Come funziona il riscaldamento geotermico

Che cosa sono gli impianti di riscaldamento geotermico e come funzionano: le singole componenti e i costi necessari per installarli.

Lo sviluppo delle più moderne tecnologie, unito ad una sempre maggiore attenzione nei confronti dell’ambiente e nelle ricerca di fonti energetiche sostenibili e rinnovabili, ha portato all’affermazione di nuovi sistemi di riscaldamento anche all’interno delle abitazioni private. È il caso, ad esempio, dei sistemi fotovoltaici, che sfruttano il calore del sole per soddisfare il fabbisogno energetico di una casa o dei più recenti sistemi geotermici. In quest’ultimo caso si parla di un meccanismo di riscaldamento basato su una tecnologia che è in grado di produrre energia rinnovabile sfruttando il calore naturale della Terra e che ha il principale vantaggio di poter provvedere sia al riscaldamento invernale che al raffreddamento estivo. Con un impianto geotermico delle giuste dimensioni, il fabbisogno energetico di una casa potrebbe essere coperto al 100%, andando così a sostituire le vecchie caldaie e i condizionatori. Si tratta di una soluzione già molto utilizzata negli Stati Uniti e nei paesi dell’Europa del Nord, mentre in Italia la sua diffusione stenta a prendere piede malgrado questa energia potrebbe essere sfruttata su tutto il territorio nazionale.

Riscaldamento geotermico, cos’è

Come detto, il riscaldamento geotermico sfrutta il calore naturale della Terra per produrre energia rinnovabile. ll nostro pianeta è composto al suo interno da gusci concentrici, il più esterno dei quali è la crosta terrestre che ha una profondità che varia dai 35 ai 90 km. All’interno della crosta, la temperatura aumenta di 1 grado centigrado ogni 33 metri, con il calore che viene naturalmente rilasciato dalle profondità della Terra verso l’esterno. Si tratta dunque di una fonte energetica pulita ed inesauribile, che può essere aggiunta alle altre rinnovabili, come l’energia solare ed eolica.

Un impianto geotermico sfrutta dunque la temperatura immagazzinata nella crosta terrestre e, attraverso un sistema circolare di trasporto del calore, lo conduce all’interno delle abitazioni. Il meccanismo è molto vantaggioso in quanto permette di sfruttare le caratteristiche tipiche della crosta terreste che, in inverno, ha una temperatura maggiore rispetto all’ambiente circostante, mentre in estate è più bassa rispetto a quella percepita all’esterno. Se ne deduce che con un sistema geotermico si potrà contare sia sul riscaldamento invernale che sul refrigeramento estivo.

Sistemi geotermici: diverse tipologie

I sistemi di riscaldamento geotermico si distinguono in tre principali tipologie in base ai gradi centigradi che vengono raggiunti all’interno del procedimento di conversione dell’energia. Abbiamo sistemi geotermici:

• ad alta entalpia, nei casi in cui la temperatura nel sistema è uguale o supera i 150 gradi centigradi. Si tratta di una soluzione ideale per produrre energia elettrica geotermica;
• a media entalpia, nei casi in cui la temperatura raggiunta da un sistema oscilla tra gli 80 e i 150 gradi centigradi. Tale opzione rappresenta la scelta migliore per la produzione di energia elettrica e teleriscaldamento;
• a bassa entalpia, nei casi in cui il sistema raggiunge una temperatura massima che si muove tra i 20 e gli 80 gradi centigradi. È questa, solitamente, la soluzione più utilizzata a scopo domestico.

Riscaldamento geotermico: il funzionamento degli impianti

Appreso delle differenti tipologie di impianti geotermici di riscaldamento, ci soffermiamo ora sul funzionamento intrinseco degli stessi ponendo, in particolar modo, il focus su quello a bassa entalpia o domestici. Il meccanismo di funzionamento prevede che:

• venga estratta l’energia termica del sottosuolo per trasportarla all’interno di un edificio. È necessario dunque che vi sia un foro nel terreno all’interno del quale far passare un tubo o una sonda che raggiunge una profondità compresa tra i 100 e i 150 metri;
• l’energia termica del sottosuolo, una volta estratta, viene ceduta ad una pompa di calore. Tramite quest’ultimo strumento, il calore viene distribuito in tutta la struttura domestica avvalendosi di pannelli radianti a pavimento o a parete.

È dunque un sistema di estrazione e distribuzione che utilizza tubi in polietilene installati nel sottosuolo (verticalmente e orizzontalmente) per raggiungere la parte più calda del sottosuolo. All’interno delle sonde scorre un fluido termovettore, solitamente acqua glicolata, che scende in profondità e risale la struttura trasportando il calore dal sottosuolo alla pompa di calore e, dunque, all’abitazione.

Compreso il funzionamento di un impianto geotermico di riscaldamento a bassa entalpia, è opportuno ricordare che questo può essere diviso in ulteriori sottocategorie. Si tratta nello specifico di:

• impianti monovalenti, ovvero capaci di soddisfare il fabbisogno energetico di un’intera unità abitativa;
• impianti bivalenti, ovvero di sistemi di integrazione ad altri generatori di calore ad alta efficienza come, ad esempio, i pannelli solari termici o le caldaie a condensazione.

La struttura di un impianto geotermico

Dai discorsi fin qui affrontati è possibile dire che le componenti principali di un impianto di riscaldamento geotermico sono sostanzialmente tre:

• il sistema di captazione del calore;
• la pompa di calore;
• il sistema di accumulo e di distribuzione del calore.

Questi elementi operano in stretta interconnessione tra di loro e garantiscono l’efficienza energetica di un’abitazione.

Il sistema di captazione del calore è costituito dai tubi e dalle sonde in polietilene che scendono in profondità nel sottosuolo passando attraverso un foro. Con il liquido termovettore viene catturato il calore e portato in superficie. Le sonde geotermiche possono essere di tre tipologie:

• • verticali, che scendono molto in profondità nel sottosuolo;

• orizzontali, che invece rimangono a più basse profondità, in medie circa 1 – 2 metri dal suolo e, naturalmente, sono collocate orizzontalmente;

• a spirale, con le tubature che vengo collocate a 4 – 6 metri di profondità e sfruttano la semplicità di estrazione del calore offerta da quelle orizzontali.

Le tubature conducono il liquido termovettore alla pompa di calore che è installata nell’edificio. Questa permette il trasporto del calore dal sottosuolo all’ambiente domestico e lo diffonde utilizzando il sistema di accumulo e di distribuzione del calore. Parliamo, nello specifico, di pannelli radianti, di impianti di riscaldamento a pavimento e dei ventilconvettori. Con i pannelli radianti, ad esempio, è possibile far circolare l’acqua all’interno di un’unità abitativa ad una temperatura di 30 – 35 gradi centigradi durante l’inverno e di 18 – 20 gradi centigradi in estate. Si riduce in questo modo il consumo energetico, con tutto ciò che ne deriva in termini di tutela ambientale e salvaguardia delle proprie risorse economiche.

Malgrado un impianto di riscaldamento geotermico rappresenti un sistema complesso, la sua installazione è possibile in circa 3 – 4 giorni lavorativi. Si sottolinea a tal proposito che un impianto geotermico correttamente installato – magari seguendo una giusta analisi del sottosuolo – non richiede particolari interventi di manutenzione nel corso del suo ciclo vitale. Quanto alle singole componenti, in media, le pompe di calore geotermiche hanno un durata di 20 anni, le sonde di 50 anni e i pannelli di circa 30 anni.

Quanto costa un impianto di riscaldamento geotermico

Dai discorsi fin qui affrontati appare evidente che un impianto di riscaldamento geotermico posso portare a degli evidenti vantaggi sia economici che di tutela ambientale. Ma quanto costa installare questo sistema complesso? La risposta, come spesso avviene, è dipende dalla qualità delle singole componenti che si andranno ad acquistare e dalla predisposizione del terreno ad effettuare un tipo di intervento di questo tipo. Appare evidente che un sottosuolo privo di impedimenti garantisca a chi effettua i lavori una maggiore semplicità nell’installazione e, dunque, anche minori costi. Altre elementi che incidono sul prezzo dell’impianto sono le dimensioni dell’edificio che ne beneficerà e il suo grado di isolamento termico.

Andando più nel concreto è possibile dire che la spesa complessiva per un’abitazione tipo di 150 metri quadri può variare dai 15mila ai 20mila euro. Ad influire maggiormente sulla spesa sono principalmente le sonde, che hanno un costo di circa 40 euro al metro. Si tratta, sicuramente, di una spesa non trascurabile per una sola famiglia, ma va preso in considerazione che è un investimento a lungo termine che permetterà di dimezzare, se non addirittura azzerare, le spese per il riscaldamento e il raffreddamento nell’abitazione di chi utilizza caldaie e condizionatori. Secondo una stima riportata dal portale “Facile.it”, nel passaggio da caldaia a gpl o gasolio ad un impianto di riscaldamento geotermico, il risparmio economico annuo sarebbe dell’80%. Ridurrebbero invece del 60% i costi di esercizio con un impianto geotermico rispetto alle apparecchiature di riscaldamento tradizionali come i condizionatori. Lo stesso portale non manca poi di indicare la soluzione geotermica come ideale soprattutto per chi vive in montagna, ovvero dove l’apporto di ossigeno è minore e la resa termica dei combustibili cala drasticamente. Detto questo, si ricorda che l’installazione degli impianti geotermici è possibile praticamente ovunque ed è altamente consigliata per gli edifici di nuova costruzione.