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Geotermia: il primo concio energetico Made in Italy

Come è fatto il primo "Concio energetico" italiano, che si chiama ENERTUN ed è stato brevettato dal Politecnico di Torino

Schema del funzionamento di una galleria energetica. Il rivestimento in conci prefabbricati scambia calore con il terreno e con l’aiuto di una pompa di calore lo trasferisce all’edificio soprastante
Schema del funzionamento di una galleria energetica. Il rivestimento in conci prefabbricati scambia calore con il terreno e con l’aiuto di una pompa di calore lo trasferisce all’edificio soprastante
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La geotermia è un principio che sfrutta il calore naturale della Terra per ottenere energia termica che può essere impiegata per uso domestico. In poche parole, si tratta di utilizzare il calore naturalmente prodotto dal nucleo del nostro pianeta, che si diffonde anche a poche decine di metri sotto la superficie.

Leggi anche: Geotermia e ambente gli impatti principali di un impianto

Lo scorso 15 novembre è stato presentato a Torino un brevetto pensato, realizzato e firmato dal Politecnico di Torino: un concio energetico in grado con una funzione ambivalente, da un lato condotto per il passaggio della futura metropolitana torinese e al contempo fornire calore in inverno e raffrescare in estate.

Di fatto si tratta di impiegare un elemento che fa già parte del costruito, il cosiddetto “concio”, la cui struttura è in calcestruzzo armato e che, nel progetto del Politecnico, diventa “energetico”, cioè viene integrato con tubi contenenti un fluido che scambiano il calore con il terreno circostante e lo può trasportare in superficie.
Il primo “concio energetico” italiano si chiama ENERTUN ed è stato brevettato dal Politecnico di Torino. Il concio è stato installato a scopo sperimentale nella tratta Lingotto-Bengasi della linea 1 della metropolitana di Torino in fase di costruzione.

Fotografia dei conci energetici installati in galleria confrontata con una foto termica dalla quale si vedono chiaramente le temperature nella serpentina che trasporta il fluido termovettore

Fotografia dei conci energetici installati in galleria confrontata con una foto termica dalla quale si vedono chiaramente le temperature nella serpentina che trasporta il fluido termovettore

Scheda tecnica del Concio ENERTUN

Materiale Calcestruzzo Armato ma può esso può essere realizzato in materiale metallico o in qualsiasi altro materiale avente caratteristiche meccaniche adatte allo scopo e a massimizzare lo scambio termico
Geometria Spessore compreso tra 30 e 50 cm, anche se questa dimensione dipende dalle condizioni geotecniche del terreno e dalle caratteristiche geometriche della galleria.
La rete di tubi è in grado di resistere ad alte pressioni e temperature nonché alla corrosione. Il diametro esterno dei tubi è variabile tra 15 e 35 mm e lo spessore tra 1,5 e 3 mm. La rete di tubi è posizionata a una distanza variabile tra 5 e 15 cm dalla superficie dell’estradosso esterno oppure dalla superficie dell’intradosso interno. I tratti lineari della rete di tubi sono mutuamente spaziati di un intervallo variabile tra 20 e 40 cm.
Stratigrafia Al proprio interno ha una o due reti di tubi in grado di trasportare un fluido termovettore (preferibilmente glicole propilenico miscelato con acqua, in grado di lavorare anche a temperature inferiori a -20 °C). I tratti lineari della rete di tubi, variabili da tre e sette, sono diretti nella direzione di sviluppo principale dell’elemento strutturale.
Posizione del conci rispetto alle tubazioni GROUND: estradosso, dove il rivestimento consente lo scambio termico con il terreno. Esso consente un miglioramento nell’efficienza dello scambio termico tra concio e terreno rispetto alle soluzioni note, compreso tra il 5 e il 10%, a parità di materiale impiegato e nel caso in cui la galleria sia realizzata con asse perpendicolare alle linee di flusso dell’acqua presente nel sottosuolo. La quantificazione dei miglioramenti introdotti è avvenuta mediante analisi numeriche ad elementi finiti di tipo accoppiato termo-idraulico. I modelli hanno consentito di simulare il funzionamento di un anello di rivestimento attivato in condizioni estive e invernali. La differenza tra la temperatura del fluido termovettore all’ingresso del reticolo di tubi (dato di input) e quella di uscita (risultato del calcolo) ad equilibrio è utilizzata per calcolare la potenza estraibile e iniettabile nel terreno.
AIR: intradosso, dove il rivestimento consente con l’ambiente interno della galleria
GROUND & AIR: nel caso di due rete di tubi, una posizionata in prossimità dell’estradosso esterno e la seconda in prossimità dell’intradosso interno. lo scambio termico può avvenire sia con il terreno sia con l’ambiente interno della galleria.
Vantaggi – Semplice fabbricazione
– Semplice manutenzione
– Economico
– Adattabile alle specifiche necessità
– Nel caso specifico della metropolitana torinese si stima un incremento del 6,1% di calore dal sottosuolo
– Diminuzione delle perdite di carico: tra il 20 e il 30% in ogni singolo anello di rivestimento, a parità di altre condizioni quali la geometria, il diametro e la profondità della galleria, per effetto del fatto che le curve della rete di tubi interna al concio sono in numero inferiore rispetto ai conci ove la tubazione è allineata con l’asse longitudinale della galleria.
Impiego – Riscaldamento invernale ed il condizionamento estivo degli edifici mediante un sistema energetico sostenibile e rinnovabile
– Diminuzione delle perdite di carico dell’impianto nel suo complesso
– Rivestimenti ad anelli di gallerie
– Raffreddare l’ambiente interno delle gallerie
– Limitazione del surriscaldamento interno della galleria dovuto al traffico di esercizio e la riduzione della necessità di ventilazione forzata, grazie all’estrazione del calore dall’interno della galleria e al controllo della sua temperatura
– Compensazione dei danni ambientali prodotti dalla realizzazione di opere in sotterraneo, grazie all’accoppiamento della costruzione delle infrastrutture necessarie con un sistema di fornitura di energia rinnovabile

Ipotizzando un funzionamento dell’impianto per 1.800 ore annue in riscaldamento e per 1.400 ore annue in raffrescamento si è determinata l’energia termica che il sistema sarebbe in grado di fornire ad una o più utenze, ad esempio la nuova torre della Regione Piemonte. Questo ha consentito di determinare il costo annuo per produrre tale energia e confrontarlo, in via preliminare, con le altre tipologie di impianti geotermici (a ciclo chiuso con sonde verticali ed a ciclo aperto ad acqua di falda) e con gli impianti tradizionali, utilizzando gli attuali costi dei combustibili in Italia. Si è tenuto conto del costo aggiuntivo necessario per l’attivazione della galleria che è stato calcolato essere inferiore all’1% del costo di realizzazione della galleria stessa. La galleria energetica si è rivelata molto più vantaggiosa con l’eccezione del confronto con i sistemi geotermici a circuito aperto rispetto ai quali però il concio energetico, non utilizzando direttamente l’acqua di falda, presenta il vantaggio di ridurre eventuali problemi ambientali legati all’interferenza con la stessa.

Consulta anche i siti:

www.facebook.com/enertun/

www.rockmech.polito.it

Soggetto intervistato

foto team
Il team durante la realizzazione dei conci ENERTUN nello Stabilimento di Basaluzzo (AL)
Alice Di Donna, ricercatrice – Marco Barla, professore associato Politecnico di Torino, Responsabile scientifico del progetto – Alessandra Insana, dottoranda

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