Presentazione sulla Geotermia a Bassa Entalpia, Criteri di Dimensionamento e Caso di Studio

1. Convegno/Seminario ‘’Nuove tecniche nell’edilizia’’
1
Ing Felicetto MASSA
“Nuove tecnologie costruttive ed impiantistiche
finalizzate al risparmio energetico”
La Geotermia a Bassa Entalpia
Ing. Massa Felicetto
Dottore di Ricerca
Università Degli Studi di Cassino
Monte San Giovanni Campano 19 Giugno 2010

2. Evoluzione domanda mondiale di energia
primaria 1970-2030
2030
16.800
2
Ing Felicetto MASSA
Attuale 12.200

3. SITUAZIONE NELL’UE
3 FONTE: LIBRO VERDE UE, 2000
Ing Felicetto MASSA
CONSUMO PRODUZION AUMENTO
IN E INTERNA DELL
IN CALO IMPORTAZIO
AUMENTO NI NETTE
LIBRO VERDE 3 PILASTRI E TABELLA
DI MARCIA 20-20-20
Sicurezza
approvvigionamenti Produzione del 20 % del TRASPORTI INDUSTRIA RESIDENZIALE E
fabbisogno energetico con
TERZIARIO 41%
Fonti rinnovabili 31% 28 %
ROAD MAP al 2020
Sostenibilità
ambientale Efficienza energetica:
risparmio di energia
primaria del 20%
Competitività Emissioni CO2:
riduzione del 20%

4. Consumi di Energia Primaria in Italia negli
Edifici
SETTORE Consumi Petr Gas Carb Elettric Cosumi finali di energia nel settore terziario
(Mtep) olio (%) one ità
(%) (%) (%) 30
25
Trasporti 44.650 97% 1% - 2%
20
MTep
4
15
Industria 41.020 19% 40% 12% 29%
10
Ing Felicetto MASSA
5
Residenziale 43.410 11% 55% 4% 30%
0
e Terziario
Totale 144.10 48% 29% 5% 18% Carbone Legna GPL
Gasolio Energia elettrica Gas
0 Totale
Dati MiSE (Bilancio sintetico 2007)
(Fonte ENEA Dossier Ecobuilding)
Cosumi finali di energia nel settore residenziale
30
25
20
MTep
15
10
5
0
19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 20
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05
Carbone Legna GPL Gasolio
Energia elettrica Gas Totale
Usi finali dell’energia settore non residenziale
(Fonte: ENEA, GME)

5. SOMMARIO
 SORGENTI ALTERNATIVE ALL’ARIA
 ANDAMENTO DELLA TEMPERATURA
5
Ing Felicetto MASSA
NEL TERRENO
 GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA
 GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA
 CRITERI DI PROGETTAZIONE
 RESA DELLE POMPE DI CALORE
 CARATTERISTICHE DELLE SONDE
 COSTI DI ISTALLAZIONE
 CASO DI STUDIO
 INCENTIVI
 CONCLUSIONI

6. Sorgenti Alternative all’aria
6 Le principali sorgenti alternative all’aria
Ing Felicetto MASSA
sono:
 Acque (superficiali e sotterranee)
 Terreno
 Recupero termico
 Energia atmosferica (ad esempio il solare
termico)

7. Temperatura del Terreno
 La temperatura del terreno è
direttamente proporzionale alla
profondità: quanto più si penetra
7 nel suolo, tanto maggiore sarà il
Ing Felicetto MASSA
calore. Nell’Europa centrale si
registra un gradiente medio di
3°C ogni 100 m. Oggi si ritiene
che all’interno della Terra, più
precisamente nel nucleo, si
raggiungano temperature di circa
5000 - 6000°C. Questo calore
immagazzinato è inesauribile.
Le tecnologie oggi disponibili consentono
praticamente ovunque di trasformare
questa fonte di energia proveniente dal
terreno, assolutamente ecologica e priva di
effetti sul clima, in calore utilizzabile.

8. GEOTERMIA Geos = terra Thermos = calore
ad Alta Entalpia (Larderello)
Geotermia A Bassa Entalpia
Gradiente termico normale (3 C / 100 m)
8 sonda geotermica / pompa di calore
Ing Felicetto MASSA
Classificazione delle risorse
geotermiche in base alla
temperatura
L’Italia è posta su una zona ad alto
flusso di calore.

9. GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA
9
Ing Felicetto MASSA
E' stato a Larderello, in Toscana, che
nel 1904 per la prima volta si è prodotta
elettricità a partire dall'acqua calda di
origine vulcanica. La centrale di
Larderello è ancora oggi la più grande
centrale mondiale di energia
geotermoelettrica.

10. GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA
Geotermia ad alta entalpia (energia elettrica)
Barriere allo sviluppo
o Tecnologia matura e in generale economicamente competitiva,
10 richiede elevati investimenti
Ing Felicetto MASSA
o Situazione mondiale: risorse ingenti, limiti di disponibilità di
tecnologie e capitali
o UE: le risorse migliori per la generazione elettrica già in corso di
sfruttamento. Buone prospettive per impieghi termici
Usi diretti del calore geotermico in Italia
o Riscaldamento individuale e di quartiere,
o serre,
o itticoltura,
o usi industriali,
o usi termali, ...

11. GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA: MAGGIORI
PRODUTTORI AL MONDO
11
Ing Felicetto MASSA
Fonte: “EU and Worldwide Geotherrmal Energy Inventory” – pubblicato su “Systèmes Solaires n. 170 – Geothermia Barometer, 12/2005

12. GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA (SCHEMA)
Le pompe di calore geotermiche ACQUA
sono un’applicazione “a SANITARI
12 bassa entalpia” e consentono di ACQUAPAVIMENTO
SANITARI
RADIANTE
Ing Felicetto MASSA utilizzare a fini energetici ACCUMULO DI
qualunque tipo di sottosuolo. Il PAVIMENTO ACQUA
POMPA DI
RADIANTE CALORE
terreno assume la funzione
80 - 130 m
ACCUMULO DI
di un serbatoio termico al quale ACQUA
POMPA DI
CALORE
cedere o dal quale estrarre calore a SONDA
seconda delle necessità dell’utenza GEOTERMICA
e delle condizioni climatiche. SONDA
GEOTERMICA
A differenza degli impianti geotermici ad 1 Sonda Geotermica
acqua di falda o di pozzo, i nuovi impianti Verticale
geotermici non utilizzano acqua,
ma sono alimentati da sonde o spirali di
tubi di polietilene in circuito chiuso 2 Pompa di Calore
immerse nel terreno.
3 Accumulo

13. Risorse p.d.c. geotermiche:
Temperature del terreno
 Il terreno assorbe circa la metà dell’energia incidente del
sole
13
Ing Felicetto MASSA
 Il terreno riduce le variazioni di temperatura
 P.d.c. più efficienti
 La variazione di temperatura diminuisce con la profondità
 Trascurabile sotto 15 m
 Le temperature locali del terreno
dipendono dal clima, dalle coperture del
terreno e nevose, inclinazione, propietà
del suolo ecc

14. Pompa di calore raffreddata ad
acqua
14
 Pompa di calor Acqua-aria
Ing Felicetto MASSA
 Reversibile
 Da 3,5 a 35 kW di potenza frigorifera
 Unità multiple per grandi edifici
 Il calore in esubero dopo la compressione
può essere utilizzato per fornire acqua
calda attraverso il desurriscaldatore

15. Terreno come sorgente termica
15
Ing Felicetto MASSA

16. La pompa di calore geotermica
 Il funzionamento di una pompa di calore reversibile
in modalità di raffrescamento è del tutto simile al
16
ciclo frigorifero raffreddato ad acqua. Bisogna però
Ing Felicetto MASSA
porre attenzione al dimensionamento della
macchina, quando deve operare sia in
raffrescamento che in riscaldamento.
 La resa sarà pressochè simile, in valore assoluto,
ma bisogna dimensionare lo scambiatore nella
condizione più gravosa
 L’impiego ottimale delle pompe di calore si ottiene
riducendo il più possibile la differenza fra il livello
termico all’utilizzazione (lato impianto) e lato
sorgente
 scelta di impianti a bassa temperatura
 scelta di sorgenti alla temperatura più elevata
fra quelle disponibili

17. Conducibilità e diffusività termica al variare
dell’umidità e della densità a secco
17
Ing Felicetto MASSA
 Conducibiità Termica - In altri termini, la conducibilità termica è una
misura dell'attitudine di una sostanza a trasmettere il calore e dipende solo
dalla natura del materiale
 Diffusività Termica - Dà informazioni su quanto rapidamente il calore
si diffonde all'interno del corpo

18. GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA
(CARATTERISTICHE PRINCIPALI)
I moderni impianti geotermici, quindi, si distinguono da
quelli della prima generazione per le seguenti
caratteristiche principali:
18
Ing Felicetto MASSA o nessun utilizzo di acque di falda, bensì circolazione
chiusa di un fluido intermedio (acqua semplice o
glicolata secondo le condizioni climatologiche) entro le
sonde immerse nel terreno collegate alla pompa di
calore.
o Circuito degli utilizzi di tipo idronico nella maggior
parte dei casi, per alimentazione di pavimenti
radianti (per solo riscaldamento o riscaldamento e
raffreddamento), o di termoconvettori (per solo
riscaldamento), o diventilconvettori (per
riscaldamento e raffreddamento). In tutti e tre i casi si
tratta di terminali a bassa temperatura.
I sistemi quindi sono del tipo acqua-acqua.
sviluppo di pompe di calore ad alta efficienza, dedicate
al solo riscaldamento,o anche al riscaldamento e
raffreddamento del tipo acqua-acqua,progettate per
funzionare con le basse temperature consentite dal
terreno.

19. GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA
(CARATTERISTICHE PRINCIPALI)
Queste macchine sono spesso isolate
internamente per contenere il rumore
del compressore e delle pompe di
19 cui sono dotate. elevata efficienza
Ing Felicetto MASSA
energetica e stabilità delle rese per l’intera
stagione di riscaldamento/raffreddamento,
senza subire le influenze della temperatura
esterna poiché la temperatura del fluido
che circola nelle sonde geotermiche
o nei campi geotermici è costante
nel corso delle stagioni.
sistemi sviluppati soprattutto per abitazioni
residenziali o piccole attività light
commercial, quindi con potenze
di riscaldamento/raffreddamento fino
a circa 40 - 50 kW.

20. REGIMI DI FUNZIONAMENTO DELLA PDC GEOTERMICA
20
Ing Felicetto MASSA

21. PERIODO FREDDO
pompa
di calore
ev. cond. alle utenze
12°C
45°C
21
Ing Felicetto MASSA
ventilconvettore
7°C 38°C
dalla falda
12° pozzo
falda

22. PERIODO CALDO
pompa
di calore
cond. ev. alle utenze
12°C
7°C
22
Ing Felicetto MASSA
ventilconvettore
25°C 12°C
cond. ev.
dalla falda
12° pozzo
falda

23. Resa delle pompe di calore
23
Ing Felicetto MASSA

24. I COMPONENTI DI IMPIANTO
Sonda Geotermica
Verticale Pompa di Calore Accumulo
24
Ing Felicetto MASSA
un evaporatore : assorbendo calore
dalla sorgente fredda fa evaporare il
fluido refrigerante;
un compressore : comprime il gas
elevandone la temperatura T e la
pressione P;
un condensatore : la cui funzione è
quella di riportare il fluido da vapore a
liquido / cedendo calore
una valvola di espansione : che
abbassa la P e T del fluido refrigerante
chiudendo così il ciclo.

25. Tipi di connessione a terra
25
Verticale Orizzontale Acqua di falda
Ing Felicetto MASSA
 Terreno roccioso  Più terra utilizzata  Acquifero+Iniezione
 Più costoso  Meno costoso  Il sistema meno costoso
 Minore terra usata  Piccoli edifici  Regolazione
 Alta efficienza  Temp. variabili  Sporcamento
• Anche con acqua superficiale e scambiatori a colonna

26. CONFRONTO DEI DIVERSI SISTEMI
26
Ing Felicetto MASSA

27. Sistemi a circuito chiuso verticali
Escludendo situazioni
riconducibili a fenomeni di
27 anomalie idrogeologiche, la
Ing Felicetto MASSA
temperatura dei sottosuoli in
Italia, nella maggioranza dei
casi si attesta nell’intervallo
12-14°C, con oscillazioni, di
solito periodiche, fino a 4-5
°C. Per i motivi appena
descritti gli scambiatori
geotermici verticali producono
l’efficienza migliore tra le
diverse soluzioni disponibili
per i sistemi a pompa di
calore.

28. Sistemi a circuito chiuso orizzontali
I campi geotermici orizzontali
prevedono la disposizione di
28 spirali o serpentine di tubi a
Ing Felicetto MASSA
limitata profondità (1,5 – 3,0
metri) ma su un’ampia
estensione di
terreno

29. VANTAGGI ECONOMICI
RISPARMIO DATO DA UN SISTEMA GEOTERMICO NEL CICLO DI
RISCALDAMENTO RISPETTO AGLI IMPIANTI TRADIZIONALI A
COMBUSTIONE
29
Ing Felicetto MASSA
Quidi il risparmio è:
•del 68% rispetto al GPL
•del 60% rispetto al Gasolio
•del 55% rispetto al Gas Metano
Rendimenti confermati da molti organismi internazionali tra cui l’EPA (ente
americano per la protezione ambientale).

30. Richiesta dati preliminari per studio di
fattibilità impianto geotermico
 Temperatura [K] della sorgente fredda: stratigrafia terreno, T
30 acqua prelevata, …
Ing Felicetto MASSA
 Tipo di impianto Riscald./Raffresc. (pannelli radianti, aria, f. coil)
 Fabbisogno termico dell’utenza per riscaldamento (kWh/m2)
 Potenza di Riscaldamento (kW)
 Potenza di Raffreddamento (kW)
 Acqua sanitaria: temperatura boiler e di utilizzo acqua calda

31. PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’:
GROUD RESPONSE TEST
A COSA SERVE
Il test di risposta del terreno ad una sollecitazione termica misura sul campo
la conducibilità termica equivalente del terreno in cui le sonde verranno
31 inserite. Una misura accurata è garanzia di ottimizzazione dei costi di
Ing Felicetto MASSA installazione ed esercizio, ma soprattutto dell’efficienza dell’impianto.
COME SI MISURA
La prova va eseguita imponendo al sistema sonda geotermica- terreno, a
mezzo di resistenze elettriche, un flusso termico controllato e
costantemente misurato. La prova viene condotta su una sonda pilota che
al termine del test sarà parte integrante del campo sonde previsto.

32. PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’:
GROUD RESPONSE TEST
Il test ha una durata minima di 72 ore, e permette di
misurare costantemente la potenza scambiata dalla
sonda con il terreno.
32
Ing Felicetto MASSA
Una prima fase di misurazione senza l’utilizzo
delle termoresistenze permette di valutare la
temperatura media del terreno indisturbato,
valutandone così l’influenza delle eventuali
falde.

33. PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’:
GROUD RESPONSE TEST
Una volta misurata la potenza totale fornita al
fluido termovettore attraverso le resistenze
33 elettriche e la pompa, e note le temperature di
Ing Felicetto MASSA ingresso e di uscita delle sonde, si può
determinare il coefficiente di scambio termico
per unità di lunghezza della sonda.

34. GEOSONDE: DIMENSIONAMENTO
34
Ing Felicetto MASSA

35. GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO IN BASE ALLA
POTENZA RICHIESTA
35
Ing Felicetto MASSA

36. GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO ORIZZONTALE IN
BASE ALL’ALTEZZA DELLO SCAVO E DEL PASSO
36
Ing Felicetto MASSA

37. GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA PER
DIVERSI TIPI DI TERRENO E DI COP
37
Ing Felicetto MASSA
• Il diametro di perforazione varia tra 100 – 350 mm
• Distanza tra le sonde 8-10 m per limitare fenomeni di saturazione termica
• Costo di installazione sonde estremamente variabile, indicativamente compreso tra i 40 €/m e i 100 €/m in
condizioni sfavorevoli
• Il costo dipende anche dalla lontananza della sede di chi le realizza
Fonte: www.geothermal-Energy.ch /
Geotermia.org

38. CARATTERISTICHE DEI TERMINALI AMBIENTE
In questi impianti, basati sul riscaldamento
a bassa temperatura, è indispensabile
che i terminali siano progettati per
38 assicurare un’efficienza quanto più
Ing Felicetto MASSA elevatae la distribuzione del calore
migliore possibile.
Il modello di termoconvettore
utilizzato in questo impianto è stato
progettato proprio con tale finalità; la
regolazione della quantità di calore
emesso

39. SONDE: FASI DI REALIZZAZIONE
La trivellazione
Per il campo sonde è stata usata
la trivellazione ad acqua con
39 incamiciatura completa. Ogni
Ing Felicetto MASSA
sonda è già preformata e dotata di
un peso in ghisa per facilitare
la discesa nel foro. L’operazione di
iniezione con cemento e bentonite
conferisce elasticità alla
perforazione – evitando che
qualsiasi cambiamento di assetto
del terreno (dall’assestamento al
movimento sismico) possa
intaccare la struttura della sonda -
e garantisce che non vi possa
essere comunicazione tra le falde
superficiali e profonde.

40. SONDE VERTICALI : FASI DI
REALIZZAZIONE
Le sonde sono collegate in
parallelo alle pompe di calore
40
Ing Felicetto MASSA con un insieme di tubazioni e
raccordi interrati sotto le
fondazioni. La necessità di
posare le sonde geotermiche
prima di qualsiasi altra struttura
edile, pur con qualche oggettiva
difficoltà di realizzazione, ha
permesso di realizzare
l’impianto sfruttando gli unici
spazi messi a disposizione dal
progetto architettonico.

41. SONDE: COSTI DI REALIZZAZIONE
 Il costo attuale, in Italia, varia tra 50 e
80 €/m in rapporto, soprattutto, al tipo
di terreno e alla quantità delle
41
Ing Felicetto MASSA
perforazioni.
 Ciò significa che scambiare un kW può
costare da 500 a 2.400 €.
 Questo costo è comprensivo delle
tubazioni (fino alla centrale),del
riempimento con il cls bentonilico, degli
scavi per ipercorsi orizzontali e del loro
riempimento.
 Nei paesi dove questa tecnologia è più
diffusa il costo medio èattualmente di
circa 30-35 €/m (300-700 €/kW).

42. SONDE:
VITA MEDIA PREVISTA E RELATIVE
PRESSIONI PER TUBAZIONI IN
POLIETILENE IN FUNZIONE DELLA
TEMPERATURA
42
Ing Felicetto MASSA
PE-XA –POLIETILENE RETICOLATO AD ALTA
PRESSIONE
PE 100 – POLIETILENE NON RETICOLATO

43. SCHEMA
43
Ing Felicetto MASSA

44. PRESTAZIONI POMPE DI CALORE
GEOTERMICHE
A livello mondiale, l’efficienza delle singole unità installate è descritta dal
COP (Coefficient of Performance) per quanto riguarda l’utilizzo come
fonte di riscaldamento, e dal EER (Energy Efficiency Ratio) per il
44 raffrescamento.
Ing Felicetto MASSA
In Europa, invece, si usa COPh (heating) e COPc (cooling).
Efficienza sistema = energia prodotta/energia impiegata
Varia da 3 a 6.
Più è alto il risultato, maggiore è l’efficienza.
L’unica energia impiegata è quella del compressore.

45. VANTAGGI ECO-AMBIENTALI
 Indipendenza : energia indigena e rispettosa
dell’ambiente
45  ECOLOGICO : Riduzione generale delle emissioni di CO2
Ing Felicetto MASSA
e delle altre emissioni in atmosfera (NOx, CO, PM) nessun
uso del gasolio o del metano per la caldaia, non sono
quindi necessari serbatoio o collegamenti alla rete del gas.
 Duratura : inesauribile alla dimensione dell’era umana
 Disponibilità : permanentemente disponibile, non
dipende dalle condizioni climatiche
 Universalità : utilizzabile su tutti i terreni di tutti i paesi del
mondo
 Discrezionalità : l’istallazione richiede uno spazio minimo
di superficie

46. GEOTERMIA
46
Ing Felicetto MASSA

47. Considerazioni sui progetti con
pompe di calore geotermiche
Scambio termico con il terreno,
47  Più economiche quando:
Edificio commerciale
Ing Felicetto MASSA
 E’ richiesto sia il riscaldamento che il raffrescamento
 Sussistono forti variazioni stagionali di temperatura
 Sono installazioni in nuove costruzioni o retrofit
impianti di climatizzazione
 Per il riscaldamento: bassi costi di energia elettrica
con alti costi di gasolio e/o gas naturale Installazione di p.d.c. geotermica
 Per il raffrescamento: alti costi di energia elettrica ed
alte tariffe elettriche nelle ore di punta
 Disponibilità di tecnologie di trivellazione e di
scavo
 Variabilità del costo del sistema di scambio
termico con il terreno
 Fattibilità economica da valutare anche in
base all’applicazione dell’utente finale
Foto: Craig Miller Productions and DOE (NREL PIX)

48. Esempi: Australia, Germania e Svizzera
Installazioni in edifici residenziali
48  Case con grandi volumetrie
Ing Felicetto MASSA
 Costo iniziale più elevato
 Ammortamento più lungo
dei sistemi tradizionali
 Benefici ambientali e di
comfort
 Gli incentivi delle società elettriche
di distribuzione possono costituire
un fattore importante

49. Esempi: GB e Stati Uniti
Impianti in siti commerciali
49  Tempi corti di ammortamento (< 5 anni)
Ing Felicetto MASSA
 Possibili problemi per disponibilità di terreno
 Minor utilizzo di spazi interni
 Controlli semplici e distribuiti
 Ridotto rischio di atti vandalici
 Consumi ridotti durante la tariffa elettrica di picco
 Riscaldamento di integrazione non necessario

50. Pompe di calore e industria
Il 30-40% dei consumi energetici finali dei paesi
50
Ing Felicetto MASSA
sviluppati sono legati all’industria:
 quasi il 70-80% dei consumi energetici industriali è
calore di processo;
 più del 60% del calore nell’industria è a livelli termici
inferiori a 300°C; tra il 20-30% del calore è invece
con temperature inferiori ai 150°C;
Tecnologia particolarmente adatta al recupero termico
del calore scartato da processi industriali è la pompa di
calore;

51. Impianti in edifici pubblici
51
 Tempi di ammortamento più lunghi
Ing Felicetto MASSA accettati
 Più aperti a sistemi innovativi
 Carichi termici e frigoriferi
simultanei

52. Progettazione di un edificio scolastico
Dati Geometrici Edificio
ottimizzato
52
Ing Felicetto MASSA
Superficie 4055,90
esterna (m2)
Volume lordo(m3) 14.096,00
S/V(m-1) 0,288

53. CASO DI STUDIO
Fabbisogno energetico annuo Il fabbisogno energetico annuo per un
edificio di questa tipologia è pari a 82.368 kWh
53
Ing Felicetto MASSA Costi di alimentazione della caldaia Per calcolare il costo della
produzione di energia termica pari a 82.368 kWh
iniziamo con i costi unitari delle fonti:
Elettricità 0,17 /kWh
GPL al litro 0,80
Gasolio al litro 0,98
Metano m3 0,70
pertanto i costi annui di alimentazione caldaia sono pari a:
€ 11.880 caldaia gpl
€ 10.269 caldaia gasolio
€ 8.024 caldaia metano
mentre il costo di alimentazione della pompa di calore è di soli € 3.435

54. CASO DI STUDIO
Altri costi di esercizio delle caldaie tradizionali Per calcolare con precisione il
vantaggio economico di un impianto geotermico
dobbiamo tenere conto adi altri costi di esercizio degli impianti tradizionali
quali:
54
Ing Felicetto MASSA
Consumo di corrente della caldaia da 40 kW = 50 €
Manutenzione annua della caldaia 50 €
Spazzacamino 50 €
Estraendo calore dalla falda freatica il COP della pompa di calore è pari a 5,3
mentre da geotermia pura è pari 4,9. Il COP globale del sistema - che tiene
conto degli assorbimenti dei diversi apparati - è pari 4,8 e 4,3 rispettivamente.
Nei nostri calcoli abbiamo utilizzato un valore prudenziale del COP pari a 4

55. RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA
TECNICA
Per calcolare il risparmio ottenibile nei 20 anni di vita dell'impianto va
sottratto dal costo di alimentazione della caldaia (per ciascuna fonte
energetica) il costo di azionamento della pompa di calore.
55 Per tenere conto della crescita dei prezzi, senza per questo complicare
Ing Felicetto MASSA
eccessivamente i calcoli, abbiamo suddiviso i ventanni di esercizio
dell'impianto in quattro quinquenni. Per ciascuno è calcolato il risparmio
specifico determinato dalla dinamica dei prezzi assunta pari al 2% per ogni
fonte (GPL, gasolio, metano, energia elettrica).
Abbiamo poi calcolato il risparmio medio e moltiplicato per cinque anni al
fine di calcolare il risparmio totale di ciascun quinquennio.
Prendiamo ad esempio la prima colonna della tabella seguente , relativa ai
primi cinque anni di vita dell'impianto:
riprendendo i risultati del calcolo del costo di alimentazione della caldaia -
vedi appena più sopra - e sottraendo il costo di alimentazione della pompa di
calore otteniamo i valori riportati nella prima colonna.

56. RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA
TECNICA
Infatti:
€ 11.880 - 3.435 = 8.445 utilizzando una caldaia gpl
56 € 10.269 - 3.435 = 6.834 utilizzando una caldaia gasolio
Ing Felicetto MASSA
€ 8.024 - 3.435 = 4.589 utilizzando una caldaia metano
Dopo aver moltiplicato la media di questi tre valori per 5 anni
abbiamo aggiunto gli altri costi di esercizio pari a € 100 per anno,
aumentati del 20% ad ogni quinquennio.
La base è pari a € 100 in luogo dei 150 totali in quanto anche
l'impianto geotermico necessita di un intervento di verifica annuale
del costo di € 50.

57. RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA
TECNICA
57
Ing Felicetto MASSA
Ovviamente i risparmi ottenibili con
l'installazione di un impianto geotermico - la cui
pompa di calore è azionata elettricamente -
crescono all'aumentare del tasso medio di
crescita dei costi delle fonti energetiche.
Mentre nell'esempio qui sopra abbiamo
considerato una crescita media del 2% annuo, la
tabella qui accanto mostra la relazione tra tasso
di crescita dei costi e risparmi ottenibili,
calcolati con la stessa metodologia utilizzata
nell'esempio precedente e per lo stesso
impianto di 82.368 kWh/anno

58. INVESTIMENTI ED ONERI FIGURATIVI
Dobbiamo ora confrontare i risparmi ottenibili con l'investimento richiesto,
oneri finanziari ed altri fattori necessari a rendere precisa e realistica l'analisi
economica dell'impianto geotermico.
58 Prezzo - inclusa perforazione - della pompa di calore modello S37 della IDM
Ing Felicetto MASSA
(ditta tedesca leader europeo del settore) è pari a € 55.803
Lavori civili accessori quali la nuova sistemazione del giardino rovinato dalla
perforatrice € 1.000
Costi burocratici per autorizzazione comunale € 500
Un intervento all'anno di controllo e manutenzione dell'impianto per 20 anni
a € 50 cada per i primi 5 anni e crescita del 20% ogni quinquennio, per un
totale pari a € 1.340
Totale investimento e manutenzione = € 58.643

59. EXTRA INVESTIMENTO E MANUTENZIONE
Extra investimento e manutenzione
Per calcolare quanto devo 'spendere' in più, rispetto ad una
59 caldaia tradizionale, per installare un impianto geotermico va
Ing Felicetto MASSA
sottratto il costo di acquisto e installazione di un impianto
tradizionale di pari potenza ovvero:
€ 4.000 macchinari
€ 3.000 approntamento locale caldaia e allacciamenti
€ 1.000 serbatoio carburante
€ 2.000 canna fumaria
ricavando che l'investimento maggiore richiesto per
l'installazione e l'esercizio di un impianto geotermico rispetto ad
uno tradizionale è pari a:
€ 58.643 - 9.000= € 47.643

60. ONERI FINANZIARI FIGURATIVI
Per avere un valutazione precisa della convenienza dell'investimento, su un
orrizonte temporale di 20 anni, ovvero per sapere quanto effettivamente guadagno
con un investimento in tecnologie geotermiche, dobbiamo confrontarlo con un
investimento finanziario standard.
60 Per valutare il guadagno effettivo dobbiamo allora sottrarre dal risparmio della
Ing Felicetto MASSA bolletta energetica il mancato guadagno di un investimento alternativo a basso
coefficiente di rischio. Uno strumento standard di gestione del risparmio a basso
rischio è in grado di offrire un rendimento annuo lordo del 2,5% da cui va dedotto
il 20% di tasse.
Tale confronto va fatto sul maggior costo - macchinari e consumi - di un impianto
geotermico rispetto ad un impianto tradizionale.
La domanda cui vogliamo rispondere è infatti:
quanto conviene spendere di più in un impianto geotermico rispetto ad impianto
tradizionale?
Dunque la remunerazione del capitale, corrispondente agli extra-costi
dell'impianto geotermico ammonta a:
47.643 € capitale
x 0.025 rendimento del 2,5% annuo
x 0.80 meno 20% di tasse
x 20 anni
Totale = € 19.049

61. GUADAGNO 20 ANNI DI ESERCIZIO
Guadagno netto in 20 anni di esercizio
€ 156.728 Risparmio totale (energia e manutenzione)
61 € 47.643 Extra investimento e manutenzione
Ing Felicetto MASSA
€ 19.049 Oneri finanziari figurativi
=€ 92.828 Guadagno totale
Simple Payback
47643/4589 (Rispetto al metano)= 10 anni

62. INCENTIVI
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Ing Felicetto MASSA

63. INCENTIVI
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64. INCENTIVI
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65. INCENTIVI
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66. INCENTIVI :PRESTAZIONI
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Ing Felicetto MASSA

67. FAQ 35: Sito ENEA
35. D - Voglio installare in casa mia un condizionatore con funzione anche di
pompa di calore. Posso accedere alle detrazioni fiscali di
cui al decreto del 19 febbraio 2007?
R - L'intervento dal 1/1/2008 è agevolato dall'art. 1 c. 5 del citato "decreto
67 edifici" che ammette a detrazione la "sostituzione" di impianti di climatizzazione
Ing Felicetto MASSA invernale con impianti dotati di pompe di calore ad alta efficienza e con impianti
geotermici a bassaentalpia con contestuale messa a punto ed equilibratura del
sistema di distribuzione del calore. Il predetto articolo non precisa tuttavia se la
sostituzione debba essere totale o anche solo parziale ma la risoluzione 458/E
del 1° dicembre 2008 dell'Agenzia delle Entrate, basandosi sulla mancanza di un
'esplicita citazione della parola "parziale" sul testo dell'art. 1 c. 5 del decreto, ha
interpretato che il beneficio si intende limitato alla sola sostituzione integrale di
impianti di climatizzazione invernale con pompe di calore ad alta efficienza,
purché ovviamente la pompa di calore abbia prestazioni non inferiori a quelle
prescritte dall'allegato I al D.M. 6/8/09. Viene così esclusa - secondo l'AdE - la
possibilità di sostituire solo parzialmente un impianto termico esistente
con un impianto a pompa di calore al contrario di quanto invece può avvenire
se l'impianto preesistente viene sostituito parzialmente con una caldaia a
condensazione.

68. FAQ 37: Sito ENEA
D - Sto ristrutturando un immobile rurale precedentemente non accatastato e
riscaldato solo con un caminetto e una stufa a legna.
Posso fruire delle detrazioni se metto infissi a norma e installo una caldaia a
condensazione?
68 R - Si ritiene che non sia possibile perché un edificio, per fruire delle detrazioni,
Ing Felicetto MASSA deve essere esistente e avere un impianto di riscaldamento funzionante. Un
edificio si considera esistente se risulta accatastato o se almeno è stata
presentata domanda di accatastamento e se viene pagata l'ICI, se dovuta.
Inoltre si ritiene che un impianto di riscaldamento, per essere considerato tale,
debba rispondere alla definizione di cui al punto 14 dell'allegato A al D. Lgs.
192/05, reperibile sul nostro sito e che qui si riporta integralmente: "Impianto
termico è un impianto tecnologico destinato alla climatizzazione estiva ed
invernale degli ambienti con o senza produzione di acqua calda per usi igienici
e sanitari o alla sola produzione centralizzata di acqua calda per gli stessi usi,
comprendente eventuali sistemi di produzione, distribuzione e utilizzazione del
calore nonché gli organi di regolazione e di
controllo; sono compresi negli impianti termici gli impianti individuali di
riscaldamento, mentre non sono considerati impianti termici apparecchi quali:
stufe, caminetti, apparecchi per il riscaldamento localizzato ad energia radiante;
tali apparecchi, se fissi, sono tuttavia assimilati agli impianti termici quando la
somma delle potenze nominali del focolare degli apparecchi al servizio della
singola unità immobiliare è maggiore o uguale a 15 kW."

69. NORMATIVA D.Lgs. 11 Febbraio 2010 N. 22
 l provvedimento “Riassetto della normativa in materia di
ricerca e coltivazione delle risorse geotermica”, adottato
69
Ing Felicetto MASSA
su proposta del ministro dello Sviluppo economico, Claudio
Scajola, di concerto con il ministro per l’Ambiente, Stefania
Prestigiacomo, recepisce gli indirizzi formulati dalla
Conferenza delle Regioni. Il suo obiettivo è semplificare le
regole per ottenere le autorizzazioni in questo settore, in
modo da rendere più facile l'attuazione di progetti per lo
sfruttamento della geotermia a fini energetici. Il calore del
sottosuolo rappresenta infatti una risorsa preziosa di cui
dispongono diverse regioni italiane, tra cui Lombardia,
Veneto, Emilia Romagna, Toscana, Lazio, Campania,
Calabria, Sicilia.

70. IL POTENZIALE DELLA GEOTERMIA
Il potenziale della geotermia
“Questa energia, di cui l’Italia è ricca, con tale provvedimento verrà
70 utilizzata maggiormente non solo per la produzione di elettricità, ma
Ing Felicetto MASSA anche come fonte diretta di calore per il riscaldamento”, ha detto Scajola
ricordando che “la geotermia, fonte rinnovabile seconda in Italia solo
all’energia idroelettrica, ha un grande potenziale di sviluppo e consentirà
di raggiungere più facilmente l’obiettivo del 25% di energia prodotta da
fonti pulite”.
Attualmente con la geotermia si producono 5 miliardi di chilowattora
l’anno, sufficienti ai bisogni di elettricità di oltre un milione e mezzo
famiglie, corrispondenti a circa 6 milioni di persone. Oggi questa risorsa
rappresenta il 10% delle fonti rinnovabili italiane e si prevede che possa
così raddoppiare, contribuendo a ridurre la dipendenza energetica
nazionale dall’estero e a contenere le emissioni di gas serra.

71. Pompe di calore: energia rinnovabile
71  La Direttiva 2009/28/CE ha stabilito che le pompe di
Ing Felicetto MASSA
calore accoppiate a sorgenti termiche naturali (aria,
terreno, acqua di falda, acqua superficiale) sono
sistemi alimentati da fonti rinnovabili, per la quota
parte di energia che viene scambiata con la sorgente
stessa
SPF = Seasonal Performance Factor

72. NORMATIVA EUROPEA
72
Ing Felicetto MASSA

73. Conclusioni
 Le PDCG forniscono riscaldamento, raffreddamento ed
acqua calda
73
Ing Felicetto MASSA
 Il terreno attenua le variazioni di temperatura e permette
di ottenere rendimenti più elevati per le PDCG
 Il costo delle PDCG è più elevato ma i costi gestionali
sono inferiori
 Le zone che necessitano sia di caldo che di freddo sono le più
promettenti
 Ricorrendo alla geotermia si può ricavare dal sottosuolo il 75% del o
fabbisogno di calore a basso costo. E tutto ciò con tempi di
ammortamento inferiori a 7 anni e con emissioni di CO2 fino al 75%
inferiori rispetto ai sistemi a combustibili tradizionali.

74. CONCLUSIONI : EMISSIONI E NORME
ANTINCENDIO
I moderni impianti geotermici offrono come
si è visto svariate e interessanti caratteristiche
74 per l’utente finale, soprattutto efficienza energetica,
Ing Felicetto MASSA silenziosità, pulizia con assenza di emissioni, nessun vincolo
per quanto riguarda provvedimenti antincendio
ecc. E’ importante però che essi vengano scelti con
competenza, sia per le pompe di calore, sia per le trivellazioni
e l’installazione delle sonde geotermiche e, non ultimo, per i
terminali d’ambiente e i loro sistemi di regolazione.

75. CONCLUSIONI: INDUSTRIALI
• Le pompe di calore rappresentano una soluzione efficiente in
grado di garantire risparmio energetico e riduzione dei costi sia
nelle applicazioni del terziario sia nella applicazioni industriali
75 • Le pompe di calore geotermiche in particolare rappresentano la
tecnologia in grado di garantire le migliori prestazioni energetiche
Ing Felicetto MASSA
in assoluto
• Nell’ambito industriale l’utilizzo dei reflui termici abbinato alle
pompe di calore può consentire grande efficienza e risolvere
problemi tecnici
• La ricerca deve affiancare l’industria sia nello sviluppo di nuovi
prodotti sia nella definizione di soluzioni tecniche ottimale per
specifiche situazioni

76. GRAZIE PER L’ATTENZIONE
76
Ing Felicetto MASSA
f.massa@unicas.it