-7 °c, con conseguenze nulle sugli attingimenti. Probabilmente l’approccio migliore consiste nell’individuare aree di rispetto delle captazioni pubbliche (o private autorizzate), cla cui geometria sarà ovviamente fiunzione delle caratteristiche idrogeolgoiche del sito e non un semplice cerchio di 100 o 200 m attorno al pozzo stesso, ad esempio.

In generale appare comunque evidente come il funzionamento alternato estate/inverno consenta di minimizzare l’impatto globale su base annuale, anche in considerazione della sensibile inerzia di sistema idrogeologico.