Sfruttare le isole di calore sotterranee

Nelle città e nelle aree densamente edificate fa più caldo che nelle campagne circostanti. Ciò è particolarmente evidente nelle calde giornate estive, quando il calore si accumula tra gli edifici e le strade irradiano il calore del sudore. Fuori città, l'aria è spesso sensibilmente più fresca.

Ma una città non è solo un'isola di calore in superficie. Anche il terreno sotto le aree edificate è un'isola di calore. Questo perché il calore viene dissipato nel terreno attraverso strade, scantinati, parcheggi sotterranei o fognature. Questo apporto di calore può essere considerevole: Nella città di Zurigo, in media, a 20 metri di profondità fa più caldo di qualche grado rispetto all'esterno della città.

L'apporto di calore rigenera il serbatoio naturale

Un gruppo di ricercatori, tra cui l'ETH Jaime Rivera, ha ora dimostrato in un articolo pubblicato sulla rivista specializzata "Renewable Energy" che queste isole di calore sotterranee nascondono un potenziale finora inutilizzato per la produzione di energia. Questo potenziale potrebbe essere sfruttato con sistemi come quelli già in uso oggi per utilizzare l'energia geotermica.

Utilizzando un modello, Rivera e colleghi hanno calcolato che il potenziale di utilizzo dell'energia geotermica nelle aree urbane è significativamente più alto rispetto alle aree rurali - fino al 40% - grazie all'effetto isola.

Il rifornimento di calore nel terreno rigenera anche il serbatoio naturale di calore del suolo, che viene sfruttato dalle sonde geotermiche. Sfruttando solo il calore in eccesso nel sottosuolo, i sistemi geotermici possono essere utilizzati più a lungo o più intensamente nelle aree urbane rispetto a quando si utilizza solo il calore naturale. "Se l'utilizzo dell'energia geotermica aggiuntiva è moderatamente intensivo, il calore residuo delle strutture urbane è addirittura sufficiente a rigenerare il serbatoio di calore naturale", spiega Jaime Rivera, autore principale dello studio.

Più energia, trivellazioni più brevi

Grazie al calore aggiuntivo introdotto, tuttavia, è possibile estrarre dal terreno quantità maggiori di energia oppure ridurre la lunghezza dei pozzi. "Ogni grado Celsius in più alla superficie terrestre nelle aree urbane significa che la trivellazione deve essere più profonda di quattro metri per estrarre la stessa quantità di energia", spiega il geoscienziato.

Per testare il modello creato per calcolare il potenziale di utilizzo del calore, i ricercatori hanno utilizzato un esempio tratto dall'agglomerato di Zurigo. Hanno incluso non solo l'aumento del flusso di calore dovuto all'effetto isola, ma anche il riscaldamento dell'atmosfera dovuto al cambiamento climatico.

"I nostri risultati sono utili per la pianificazione di sistemi di energia geotermica in aree con temperature del suolo elevate", afferma il responsabile dello studio Peter Bayer. Nelle città, ci sono anche altre fonti di calore come tunnel, fognature o sistemi di teleriscaldamento che contribuiscono al riscaldamento del suolo. "Ma poiché tutte queste fonti di calore sono artificiali, non stiamo attingendo, in senso stretto, a una fonte di energia rinnovabile naturale", sottolinea Bayer.