20.01.2016 | 1
Tutto sull’utilizzo
dell’acqua sotterranea
L’utilizzo dell’acqua sotterranea è una forma
di sfruttamento dell’energia geotermica a
bassa profondità che avviene sfruttando il
calore di queste acque. All’interno di materiale sciolto (ghiaie e sabbie) o di rocce fessurate ci possono essere acque sotterranee
fino ad una profondità di circa 500 metri.
Anche le sorgenti possono essere utilizzate
per produrre calore.
Vantaggi: riscaldare e/o raffrescare grandi edifici
Gli impianti ad acqua di falda possono essere usati
a fini di riscaldamento e/o raffrescamento. Gli impianti ad acqua di falda vengono utilizzati soprattutto per complessi di abitazioni o uffici piuttosto
grandi, ma anche per edifici commerciali (ad es.
anche per il raffrescamento). A seconda delle dimensioni dell’impianto è possibile rifornire di calore
diversi edifici o quartieri tramite una rete di teleriscaldamento. Anche nell’agricoltura esistono possibili applicazioni. Per le abitazioni monofamiliari, invece, gli impianti ad acqua di falda vengono utilizzati solo in misura minore, poiché tali piccoli impianti sono permessi solo in pochi Cantoni.
Diffusione e potenziale: in tutta la Svizzera.
È possibile trovare impianti geotermici ad acqua di
falda in tutta la Svizzera. La loro diffusione varia a
seconda dei diversi criteri di approvazione nei
Cantoni. Ad esempio, il Canton Berna dispone di un
numero relativamente alto di questi impianti. Circa
il 14% di tutti gli impianti a pompa di calore che
sfruttano la geotermia prende il calore dalle acque
sotterranee (anno 2014).
Il potenziale di riscaldamento e/o raffrescamento
delle acque sotterranee è molto elevato. Tuttavia è
legato a zone con risorse idriche sotterranee adeguate. Inoltre, l’utilizzo di questi impianti viene limitato quando le risorse idriche sotterranee sono protette perché destinate all’approvvigionamento di
acqua potabile. Anche le caratteristiche dell’acqua
sotterranea possono limitarne l’utilizzo. Acque povere di ossigeno con un elevato contenuto di ferro
e/o manganese potrebbero intasare l’impianto, acque aggressive potrebbero farlo arrugginire.
In alcune zone è vietato cedere calore alla falda freatica a fini di raffrescamento, per evitare che venga
superata la temperatura ideale dell’acqua potabile
di 8°–12°C (proliferazione di batteri).
Principio di funzionamento: circuito aperto
L’acqua sotterranea viene resa accessibile da una
perforazione e condotta alla pompa di calore tramite una pompa sommersa. Dopo essere stata utilizzata, l’acqua raffreddata viene ricondotta alla falda
freatica tramite un pozzo d’infiltrazione. I pozzi di
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prelievo e di restituzione devono essere posizionati
nella stessa direzione di scorrimento dell’acqua
sotterranea e ad una distanza sufficiente, per evitare che l’acqua calda (o fredda) restituita non venga
immediatamente ripompata tramite il pozzo di prelievo¬. Gli impianti a pompa di calore ad acqua di
falda dispongono di una fonte di calore a una temperatura costante di circa 8° – 12°C durante tutto
l’anno.
Impatto ambientale: quasi a emissioni zero di CO2
L’utilizzo dell’acqua sotterranea è estremamente
ecologico: la falda freatica, con la sua temperatura
costante per tutto l’anno, rappresenta una fonte di
calore ideale. Se, nella pompa di calore, l’acqua viene raffreddata di 1°C, il calore ceduto al sistema di
riscaldamento è molto maggiore rispetto a quanto
accade quando si raffreddano di un grado l’aria o le
rocce secche. Si tratta dello stesso fenomeno che
conosciamo grazie ai laghi e ai mari: in primavera
si riscaldano molto più lentamente rispetto all’aria
e al suolo, ma in autunno, al contrario, sono ancora
piacevolmente caldi.
Con una pompa di calore è possibile risparmiare
molta CO2. Il risparmio deriva dalla performance
(«coefficiente di prestazione») della pompa di calore e dall’origine dell’energia elettrica. L’energia termica delle acque sotterranee, in sé, è quasi priva di
emissioni di CO2: infatti, solo durante la produzione
dei materiali e la costruzione dell’impianto viene
prodotta anidride carbonica.
Le pompe di calore permettono di risparmiare fino
all’80% delle emissioni di CO2 di una moderna caldaia a gasolio e fino al 70% di quelle di una caldaia
a condensazione a gas. Questi dati si basano su
una stima effettuata sul mix energetico bavarese e
possono essere applicate al caso svizzero in maniera quasi equivalente. Ad esempio: se nel caso
del riscaldamento a gasolio le emissioni di CO2 ammontano a 2’800 kg di CO2 equivalente per kilowattora, nel caso di un impianto a pompa di calore è
possibile ridurle fino a 560 kg. In media ogni singola pompa di calore permette di risparmiare ogni
anno 2 tonnellate di CO2 equivalente.
Promozione: diversa da Cantone a Cantone
Per la costruzione di impianti ad acqua di falda non
è previsto alcun incentivo a livello federale. Per
contro alcuni Cantoni e Comuni promuovono tali
impianti. Vi invitiamo ad informarvi presso un servizio d’informazione sull’energia o di consultare diversi siti internet:
• Servizi cantonali dell’energia e centri regionali di
consulenza energetica: http://www.bfe.admin.
ch/dossiers/00677/index.html?lang=de
• Ufficio federale dell’energia: http://www.bfe.
admin.ch/dienstleistungen/05822/index.
html?lang=it
• Svizzera Energia: http://www.svizzeraenergia.
ch/it-ch/home.aspx
Impatto economico: l’economicità dipende dalla
profondità
Gli impianti ad acqua di falda dispongono per tutto
l’anno di acqua calda a una temperatura di 8°-12°C.
Questo permette di raggiungere un elevato coefficiente di prestazione annuo della pompa di calore
(fino a 5). Per questo motivo, a partire da una capacità di riscaldamento di circa 10 kilowatt, gli impianti ad acqua di falda sono più economici delle
sonde geotermiche verticali. Qualora siano presenti
risorse idriche sotterranee adeguate e vicine alla
superficie, se ne consiglia l’utilizzo. Poiché le spese
di costruzione e i costi d’esercizio salgono notevolmente con l’aumentare della profondità. Il limite di
economicità per i grandi oggetti singoli (edifici plurifamiliari, ecc.) si attesta tra i 20 e i 50 metri di
profondità, a seconda delle dimensioni dell’impianto e delle condizioni del sottosuolo.
Attraverso reti di teleriscaldamento locali o a distanza, l’utilizzo dell’acqua sotterranea permette di
rifornire di calore quartieri piuttosto grandi. In questi casi sono economiche anche profondità maggiori. Il passaggio all’utilizzo di acque sotterranee
di media profondità (impianti idrotermali) è graduale e permette di ridurre sempre più la quota d’utilizzo della pompa di calore collegata.
Pianificazione e installazione: esecuzione a regola d’arte
Gli impianti ad acqua di falda devono essere pianificati e installati in base alla norma SIA 384/7 e a
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eventuali disposizioni cantonali. Occorre considerare il fabbisogno di calore e di freddo e le condizioni
idrogeologiche locali. In ogni caso sono necessari
sondaggi tramite perforazione con prove di pompaggio.
Tra il pozzo di prelievo e quello di restituzione
dell’acqua è necessaria una distanza sufficientemente grande. La restituzione dell’acqua raffreddata deve avvenire in prossimità della superficie, ad
es. in una trincea di infiltrazione. In alcuni Cantoni i
pozzi di iniezione con restituzione diretta dell’acqua
all’acquifero possono essere autorizzati solo in
casi eccezionali motivati.
Solitamente, gli impianti con una certa capacità
sono gestiti da professionisti. Questo fa sì che la
sicurezza dell’esercizio di questi impianti sia maggiore rispetto a quella di piccoli impianti per abitazioni monofamiliari.
Procedura di autorizzazione: diversa da Cantone
a Cantone
Se ciò non ostacola né mette a rischio l’approvvigionamento di acqua potabile, in linea di principio è
possibile utilizzare il calore delle acque sotterranee.
La temperatura dell’acqua sotterranea, compresa
tra gli 8° e i 12°C, non deve subire variazioni importanti. Occorre considerare anche gli effetti provo­
cati dall’uomo (ad es. riscaldamento del sottosuolo
sotto le città). A causa dell’apporto di calore alla
falda freatica, in alcuni Cantoni gli impianti di raffreddamento sono realizzabili solo a determinate
condizioni.
Fin dall’inizio, la committenza dovrebbe verificare
se un impianto nella sede desiderata sia ammissibile o meno dal punto di vista della protezione delle
acque. La richiesta è da indirizzare all’Ufficio cantonale competente. Solitamente si tratta degli Uffici
per l’ambiente o l’energia. I Cantoni forniscono informazioni a proposito degli aspetti rilevanti per la
valutazione di un progetto. Per gli accertamenti
idrogeologici, in alcuni casi possono essere necessarie investigazioni preliminari tramite perforazione
e prove di pompaggio, che devono essere autorizzati separatamente.
La richiesta di autorizzazione rientra nel quadro
della procedura per la licenza di costruzione e, nella maggior parte dei Cantoni, deve essere inoltrata
all’autorità comunale competente. Di solito, inoltre,
l’utilizzo termico dell’acqua sotterranea necessita
di una concessione.
La maggior parte dei Cantoni pubblica sulla propria
pagina web una panoramica dei criteri di ammissione e delle procedure di autorizzazione, mettendo
a disposizione promemoria e moduli da scaricare.
Vantaggi
• Energia rinnovabile
• Riscaldare e/o raffrescare con lo stesso
impianto
• Richiede uno spazio molto ridotto per l’installazione in superficie
• Fonte di calore con temperature costanti e
uniformi anche in inverno
• Elevata efficienza: quanto maggiore è la temperatura della fonte di calore e quanto minore è
la temperatura di utilizzo (da parte del riscaldamento), tanto migliore è l’efficienza dell’impianto a pompa di calore
• Di semplice progettazione
• Costi annuali ridotti calcolati sulla durata di vita
• Elevata affidabilità
• Elevata durata di vita
• Indipendenza
Svantaggi
• Talvolta necessità di indagini preliminari
• Piuttosto oneroso dal punto di vista della
costruzione
• Per piccole abitazioni monofamiliari, i costi
d’investimento possono essere svantaggiosamente alti
• Dipende dalle acque sotterranee utilizzabili
• A seconda delle condizioni idrogeologiche,
utilizzabile solo in maniera limitatata
