100-300 metri
È la profondità standard di trivellazione per una sonda geotermica. La profondità esatta dipende dal fabbisogno di riscaldamento, dalla composizione del sottosuolo e da eventuali requisiti di protezione.
Sonde geotermiche: terminologia
Nel linguaggio comune, il termine «sonda geotermica» viene utilizzato per indicare qualsiasi tipo di sonda installata nel terreno a fini geotermici. Dal punto di vista tecnico esistono tuttavia alcune differenze. In questa pagina, il termine è utilizzato per indicare le sonde geotermiche verticali a circuito chiuso.
Come funziona una pompa di calore geotermica?
Una pompa di calore azionata con una sonda geotermica, detta anche «pompa di calore salamoia-acqua», sfrutta l’energia geotermica immagazzinata nel sottosuolo. Perché ciò avvenga, un tubo di plastica a forma di U viene inserito verticalmente nel terreno, spesso fino a 100 metri di profondità o più. Al suo interno circola la cosiddetta salamoia, un liquido termovettore consistente in una miscela di acqua e antigelo che estrae il calore immagazzinato nel sottosuolo e lo trasporta alla pompa di calore attraverso il tubo. Qui la temperatura viene portata a un livello utilizzabile mediante un circuito di refrigerazione e infine trasferita al sistema di riscaldamento. L’energia prodotta può essere impiegata sia per il riscaldamento degli ambienti e dell’acqua industriale, sia per la climatizzazione durante l’estate con il raffreddamento passivo.
L’estrazione di calore comporta un lento raffreddamento del sottosuolo locale. La cosiddetta «rigenerazione», ovvero il riscaldamento del terreno, avviene passivamente quando il calore proveniente dagli strati più profondi fluisce verso la superficie. Può anche essere stimolata attivamente facendo confluire nel terreno il calore apportato dalla superficie. In tal modo è possibile sfruttare l’energia geotermica in modo duraturo e sostenibile.
Un grande vantaggio della geotermia è che la temperatura del suolo rimane costante tutto l’anno: già a una profondità di circa 10-15 metri si registrano temperature tra gli 8 e i 12 °C. La temperatura aumenta di circa 3 °C ogni 100 metri. Grazie a questa stabilità, le pompe di calore funzionano in modo efficiente e uniforme, indipendentemente dalle condizioni atmosferiche o dalla stagione.
Maggiori informazioni sull’energia geotermica in quanto fonte di energia nella pagina Geotermia. Maggiori informazioni sui diversi tipi di pompe di calore nella pagina Pompe di calore.
Perforazioni geotermiche: svolgimento, profondità e autorizzazioni
L’installazione di una sonda geotermica e le attività di trivellazione necessitano di un’autorizzazione da parte delle autorità cantonali. In primo luogo viene effettuata un’analisi del sito per valutare l’idoneità del sottosuolo. Nella maggior parte dei Cantoni si utilizzano carte di ammissibilità, che mostrano le aree in cui le sonde geotermiche possono essere installate senza particolari condizioni, quelle in cui vigono condizioni speciali e quelle in cui le trivellazioni sono vietate (ad es. in ragione di requisiti di protezione dell’acqua potabile).
Con un’apposita macchina perforatrice viene effettuata una perforazione di circa 14-18 cm di diametro e profonda almeno 100 metri. Una volta raggiunta la profondità desiderata, la sonda viene inserita all’interno della perforazione. Successivamente, la perforazione viene riempita con un materiale termovettore, detto di riempimento. Questa fase è determinante per un buon collegamento termico delle sonde con il terreno e quindi per uno scambio di calore efficiente e duraturo. Infine, la sonda viene collegata al sistema a pompa di calore. Le tubazioni vengono riempite con la salamoia e sottoposte a una verifica della tenuta. Il cantiere necessita di una superficie di almeno 30-32 m² per l’attrezzatura e il materiale.
Vantaggi delle pompe di calore geotermiche
Le pompe di calore accoppiate a una o più sonde geotermiche sono molto efficienti. Da 1 kWh di energia elettrica è possibile ricavare fino a 4-5 kWh di calore. I rilevamenti sul campo dimostrano che il coefficiente di lavoro annuo delle pompe di calore salamoia-acqua si attesta a 4,6.
Se il sito è geologicamente idoneo e tutte le prescrizioni vengono osservate, tali impianti sono particolarmente adatti per case unifamiliari e plurifamiliari, edifici di servizio e commerciali nonché edifici pubblici. I costi di esercizio sono minimi.
Queste pompe di calore emettono meno CO2 rispetto ai sistemi di riscaldamento fossili.
In estate, le sonde geotermiche possono essere utilizzate anche per il raffreddamento degli ambienti.
Le pompe di calore salamoia-acqua e quelle aria-acqua funzionano sulla base dello stesso principio: prelevano il calore dall’ambiente circostante e lo trasformano in energia per il riscaldamento. La differenza sta nella fonte di calore: mentre le pompe di calore salamoia-acqua sfruttano il calore del terreno, quelle aria-acqua lo prelevano dall’aria. Le pompe di calore geotermiche funzionano in modo efficiente durante tutto l’anno, poiché la temperatura del sottosuolo rimane costante se l’impianto è installato correttamente e funziona in modo ottimale. L’efficienza delle pompe di calore aria-acqua dipende invece dalle oscillazioni delle temperature esterne.
