Presentazione della proposta di Piano di Azione Locale della provincia di Ravenna Sala Consiglio della Provincia di Ravenna Il progetto pilota di Riolo Terme e le potenzialità della geotermia a bassa entalpia in provincia di Ravenna Giovedì 22 maggio 2014 www.ravenna2014.it Il progetto pilota di Riolo Terme e le potenzialità della geotermia a bassa entalpia in provincia di Ravenna dr. Dimitra Rapti-Caputo CFR UniFe, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra mail: [email protected] PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 2 definizione concetti base geotermia a bassa entalpia Geotermia: scienza che si occupa dello studio e dello sfruttamento del calore esistente all’interno della Terra. Entalpia: è una funzione di stato che esprime la quantità di energia che un sistema termodinamico può scambiare con l'ambiente. L’entalpia di un fluido che circola ed è contenuto nel serbatoio geotermico esprime il “valore” energetico sia del fluido che del serbatoio. PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 3 normativa nazionale D.Lgs 22/2010 Risorse geotermiche in funzione della temperatura alta entalpia (T>150°C) Utilizzo: produzione di energia elettrica media entalpia (90<T<150°C) bassa entalpia (T<90°C) produzione di energia elettrica, teleriscaldamento e usi diretti del calore PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA uso diretto del calore (riscaldamento e termalismo 30<T<90°C ) uso indiretto del calore ( mediante sonde geotermiche e pompe di calore) www.ravenna2014.it 4 Impianto geotermico a bassa entalpia PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 5 principi di funzionamento delle sonde geotermiche Italia: da 10 a 100 m di profondità, temperatura del sottosuolo costante fra 12 e 14°C PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 6 principi di funzionamento delle sonde geotermiche Italia: da 10 a 100 m di profondità, temperatura del sottosuolo costante fra 12 e 14°C PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 7 sistemi di sfruttamento della energia geotermica a bassa entalpia Sistemi a circuito chiuso Sonde orizzontali (1.2-3.0) Sonde verticali (10-250m) PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA Sistemi a circuito aperto Pali energetici (8-45m) www.ravenna2014.it 8 Normativa nazionale Censiti 57 impianti (verticali) 42 closed loop 15 open loop PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 9 Quanto calore trasmettere un terreno e come viene misurato? PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 10 Conducibilità termica dei terreni La conducibilità termica dei terreni dipende: dalle condizioni geologiche ed idrogeologiche del sito Classi litologiche Conducibilità termica (W/m, K) Alluvioni indistinte 0.46-0.65 Sabbie 0.47 Gessi 0.50 Limi prevalenti 0.55 dry condition Argille – argille varicolori 0.65 dry condition Argille e calcari 0.65-1.93 Arenarie e peliti 0.65-2.13 Ofiolite 1.86-3.00 Calcari e marne 1.93-2.12 Basalti 2.06 Gabbri 2.07 Marne 2.12 Arenarie 2.13 Unità caotiche 2.23 Graniti 3.27 from Geological Survey of Emilia Romagna region PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA saturated condition sabbieProfondità 0-30 metr Sabbie sand Profondità 0-60 metr Profondità 0-100 me Prevalenze litologiche (valori insaturi) limi Limi silt prevalenti Indistinc Alluvion ti alluvial indistint alluvial deposits i e 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Conducibilità W /mK) K) thermal conductivity ((W/m, termica la conducibilità termica è una misura dell'attitudine di un terreno a trasmettere il calore www.ravenna2014.it 11 conducibilità termica dei terreni from Geological Survey of Emilia Romagna region PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 12 qual è la potenza termica estraibile da un terreno? PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 13 capacità termica specifica dei terreni specific heat extraction underground general guideline values for 1800 h (W/m) for 2400 h (W/m) poor underground (dry sediment) with <1,5 W/m K) normal rocky underground and water satured sediment with = 1,5 - 3,0 W/m K 25 20 60 50 consolidated rock with high thermal conductivity, with > 3,0 W/m/K 84 70 gravel, sand,dry <25 <20 65 – 80 55 – 65 80-100 30 – 40 35 – 50 45 – 60 limestone (massive) 55 – 70 55 – 65 sandstone 65 – 80 55 – 70 siliceous magmatites (e.g. granite) 65 – 85 35 – 55 basic magmatites (e.g. basalt) 40 – 65 60 – 70 gneiss 70 – 85 80 – 100 gravel, sand, saturated water for strong groundwater flow in gravel and sand, for individual Individual rocks systems clay, loam, damp tabella delle potenze termiche estraibili in funzione: delle proprietà del terreno ore di funzionamento dell’impianto (es. norme VDI 4060) From VDI 4640 (German guideline for ground heat pumps and direct thermal use of the underground) PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 14 specific heat extraction capacità termica specifica underground for 1800 h (W/m) considerazioni general guideline values general guideline values poor underground (dry sediment) 25 20 with <1,5 W/m K) normal rocky underground and 60 50 specific heat extraction water satured sediment with = 1,5 - 3,0 W/m K underground for 1800 h for 2400 h (W/m) (W/m) 84 consolidated rock with high 70 thermal conductivity, with > 3,0 poor underground (dry sediment) 25 20 W/m/K with <1,5 W/m K) gravel, sand,dry <25 <20 normal rocky underground and 60 50 water satured sediment with = gravel, water 65 – 80 55 – 65 1,5 - 3,0sand, W/msaturated K for strong groundwater flow in consolidated rock with high gravel and sand, for individual thermal conductivity, with > 3,0 Individual rocks W/m/K systems clay, loam, damp gravel, sand,dry limestone (massive) gravel, sand, saturated water sandstone for strong groundwater flow in siliceous (e.g. granite) gravel andmagmatites sand, for individual Individual rocks systems basic magmatites clay, loam, damp (e.g. basalt) gneiss limestone (massive) PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DIsandstone RAVENNA From VDI 4640 (German guideline for ground heat underground) for 2400 h (W/m) 80-100 84 3070 –80 40- 100 35 – 50 <25 55 – 70 65 – 80 65 – 80 80-100 65 – 85 45 – 60 <20 55 – 65 55 – 65 55 – 70 30 – 40 35 – 55 40 35 – 65 50 60 45 – 70 60 70 – 70 85 55 80 55––100 65 pumps and of –the 65direct – 80 thermal use55 70 www.ravenna2014.it 15 capacità termica specifica specific heat extraction underground for 1800 h for 2400 h (W/m) considerazioni (W/m) general guideline values general guideline values poor underground (dry sediment) 25 20 with <1,5 W/m K) normal rocky underground and 60 50 specific heat extraction water satured sediment with = 1,5 - 3,0 W/m K underground for 1800 h for 2400 h (W/m) (W/m) 84 consolidated rock with high 70 thermal conductivity, with > 3,0 poor underground (dry sediment) 25 20 W/m/K with <1,5 W/m K) gravel, sand,dry <25 <20 normal rocky underground and 60 50 water satured sediment with = gravel, water 65 – 80 55 – 65 1,5 - 3,0sand, W/msaturated K for strong groundwater flow in consolidated rock with high gravel and sand, for individual thermal conductivity, with > 3,0 Individual rocks systems W/m/K clay, loam, damp gravel, sand,dry limestone (massive) gravel, sand, saturated water sandstone for strong groundwater flow in siliceous (e.g. granite) gravel andmagmatites sand, for individual Individual rocks systems basic loam, magmatites clay, damp (e.g. basalt) PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI gneiss limestone (massive) PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA 30 – 40 80-100 84 80 -70100 35 – 50 <25 55 – 70 65 – 80 65 – 80 80-100 65 – 85 45 – 60 <20 55 – 65 55 – 65 55 – 70 30 – 40 35 – 55 40 – 50 65 35 60 – 60 70 45 70 55 – 85 70 80 55––100 65 From VDI 4640 (German guideline for ground heat pumps and of –the sandstone 65direct – 80 thermal use55 70 www.ravenna2014.it 16 esempio: calcolo conducibilità termica Calcolo della conducibilità termica pesata per lo spessore degli strati PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 17 applicazione PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 18 Mappa litologica sand silt-clay sand-clay Clay-silt Sistema Emiliano-Romagnolo from Geological Survey of Emilia Romagna region PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 19 sistemi acquiferi from Geological Survey of Emilia Romagna region from Geological Survey of Emilia Romagna region PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 20 sonde geotermiche orizzontali PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region www.ravenna2014.it 21 sonde geotermiche orizzontali profondità: 1.2 - 3.0 metri dal piano campagna PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region sonde geotermiche orizzontali: configurazioni www.ravenna2014.it 22 Conducibilità termica dei terreni (0-3m) Geothermy data: based on database of Servizio Geologico, Sismico e dei suoli della Regione Emilia Romagna e CGT SpinOff s.r.l. dell’Università degli Study di Siena, permission: PG.2013.0042957 del 15/027/2013 PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region www.ravenna2014.it 23 Capacità termica specifica dei terreni 0-3 m 0-3 m: 1800 h/year, in W/m PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region 0-3 m: 2400 h/year, in W/m www.ravenna2014.it 24 sonde geotermiche verticali PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region www.ravenna2014.it 25 Capacità termica specifica dei terreni (0-30m) 0-30 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in W PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region 0-30 m: specific heat abstraction capacities for 2400 h/year, in W www.ravenna2014.it 26 Capacità termica dei terreni (0-60m) 0-60 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in W PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region 0-60 m: specific heat abstraction capacities for 2400 h/year, in W www.ravenna2014.it 27 Capacità termica dei terreni (0-100m) 0-100 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in W PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region 0-100 m: specific heat abstraction capacities for 2400 h/year, in W www.ravenna2014.it 28 Mappe capacità termica specifica: confronto 30m Maggiori profondità 0-60 m: specific heatcapacità abstraction Aumento capacities for 1800 h/year, in W 1500 termica 60m 0-100 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in1350 W 100m 6500 3000 6000 5500 3600 3300 www.ravenna2014.it Natural parks and protected areas aree escluse aree d’interesse archeologico spring Natural cativities Areas vulnerable to sea storm Rr=1 year Areas vulnerable to sea storm Tr=10 years Areas vulnerable to sea storm Tr=100 years years www.ravenna2014.it Il sito pilota di Riolo Terme Clays Formation (upper Pliocene - Calabriano) Test site alluvial plain deposits (upper Pleistocene – Olocene) DRC12 PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA (from: google earth) www.ravenna2014.it 31 Il sito pilota di Riolo Terme Istituto Alberghiero IPSSAR "P. Artusi Bocciofila Riolese DRC12 Cantiere PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 32 Perforazioni – sensori - sonde geotermiche Temperature sensor zoom DRC_13 Geothermal probes PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region Temperature sensor Temperature sensor 3 m piezometer www.ravenna2014.it 33 Stratigrafia Conducibilità termica dei terreni 1.64 W/m,K; (resistenza termica, rb 0.10 K/(W/m). Riolo Terme metri da 0 2 4 5 8 10 12 18 20 22 descrizione litologica a 2 4 5 8 10 12 18 20 22 100 argilla color marron con poca sabbia argilla color marron con poca sabbia argilla color marron sabbiosa sabbia argillosa (color marron) con presenza di ciottoli argilla (color marron) sabbiosa con presenza di pochi ciottoli argilla grigia con presenza di pochi ciottoli argilla color grigio chiaro argilla color grigio chiaro argilla color grigio scuro argilla color grigio scuro potenziale acquifero prove Lefranc da metri a metri durata (min) SI* 9.3 10 57 19 20 60 59 79.5 60 80 70 142 * non acqua a causa della presenza di un tunnel drenante distante 10-15 m dal pozzo DRC12 PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region www.ravenna2014.it 34 installazione due sonde geotermiche verticali a doppio U Perforazione 100 m Tubo inserimento miscela cementizia sonde geotermiche Sonde geotermiche Polietilene PE 100 - Pn16 diametro: 32 mm Fluido scambiatore: acqua pura* Catena termica * PTCP, all'art. 5.4 della provincia di Ravenna, nei settori di ricarica degli acquiferi è vietato ‘l’utilizzo di fluidi scambiatori di calore diversi dall’acqua utilizzati nelle pompe di calore/sonde geotermiche al fine del raffreddamento/ riscaldamento’ DRC12 DRC12 PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region www.ravenna2014.it 35 Sensori di temperatura catena termica Monitoraggio delle variazioni della temperatura con la profondità Frequenza: 1 misura/ora 100 m Profondità (m dal p.c.) PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA from Geological Survey of Emilia Romagna region 4 29 54 97 30 m Profondità (m dal p.c.) 2 4* 10 www.ravenna2014.it 29* 36 DRC12 DRC12 Sensori di temperatura DRC_ 30 25 temperature (°C) Temperature sensor depth: 30 m 2m 4m 10 m 29 m influence of GRTest 20 15 10 5 dec-12* jan-13 feb-13 mar-13 apr-13 may-13 jun-13 jul-13 aug-13 sept-13 oct-13 nov-13 dec-13 jan-14 feb-14 www.ravenna2014.it from Geological Survey of Emilia Romagna region DRC12 Sensori di temperatura 3m 4m 29 m 54 m 79 m temperature (°C) zoom Temperature sensor depth: 100 m Temperature sensor 23 DRC_13 Temperature sensor 25 21 19 piezometer influence of GRTest 17 15 13 11 dec-12* jan-13 feb-13 mar-13 apr-13 may-13 jun-13 jul-13 aug-13 sept-13 oct-13 nov-13 dec-13 jan-14 feb-14 Geothermal probes DRC_13 www.ravenna2014.it sonde geotermiche verticali Ringraziamenti: R. Pignone, L. Martelli, F. Molinari, A. Martini, M. Pattueli, M.T. De Nardo, L. Perini, M. Pizziolo del Servizio Geologico della Regione Emilia Romagna Dott. Cesari, GEO-NET Srl Geothermy data: based on database of Servizio Geologico, Sismico e dei suoli della Regione Emilia Romagna e CGT SpinOff s.r.l. dell’Università degli Study di Siena, permission: PG.2013.0042957 del 15/027/2013 PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 39 Project partners Local and regional authorities: City of Warsaw (PL) (Lead Partner) City of Klagenfurt (AT) Expert institutions: Energy conservation foundation (PL) Ecopower Stock Exchange Salzburg (AT) Research Studios Austria (AT) Province of Ravenna (IT) Local Agenda 21 for Dresden (DE) Province of Turin (IT) Environment Park Turin (IT) www.ravenna2014.it 40 Il progetto pilota di Riolo Terme e le potenzialità della geotermia a bassa entalpia in provincia di Ravenna dr. Dimitra Rapti-Caputo CFR UniFe, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra mail: [email protected] PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA PROVINCIA DI RAVENNA www.ravenna2014.it 41
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