Dimitra Rapti-Caputo

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
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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
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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)
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4
Impianto geotermico a bassa entalpia
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
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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
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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
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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)
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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
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9
Quanto calore trasmettere un terreno
e
come viene misurato?
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
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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
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11
conducibilità termica dei terreni
from Geological Survey of Emilia Romagna region
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
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12
qual è la potenza termica
estraibile
da un terreno?
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
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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
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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
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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
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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
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17
applicazione
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
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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
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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
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20
sonde geotermiche orizzontali
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
from Geological Survey of Emilia Romagna region
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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
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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
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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
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24
sonde geotermiche verticali
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
from Geological Survey of Emilia Romagna region
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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