Introduzione, definizioni
Il calore terreste è una fonte di energia durevole per la produzione di calore e di elettricità che non dipende né dalle condizioni climatiche, né dalla stagione o dal momento della giornata. La diversità delle temperature e delle profondità permette una multitudine di varianti di utilizzazione.
La disciplina che studia il calore proveniente dall'interno della Terra è chiamata geotermia. Questo calore proviene essenzialmente da processi di decadimento nucleare naturale di alcuni elementi presenti nelle rocce della crosta terrestre e, in minima parte, dagli scambi termici con le zone più profonde della Terra.
Nella maggior parte delle regioni, le rocce possiedono una temperatura di circa 25-30 °C a 500 m di profondità, e di 35-40 °C a 1000 m. In altre regioni, dove le condizioni gelogiche sono diverse (crosta terrestre più sottile, attività vulcaniche), queste temperature possono raggiungere i 100 °C, o addirittura i 200 °C o persino oltre!
Il calore terrestre è una fonte di energia praticamente inesauribile. Alla base di questa considerazione, la geotermia ha sensibilmente guadagnato importanza negli ultimi anni, e suscita grandi speranze nel campo dell'approvvigionamento energetico. L'importanza della geotermia negli scenari futuri, in materia di politiche energetiche, è in costante crescita.
I vantaggi della geotermia
La geotermia non emette nessuna sostanza inquinante, inoltre costituisce una fonte di energia sfruttabile localmente. Essa si distingue in particolare grazie alla sua doppia funzione: la prima di serbatoio di calore per i sistemi di riscaldamento a bassa temperatura, e la seconda per il raffreddamento.
Il calore terrestre riduce le dipendenze dalle energie importate ed offre una multitudine di applicazioni. Il calore terrestre può essere utilizzato in molteplici modi. Un paragone a livello internazionale pone la Svizzera al primo posto per l'utilizzo della geotermia come fonte energetica per il riscaldamento a bassa temperatura. Numerosi impianti sono stati realizzati per la produzione di calore con l'ausilio di sonde geotermiche, di geostrutture, di acqua calda derivante dallo scavo di tunnel, ecc. Si lavora attualmente anche per produrre elettricità grazie all'energia geotermica tratta da profondità elevate.
Costanza delle temperature nel sottosuolo
Le variazioni di temperatura nell'arco di una giornata sono percepibili fino ad una profondità di 50 cm circa, mentre le variazioni stagionali fino ad una profondità di una decina di metri. Oltre, la temperatura del sottosuolo (senza notevole circolazione di acque sotterranee) resta straordinariamente costante.
Secondo una regola comprovata, la temperatura a 10 metri di profondità è, sulla media annuale, superiore di un grado rispetto alla temperatura dell'aria al di sopra del terreno. Nell'Altopiano svizzero la temperatura del suolo è dunque compresa tra gli 11 e i 12 °C a quella profondità. Tra i 50 ed i 100 metri al di sotto della superficie del suolo inizia la zona del gradiente geotermico, ossia che non subisce l'influenza della superficie, e dove la temperatura aumenta costantemente in relazione con la profondità.
Riscaldamento e raffreddamento
Finora, le tecnologie di sfruttamento del calore terrestre, servivano principalmente a produrre calore per gli stabili di abitazioni o per gli uffici, per le serre, per il riscaldamento delle strade e per diversi processi industriali. Mentre oggi ci si è resi conto che il sottosuolo può egualmente servire come serbatoio del freddo durante l'estate e permettere il raffrescamento degli edifici, un argomento sempre più d'attualità. Sonde geotermiche, geostrutture e scambiatori geotermici permettono di raffreddare gli edifici senza dover ricorrere ad impianti frigoriferi che consumano molta energia. Se si abbina il riscaldamento con il raffreddamento, la soluzione geotermica diventa ancora più efficiente ed interessante in termini di profitti economici, ed offre un enorme potenziale di applicazione.
