L'energia geotermica è l'energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e si basa sia sulla produzione naturale di calore della Terra che nell’utilizzo del sottosuolo come serbatoio di calore.
Nel primo caso si parla di energia geotermica ad alta entalpia, normalmente viene utilizzata per produrre vapore o si utilizza l’acqua ad alta temperatura e pressione presente nei vari strati geologici di certe zone che viene vaporizzata. Dal vapore si produce energia elettrica utilizzando degli impianti sostanzialmente di tipo tradizionale. Un sito famoso in Italia è Larderello.
Nel secondo caso, che è quello che ci interessa di più, si parla di energia geotermica a bassa entalpia e l’uso è praticamente per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici.
La geotermia a bassa entalpia sfrutta il sottosuolo come serbatoio di calore (mediamente tra i 15 e i 100 m la temperatura varia di pochi gradi dal valore medio di 15 °C) , per cui nei mesi invernali il calore del terreno viene estratto e utilizzato per il riscaldamento di un edificio, mentre in estate viene trasferito il calore in eccesso di un edificio (raffrescamento) riimmettendolo nel terreno.
L’impianto che permette questo trasferimento di calore dal terreno verso l’edificio e viceversa è costituito da due elementi importanti: la sonda geotermica e la pompa di calore.
La sonda geotermica può essere formata da:
- un tubo a U che penetra in un canale trivellato nel terreno fino anche a 100 m nel caso di un sistema geotermico verticale,
- un tubo a serpentina che copre un’ampia area di terreno a non più di 3-5 m nel caso di un sistema geotermico orizzontale.
La pompa di calore è invece il “motore” che permette il trasferimento di calore dal terreno all’utenza e viceversa sfruttando la differenza di calore fra il terreno e l’esterno.
Il vantaggio di un simile sistema è che con un solo impianto è possibile riscaldare e rinfrescare un edificio, con un costo che è dovuto al solo funzionamento della pompa di calore (peraltro ci sono già applicazioni abbinate ad un impianto fotovoltaico per la produzione di energia elettrica che possono ridurre o eliminare i costi puramente energetici).
In questi impianti è molto importante la progettazione e l’installazione, basti pensare che una errata progettazione può portare a un eccessivo raffreddamento del terreno e quindi renderlo inutilizzabile per questo tipo di applicazione, oppure un’istallazione non a regola d’arte ne può ridurre drasticamente l’efficienza.