Cartografia delle risorse geotermiche a bassa entalpia. L`esempio di

Cartografia delle risorse geotermiche a bassa entalpia.
L’esempio di Parma
Mapping of low enthalpy geothermal resources.
The example of Parma
Gianmarco Di Dio
Servizio Tecnico di Bacino Affluenti Po
Fabio Carlo Molinari
Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli
FINALITÀ:
Creazione di mappe tematiche per la zonazione del territorio in base alla
sostenibilità degli impianti di scambio termico con il sottosuolo.
Per il raggiungimento di questo obiettivo sarà elaborato un modello
matematico di flusso e di trasporto di calore in 3D, in regime stazionario,
nell’area urbana di Parma.
Gli elaborati cartografici
costituiranno strumenti
operativi per gli
operatori del settore, sia
pubblici che privati.
METODOLOGIA DI LAVORO:
IL MODELLO MATEMATICO SIMULERA’ LA FORMAZIONE DEL PENNACCHIO TERMICO
NELLE ACQUE SOTTERRANEE E NEI TERRENI CAUSATO DELL’UTILIZZO DI IMPIANTI
GEOTERMICI A POMPA DI CALORE SIA DI TIPO “OPEN” CHE “CLOSED” LOOP.
TIPOLOGIE DI IMPIANTI:
SARANNO PRESI IN CONSIDERAZIONE:
I) IMPIANTI DI TAGLIA MEDIA (CIRCA 50-60 KWt.)
II) IMPIANTI DI TAGLIA SUPERIORE (200 -400 KWt).
IL SOFTWARE CHE VERRA’
UTILIZZATO E’ IL CODICE DI
CALCOLO AGLI ELEMENTI
FINITI “FEFLOW 6” (WASY).
METODOLOGIA DI LAVORO:
SU OGNI SINGOLO COMPLESSO ACQUIFERO VERRANNO SIMULATE DIVERSE
CONDIZIONI DI ESERCIZIO , SIA DI IMPIANTI “OPEN” CHE “CLOSED” LOOP.
PRIMA DELLE SIMULAZIONI DOVRANNO ESSERE STABILITI DEI VINCOLI DI
ACCETTABILITA’ IDROGEOLOGICA. I PRINCIPALI SONO:
I) LA VARIAZIONE MASSIMA DI TEMPERATURA TRA ESTRAZIONE E REIMMISSIONE.
II) LA DISTANZA MASSIMA, RISPETTO AI PUNTI DI PERTURBAZIONE, CHE SI RITENGA
ACCETTABILE PER UNA DETERMINATA VARIAZIONE TERMICA.
RISULTATI ATTESI
L’IMPATTO AMBIENTALE E L’EFFICIENZA DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI DIPENDONO
SOPRATTUTTO DALLA DENSITA’ DEGLI IMPIANTI STESSI SU CERTE PORZIONI DEL TERRITORIO
URBANO . LE SIMULAZIONI DEL MODELLO PERMETTERANNO DI ZONIZZARE IL TERRITORIO
SULLA BASE DELLA MASSIMA DENSITA’ ACCETTABILE DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI E SULLA BASE
DEI VINCOLI IDROGEOLOGICI ESISTENTI .
LE MAPPE SERVIRANNO SIA A STIMARE L’IMPATTO AMBIENTALE DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI, MA
ANCHE A TUTELARE L’EFFICIENZA DEGLI STESSI , AL FINE DI EVITARE POSSIBILI
CORTOCIRCUITAZIONI TERMICHE.
.
IL FENOMENO DELLA CORTOCIRCUITAZIONE TERMICA
Un aspetto fondamentale della sostenibilità nel tempo di un impianto geotermico è evitare fenomeni
di cortocircuitazione termica.
Sezione verticale e in pianta dello schema di un doppietto pozzi
Sezione verticale e in pianta dello schema di un doppietto pozzi
geotermico senza interferenza termica (tratto da Banks, 2009). geotermico con potenziale interferenza termica (tratto da Banks, 2009).
INQUADRAMENTO GEOMORFOLOGICO
LA PORZIONE DI TERRITORIO STUDIATA
COMPRENDE SETTORI DELL’ALTA E MEDIA
PIANURA PARMENSE.
LE QUOTE MAGGIORI SI RAGGIUNGONO NEL
SETTORE MERIDIONALE CON CIRCA 75 m s.l..m
MENTRE VERSO NORD LA SUPERFICIE
DEGRADA FINO A QUOTE DI CIRCA 40 m.s.l.m.
L’INTERA SUPERFICIE RIDULTA DRENATA
DAL T. PARMA E DAL T. BAGANZA .
INQUADRAMENTO GEOLOGICO
LE UNITA’ GEOLOGICHE DI SUPERFICIE
APPARTENGONO AL SINTEMA EMILIANOROMAGNOLO SUPERIORE (AES) .
IL SUBSINTEMA AFFIORANTE E’ QUELLO DI
RAVENNA (AES8) INCISO DALL’UNITA’ DI
MODENA (AES8a). QUESTE UNITA’
GEOLOGICHE SONO CARATTERIZZATE DA
DEPOSITI ALLUVIONALI DI CONOIDE E DI
CANALE FLUVIALE PREVALENTEMENTE
GROSSOLANI.
MODELLO IDROSTRATIGRAFICO
Le ricerche condotte dalla Regione Emilia-Romagna in collaborazione con l’AGIP (RER-ENI/AGP,
1998), con l’implementazione della Banca Dati Stratigrafica del sottosuolo a livello locale, hanno
permesso la definizione dell’architettura dei depositi alluvionali, consentendone la suddivisione in unità
geologiche e idrostratigrafiche definite, con precisi significati anche in termini idrodinamici.
IL DOMINIO FISICO DEL MODELLO COMPRENDERA’ LO
STUDIO DEI COMPLESSI ACQUIFERI A0, A1 E A2
APPERTENENTI AL GRUPPO ACQUIFERO A . LA BASE
DEL MODELLO QUINDI COINCIDERA’ CON LA BASE
DEL COMPLESSO ACQUIFERO A2.
La scelta del dominio fisico è dovuta al fatto che
nel settore urbano i maggiori acquiferi sfruttati ,
soprattutto a scopo acqueddottistico, sono
appunto i Sistemi Acquiferi A1 e A2.
Nel settore di studio la base del Complesso
Acquifero A2 varia da circa 90 m fino a
raggiunge la profondità massima di circa 140
metri da p.c.
La maggior parte degli impianti geotermici già
realizzati ha profondità medie di circa 100 m
per le sonde e di circa 35 m per i pozzi e quindi
si prevede come quelli futuri difficilmente
supereranno profondità dell’ordine dei 150 m.
BANCA DATI GEOGNOSTICI E
RICOSTRUZIONE IDROSTRATIGRAFICA DEL SOTTOSUOLO
SEZIONI GEOLOGICHE E IDROSTRATIGRAFICHE
Le sezioni geologiche profonde interpretate in chiave
idrostratigrafica permetteranno la creazione di superfici
e di “layer” nel modello.
Le sezioni permettono inoltre di individuare i settori di
ricarica, amalgamazione e compartimentazione dei
diversi Complessi Acquiferi.
SUPERFICI PRINCIPALI DEL MODELLO
RICARICA
AMALGAMAZIONE
COMPARTIMENTAZIONE
BASE A0
BASE A1
BASE A2
SUPERFICIE BASALE DEL DOMINIO DEL MODELLO:
BASE DEL COMPLESSO ACQUIFERO “A2” COINCIDENTE CON LA BASE FISICA DELLA MODELLAZIONE MATEMATICA
PIEZOMETRIA DI RIFERIMENTO (tratta dal PSC del Comune di Parma)
NEGLI ULTIMI ANNI SONO STATI INSTALLATI NEL TERRITORIO URBANO DIVERSI IMPIANTI GEOTERMICI.
AD OGGI ALL’INTERNO DELL’AREA DI STUDIO SONO STATI AUTORIZZATI 5 IMPIANTI DI TIPO “OPEN LOOP” CHE
RAGGIUNGONO LA POTENZA COMPLESSIVA DI CIRCA 750 KWt ED HANNO UNA PROFONDITA’ MEDIA DEI POZZI DI
CIRCA 30-35 METRI.
GLI IMPIANTI AUTORIZZATI CON SCAMBIO TERMICO NEL SOTTOSUOLO (“CLOSED LOOP”) SONO 6 E RAGGIUNGONO
UNA POTENZA INSTALLATA COMPLESSIVA DI CIRCA 3500 KWt. LA PROFONDITA’ MEDIA DELLE SONDE GEOTERMICHE
E’ DI CIRCA 120-130 METRI.
IMPIANTI GEOTERMICI AUTORIZZATI E ZONE DI TUTELA DELLE
RISORSE IDRICHE SOTTERRANEE
ESEMPIO DI SEZIONE GEOLOGICA CON LA
PRESENZA DI IMPIANTI GEOTERMICI E LA
DELIMITAZIONE DELLE ZONE DI
PROTEZIONE PER I POZZI AD USO
ACQUEDOTTISTICO
ZONE PROTEZIONE
POZZI ACQUEDOTTISTICI
ZONE PROTEZIONE
POZZI ACQUEDOTTISTICI
LEGENDA
POZZI SONDE
ZONE PROTEZIONE
POZZI ACQUEDOTTISTICI
WORK IN PROGRESS……..
GRAZIE PER L’ATTENZIONE