Sfruttare le isole di calore sotterranee
Le città sono isole di calore, non solo in superficie ma anche nel sottosuolo. Ciò offre un grande potenziale per sfruttare maggiormente questa energia con sonde geotermiche. Lo dimostra un gruppo di ricercatori utilizzando un caso di studio della città di Zurigo.
![Sfruttare l'energia geotermica](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2017/02/unterirdische-waermeinseln-anzapfen/_jcr_content/news_content/fullwidthimage/image.imageformat.930.781953421.jpg)
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.
![Grafica dell'energia geotermica](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2017/02/unterirdische-waermeinseln-anzapfen/_jcr_content/news_content/fullwidthimage_1557970956/image.imageformat.930.1509509028.jpg)
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.
Energia geotermica
Gli impianti geotermici sono il tipo di utilizzo dell'energia geotermica più comune in Svizzera. Di solito si tratta di trivellare il terreno per circa 150 metri, anche più in profondità nelle città. In questa perforazione viene inserito uno scambiatore di calore, di solito due tubi a forma di U attraverso i quali circola un fluido. Il fluido estrae il calore dal terreno e lo trasporta in superficie. Chi siamo, con una pompa di calore (elettrica), sfrutta l'energia termica nell'abitazione per riscaldare gli ambienti o preparare l'acqua calda.
Riferimento alla letteratura
Rivera JA, Blum P, Bayer P. Aumento della temperatura del suolo nelle aree urbane: stima del potenziale geotermico tecnico. Renewable Energy 103 (2017) 388-400, doi: pagina esterna10.1016/j.renene.2016.11.005