Cartografia delle risorse geotermiche a bassa entalpia. L’esempio di Parma

1. Cartografia delle risorse geotermiche a bassa entalpia. L’esempio di Parma Mapping of low enthalpy geothermal resources. The example of Parma Gianmarco Di Dio Servizio Tecnico di Bacino Affluenti Po Fabio Carlo Molinari Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli

2. FINALITÀ: Creazione di mappe tematiche per la zonazione del territorioin base alla sostenibilità degli impianti di scambio termico con il sottosuolo. Per il raggiungimento di questo obiettivo sarà elaborato un modello matematico di flusso e di trasportodi calore in 3D, in regime stazionario, nell’area urbana di Parma. Gli elaborati cartografici costituiranno strumenti operativi per gli operatori del settore, sia pubblici che privati.

3. METODOLOGIA DI LAVORO: IL MODELLO MATEMATICO SIMULERA’ LA FORMAZIONE DEL PENNACCHIO TERMICO NELLE ACQUE SOTTERRANEE E NEI TERRENI CAUSATO DELL’UTILIZZO DI IMPIANTI GEOTERMICI A POMPA DI CALORE SIA DI TIPO “OPEN” CHE “CLOSED” LOOP. TIPOLOGIE DI IMPIANTI: SARANNO PRESI IN CONSIDERAZIONE: I) IMPIANTI DI TAGLIA MEDIA (CIRCA 50-60 KWt.) II) IMPIANTI DI TAGLIA SUPERIORE (200 -400 KWt). IL SOFTWARE CHE VERRA’ UTILIZZATO E’ IL CODICE DI CALCOLO AGLI ELEMENTI FINITI “FEFLOW 6” (WASY).

4. METODOLOGIA DI LAVORO: SU OGNI SINGOLO COMPLESSO ACQUIFERO VERRANNO SIMULATE DIVERSE CONDIZIONI DI ESERCIZIO , SIA DI IMPIANTI “OPEN” CHE “CLOSED” LOOP. PRIMA DELLE SIMULAZIONI DOVRANNO ESSERE STABILITI DEI VINCOLI DI ACCETTABILITA’ IDROGEOLOGICA. I PRINCIPALI SONO: LA VARIAZIONE MASSIMA DI TEMPERATURA TRA ESTRAZIONE E REIMMISSIONE. II) LA DISTANZA MASSIMA, RISPETTO AI PUNTI DI PERTURBAZIONE, CHE SI RITENGA ACCETTABILE PER UNA DETERMINATA VARIAZIONE TERMICA. RISULTATI ATTESI L’IMPATTO AMBIENTALE E L’EFFICIENZA DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI DIPENDONO SOPRATTUTTO DALLA DENSITA’ DEGLI IMPIANTI STESSI SU CERTE PORZIONI DEL TERRITORIO URBANO . LE SIMULAZIONI DEL MODELLO PERMETTERANNO DI ZONIZZARE IL TERRITORIO SULLA BASE DELLA MASSIMA DENSITA’ ACCETTABILE DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI E SULLA BASE DEI VINCOLI IDROGEOLOGICI ESISTENTI . LE MAPPE SERVIRANNO SIA A STIMARE L’IMPATTO AMBIENTALE DEGLI IMPIANTI GEOTERMICI, MA ANCHE A TUTELARE L’EFFICIENZA DEGLI STESSI , AL FINE DI EVITARE POSSIBILI CORTOCIRCUITAZIONI TERMICHE. .

5. IL FENOMENO DELLA CORTOCIRCUITAZIONE TERMICA Un aspetto fondamentale della sostenibilità nel tempo di un impianto geotermico è evitare fenomeni di cortocircuitazione termica. Sezione verticale e in pianta dello schema di un doppietto pozzi geotermico con potenziale interferenza termica (tratto da Banks, 2009). Sezione verticale e in pianta dello schema di un doppietto pozzi geotermico senza interferenza termica (tratto da Banks, 2009).

6. INQUADRAMENTO GEOMORFOLOGICO LA PORZIONE DI TERRITORIO STUDIATA COMPRENDE SETTORI DELL’ALTA E MEDIA PIANURA PARMENSE. LE QUOTE MAGGIORI SI RAGGIUNGONO NEL SETTORE MERIDIONALE CON CIRCA 75 m s.l..m MENTRE VERSO NORD LA SUPERFICIE DEGRADA FINO A QUOTE DI CIRCA 40 m.s.l.m. L’INTERA SUPERFICIE RIDULTA DRENATA DAL T. PARMA E DAL T. BAGANZA . INQUADRAMENTO GEOLOGICO LE UNITA’ GEOLOGICHE DI SUPERFICIE APPARTENGONO AL SINTEMA EMILIANO-ROMAGNOLO SUPERIORE (AES) . IL SUBSINTEMA AFFIORANTE E’ QUELLO DI RAVENNA (AES8) INCISO DALL’UNITA’ DI MODENA (AES8a). QUESTE UNITA’ GEOLOGICHE SONO CARATTERIZZATE DA DEPOSITI ALLUVIONALI DI CONOIDE E DI CANALE FLUVIALE PREVALENTEMENTE GROSSOLANI.

7. MODELLO IDROSTRATIGRAFICO Le ricerche condotte dalla Regione Emilia-Romagna in collaborazione con l’AGIP (RER-ENI/AGP, 1998), con l’implementazione della Banca Dati Stratigrafica del sottosuolo a livello locale, hanno permesso la definizione dell’architettura dei depositi alluvionali, consentendone la suddivisione in unità geologiche e idrostratigrafiche definite, con precisi significati anche in termini idrodinamici. IL DOMINIO FISICO DEL MODELLO COMPRENDERA’ LO STUDIO DEI COMPLESSI ACQUIFERI A0, A1 E A2 APPERTENENTI AL GRUPPO ACQUIFERO A . LA BASE DEL MODELLO QUINDI COINCIDERA’ CON LA BASE DEL COMPLESSO ACQUIFERO A2. La scelta del dominio fisico è dovuta al fatto che nel settore urbano i maggiori acquiferi sfruttati , soprattutto a scopo acqueddottistico, sono appunto i Sistemi Acquiferi A1 e A2. Nel settore di studio la base del Complesso Acquifero A2 varia da circa 90 m fino a raggiunge la profondità massima di circa 140 metri da p.c. La maggior parte degli impianti geotermici già realizzati ha profondità medie di circa 100 m per le sonde e di circa 35 m per i pozzi e quindi si prevede come quelli futuri difficilmente supereranno profondità dell’ordine dei 150 m.

8. BANCA DATI GEOGNOSTICI E RICOSTRUZIONE IDROSTRATIGRAFICA DEL SOTTOSUOLO

9. SEZIONI GEOLOGICHE E IDROSTRATIGRAFICHE Le sezioni geologiche profonde interpretate in chiave idrostratigrafica permetteranno la creazione di superfici e di “layer” nel modello. Le sezioni permettono inoltre di individuare i settori di ricarica, amalgamazione e compartimentazione dei diversi Complessi Acquiferi. SUPERFICI PRINCIPALI DEL MODELLO RICARICA AMALGAMAZIONE COMPARTIMENTAZIONE BASE A0 BASE A1 BASE A2

10. SUPERFICIE BASALE DEL DOMINIO DEL MODELLO: BASE DEL COMPLESSO ACQUIFERO “A2” COINCIDENTE CON LA BASE FISICA DELLA MODELLAZIONE MATEMATICA

11. PIEZOMETRIA DI RIFERIMENTO (tratta dal PSC del Comune di Parma)

12. NEGLI ULTIMI ANNI SONO STATI INSTALLATI NEL TERRITORIO URBANO DIVERSI IMPIANTI GEOTERMICI. AD OGGI ALL’INTERNO DELL’AREA DI STUDIO SONO STATI AUTORIZZATI 5 IMPIANTI DI TIPO “OPEN LOOP” CHE RAGGIUNGONO LA POTENZA COMPLESSIVA DI CIRCA 750 KWt ED HANNO UNA PROFONDITA’ MEDIA DEI POZZI DI CIRCA 30-35 METRI. GLI IMPIANTI AUTORIZZATI CON SCAMBIO TERMICO NEL SOTTOSUOLO (“CLOSED LOOP”) SONO 6 E RAGGIUNGONO UNA POTENZA INSTALLATA COMPLESSIVA DI CIRCA 3500 KWt. LA PROFONDITA’ MEDIA DELLE SONDE GEOTERMICHE E’ DI CIRCA 120-130 METRI.

13. IMPIANTI GEOTERMICI AUTORIZZATI E ZONE DI TUTELA DELLE RISORSE IDRICHE SOTTERRANEE

14. ESEMPIO DI SEZIONE GEOLOGICA CON LA PRESENZA DI IMPIANTI GEOTERMICI E LA DELIMITAZIONE DELLE ZONE DI PROTEZIONE PER I POZZI AD USO ACQUEDOTTISTICO LEGENDA POZZI SONDE METTERE SEZIONE CON EVIDENZIATI E PROIETTATI GLI IMPIANTI OPEN E CLOSED LOOP E I CAMPI POZZI AD USO ACQUEDOSTTISTICO EVIDENZIANDO SEMPRE I COMPLESSI ACQUIFERI, L’AREA DEL MODELLO E LA POTENZA DEGLI IMPIANTI E LE ZONE DI PROTEZIONE METTERE ANCHE SE POSSIBILE DELLE SEZIONI DI DETTAGLIO ESTRATTE DAL LAVORO DELLA METROPOLITANA DI PARMA ZONE PROTEZIONE POZZI ACQUEDOTTISTICI ZONE PROTEZIONE POZZI ACQUEDOTTISTICI ZONE PROTEZIONE POZZI ACQUEDOTTISTICI

15. WORK IN PROGRESS…….. GRAZIE PER L’ATTENZIONE