giovedì 7 gennaio 2010

FOTOVOLTAICO E GEOTERMIA



Continuiamo, come annunciato, la pubblicazione di post "verdi" dedicati all'utilizzo intelligente, anche da parte delle amministrazioni pubbliche, delle tecnologie per il risparmio energetico e delle fonti di energia rinnovabile. Il documento è tratto dalla rivista specializzata “Impianti solari”, n. 4, settembre 2009, pagg. 26 e 27.


Ad Agliè, adagiata sulle colline del Canavese, in provincia di Torino, ha sede fa residenza per anziani Villa S.Anna, che nel 2008 ha ampliato la struttura già esistente dotando il nuovo edificio, 1000 metri quadri su due piani fuori terra, di un impianto per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria a sonde geotermiche, alimentate da pannelli fotovoltaici integrati sul tetto.

I lavori sono stati oggetto di un contributo della Regione Piemonte "per interventi dimostrativi in campo energetico ambientale" destinato ad iniziative pilota con caratteristiche innovative per aspetti tecnici e gestionali. L'impianto è totalmente autonomo, con una riduzione della spesa gestionale di circa il 50% nei confronti di un impianto di riscaldamento con caldaia a gas metano con impatto ambientale quasi nullo. Pannelli fotovoltaici sul tetto dell'edificio producono l'energia che alimenta le pompe geotermiche con un triplice risultato: nessun inquinamento a valle, nessun surriscaldamento, niente fumi né emissioni in atmosfera.

II cuore dell'impianto
L'impianto di Villa S.Anna ha una potenza di 70 kW ed è composto da 4 pompe di calore Chibro/Stiebel Eltron Wpfl6 del tipo acqua/acqua collegate in parallelo al campo di sonde geotermiche, le quali a loro volta utilizzano come fluido refrigerante il gas ecologico R 410. Ogni pompa di calore è in grado di fornire una potenza in riscaldamento di 16 kW a fronte di una potenza elettrica assorbita di 3,6 kW: il loro compito è quello di prelevare calore a bassa temperatura dal circuito sorgente (le undici sonde geotermiche) per produrre, nella fase di riscaldamento, acqua calda fino alla temperatura di 60°C. L'acqua riscaldata viene inviata ai due bollitori da 950 litri per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria oppure a due serbatoi inerziali da 900 litri ciascuno, la cui funzione è di regolarizzare il funzionamento delle pompe di calore, far fronte ai picchi di richiesta termica, riducendo i cicli di accensione/spegnimento delle macchine, e accumulare energia termica da cedere all'impianto nei periodi di punta. Delle 4 pompe di calore, due sono asservite esclusivamente all'impianto di riscaldamento; le altre due possono funzionare alternativamente a servizio dell'impianto o per produrre acqua calda sanitaria per mezzo dei due bollitori. Una centralina elettronica, installata in centrale, provvede ad accensione e spegnimento, nonché a regolare la temperatura di mandata al l'impianto di riscaldamento in base alla temperatura esterna.

Le sonde
Le 11 sonde geotermiche verticali sono sistemate in un campo sonde disposto a "elle" lungo due lati della casa di riposo. Ogni sonda è formata da due coppie di tubi in polietilene ad alta densità di diametro 32 nini, uniti a formare un circuito chiuso. Contemporaneamente al l'inserimento delle sonde si provvede all'iniezione di cemento e bentonite, creando in pratica un micropalo di cemento in cui sono posizionati i tubi in polietilene, all'interno dei quali circolano acqua e glicole. Ogni sonda scende fino a 100 metri di profondità, dove si ha una temperatura media di circa 15°C. Le sonde sono col legate in parallelo alle quattro pompe di calore con un insieme di tubazioni e raccordi interrati a circa tre metri di profondità.

La trivellazione
Per questo campo sonde è stata usata la trivellazione ad acqua con incamiciatura completa. Ogni sonda è già preformata e dotata di un peso in ghisa per facilitare la discesa nel foro. L'operazione di iniezione con cemento e bentonite conferisce elasticità alla perforazione - evitando che qualsiasi cambiamento di assetto del terreno (dall'assestamento al movimento sismico) possa intaccare la struttura della sonda - e garantisce che non vi possa essere comunicazione tra le falde superficiali e profonde, un problema che può presentarsi e che in qualche caso può portare al blocco dei lavori. Ultimo, ma non meno importante dettaglio, il fattore estetico: un campo sonde di questo tipo permette più facilmente la creazione in superficie di aree verdi con piante e fiori.

L'impianto fotovoltaico
Le pompe di calore geotermiche sono alimentare dall'energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico, integrato nella copertura del tetto, composto da 66 pannelli, ovvero sei stringhe da 11 moduli con una inclinazione di 19,0 gradi, con potenza di picco pari a 180 W, per una potenza complessiva pari a 11,88 kWp, e due inverter.

Pannelli radianti per gli ambienti
All'interno dell'edifìcio, la distribuzione del calore viene effettuata con un impianto di riscaldamento a pannelli radianti a bassa temperatura di utilizzo (35°C). In questo modo il COP minimo è 4,5, calcolato su un fluido a 0°C. Poiché nel caso di Villa S. Anna il fluido viene prelevato a 12°C, la resa è superiore. L'impianto è suddiviso in tre zone funzionalmente indipendenti, ognuna regolata da un termostato. Le tubazioni sottopavimento in polibutene partono da sette collettori incassati a parete che alimentano i singoli circuiti dei pannelli radianti. La distribuzione dei fluidi per entrambi i piani è posata nel controsoffitto del piano terra.

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