Sistema di protezione per sonde geotermiche verticali

L’invenzione consiste in una innovativa modalità di inserimento delle Sonde Geotermiche Verticali nel terreno, che garantisce un valido supporto ai progettisti, agli installatori di Sonde e agli utilizzatori finali in termini di miglioramento dell’affidabilità.

Titolo brevetto Sistema di protezione per sonde geotermiche verticali
Area Ingegneria meccanica, civile e ambientale
Titolarità Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Inventori Francesco Tinti, Sara Focaccia
Ambito territoriale di tutela Italia, Olanda, Germania
Stato Disponibile per accordi di licenza
Keywords Sonde geotermiche verticali, anticongelante, conducibilità termica, bassa entalpia, efficienza energetica, convezione naturale indotta.
Depositato il 24/04/2012

Il contesto di riferimento è quello della geotermia a bassa temperatura per la climatizzazione degli edifici tramite l’utilizzo di sistemi a circuito chiuso, detti Sonde Geotermiche Verticali. Tali sistemi permettono di estrarre energia termica dal terreno, senza scambio di fluidi, utilizzando il fenomeno della conduzione termica. Nonostante le grosse potenzialità offerte da tali sistemi, il mercato di riferimento sta incontrando barriere allo sviluppo, di carattere tecnico, economico / finanziario e assicurativo, che ne hanno rallentato la piena e completa diffusione. Tali difficoltà sono in gran parte dovute alla impossibilità di revisione o sostituzione delle Sonde una volta posizionate all’interno del terreno. Questo implica alti costi assicurativi del sistema geotermico e, nel caso di rottura, elevati costi di sostituzione.

Il sistema tradizionale, di inserimento delle Sonde Geotermiche Verticali nel terreno, prevede la perforazione del terreno, l’inserimento diretto della Sonda nel terreno, la cementazione e il collegamento al sistema di climatizzazione; la Sonda, una volta installata, risulta quindi inamovibile. La tecnologia qui brevettata prevede invece l’inserimento e la cementazione di un innovativo Sistema di Protezione, all’interno del quale è racchiusa la Sonda, immersa in liquido termovettore che non abbassa la resa termica del sistema, ma anzi la incrementa in seguito all’innesco di fenomeni di convezione naturale indotta. Gli studi del modello termico su un prototipo in piccola scala dimostrano che lo scambio termico e la capacità di estrazione di energia dal sottosuolo risultano potenziati. Al contempo, grazie all’introduzione del Sistema di Protezione, la Sonda può essere rimossa, ad esempio per sostituzioni in casi di rottura, per controlli di buon funzionamento e per dimensionamenti sulla base dei fabbisogni energetici.

Il sistema brevettato garantisce vantaggi sotto diversi punti di vista:

  • Installazione: riduzione dei costi di installazione, grazie alla minore quantità di miscela cementizia da iniettare; calo dei rischi di rottura della Sonda nella fase di discesa; miglioramento del controllo della verticalità della Sonda.
  • Efficienza energetica: miglioramento della quota di energia termica estratta dal terreno; miglioramento dell’efficienza di funzionamento del sistema a temperature poco idonee alle pompe di calore.
  • Affidabilità: possibilità di sostituzione della Sonda senza ulteriore perforazione; possibilità di effettuare controlli e manutenzioni sulla Sonda; maggiori garanzie di funzionamento e maggiori possibilità di ottenere coperture assicurative; abbassamento del rischio di rottura per congelamento durante il funzionamento in climi rigidi.
  • Ambientale: migliore grado di protezione ambientale grazie alla diminuzione dei rischi di versamento in falda del fluido termovettore presente nella Sonda.

Francesco Tinti, Sara Focaccia, Alberto Barbaresi: "PERFORMANCE COMPARISON BETWEEN A TYPICAL VERY SHALLOW AND AN INNOVATIVE CONFIGURATION OF GROUND HEAT EXCHANGERS" che sarà presentato all'European Geothermal Congress che si terra ad L'Aia(NL) a Giugno 2019.

 

Francesco Tinti, Sara Focaccia, Alberto Barbaresi, Emanuele Mandanici:  "Una nuova configurazione di sistema geotermico superficiale, per massimizzare il potenziale di stoccaggio di calore nel sottosuolo" presentata a Geofluid (Piacenza) ad Ottobre 2018.

 

Sara Focaccia, Francesco Tinti: "An innovative Borehole Heat Exchanger configuration with improved heat transfer"  pubblicato su  Geothermics nel 2013.