RISORSE GEOTERMICHE E APPLICAZIONI

Il corso ha l’obiettivo di fornire adeguate conoscenze sui tipi di risorse geotermiche, con particolare riferimento a quelle di bassa entalpia, e sulle metodologie moderne per il loro sfruttamento.

42 ore (6 CFU) di lezioni frontali.

Fondamenti di petrologia, geochimica, vulcanologia, petrofisica, geofisica della Terra solida.

Obbligatoria.

Introduzione al concetto di Thermogeology

Risorse energetiche, fonti e produzione di energia

• Status delle riserve fossili
• Potenziale derivante da risorse rinnovabili
• Proiezioni future della sostenibilità energetica

Principi base sul trasferimento di calore

• Heat Flux Density a scala globale
• Conducibilità termica delle rocce
• Parametri chimico fisici che influenzano la conducibilità

Flussi di calore e anomalie geotermiche sulla Terra

• Distribuzione del flusso di calore
• Anomalie in funzione degli ambienti geodinamici
• Esempi di variabilità del flusso in ambienti di rift, subduzione e intraplacca
• Modalità di origine delle anomalie geotermiche in zone non magmatiche
• Esempi di sistemi geotermici in zone non magmatiche

Tipologie di sistemi geotermici

• Classificazione dei sistemi geotermici in funzione della temperatura/entalpia
• Elementi fondamentali di un sistema geotermico
• Sistemi geotermici idrotermali ad acqua dominante (acqua calda e vapore umido)
• Sistemi geotermici idrotermali a vapore dominante (vapore secco e vapore surriscaldato)
• Sistemi geotermici non idrotermali: hot dry rocks

Centrali geotermiche

• Ciclo termodinamico di produzione energetica in centrali a flash singolo
• Ciclo termodinamico di produzione energetica in centrali a flash doppio
• Impatto ambientale di centrali con tecnologia flash
• Ciclo termodinamico di produzione energetica in centrali dry-steam
• Impatto ambientale di centrali con tecnologia dry-steam
• Ciclo termodinamico di produzione energetica in centrali a ciclo binario
• Impatto ambientale di centrali con tecnologia a ciclo binario

Il sottosuolo inteso come Heat Storage Reservoir

• Capacità e diffusività termica
• Fattori naturali che influenzano la temperatura media del sottosuolo
• Fattori antropici che influenzano la temperatura media del sottosuolo

Ground Source Heat Pumps (GSHP)

• Principi di funzionamento
• Efficienza e benefici
• Situazione e prospettive di mercato per le GSHP

Tipologie di impianti geotermici di bassa entalpia a GSHP

• Dimensionamento di impianti a GSHP
• Concetto di degree days
• Open-loop systems
• Closed-loop systems: vertical- e pond-loop systems

Impatto ambientale, regolamentazione e geohazards associati a impianti geotermici di bassa entalpia

• Banks D. (2012). An Introduction to Thermogeology: Ground Source Heating and Cooling. Wiley-Blackwell, 526 pp.
• Buntebarth G. (1984). Geothermics, an Introduction. Springer-Verlag, 144 pp.
• Di Pippo R. (2012). Geothermal Power Plants. Elsevier Academic Press, 573 pp.
• Eppelbaum L., Kutasov, I., Pilchin A. (2014). Applied Geothermics. Springer, 751 pp.
• Kalaiselvam S., Parameshwaran R. (2014). Thermal Energy Storage Technologies for Sustainability - Systems Design, Assessment and Applications. Elsevier Academic Press, 430 pp.
• Tinti F. (2009). Geotermia per la Climatizzazione. Dario Flaccovio Editore, 209 pp.

Esame orale con votazione su tutti gli argomenti del programma. Essa è finalizzata a valutare il grado di apprendimento dello studente e le capacità di esporre correttamente in forma orale i concetti acquisiti, nonché di mostrare un'adeguata padronanza del metodo scientifico di indagine.

Concetto di Thermogeology e ruolo del geologo

Status e proiezione futura delle riserve fossili e rinnovabili

Equazione del flusso di calore e Heat Flux Density

Conducibilità termica delle rocce e fattori che la influenzano

Distribuzione e anomalie del flusso di calore sulla Terra

Modalità di origine delle anomalie geotermiche in zone non magmatiche

Elementi fondamentali di un sistema geotermico

Sistemi geotermici idrotermali e non-idrotermali

Ciclo di produzione e processo termodinamico in centrali geotermiche con tecnologia flash

Ciclo di produzione e processo termodinamico in centrali geotermiche con tecnologia dry-steam

Ciclo di produzione e processo termodinamico in centrali geotermiche con tecnologia a ciclo binario

Capacità e diffusività termica del sottosuolo

Funzionamento ed efficienza delle Ground Source Heat Pumps (GSHP)

Dimensionamento di impianti a GSHP

Impianti GSHP con geometrie open-loop

Impianti GSHP con geometrie closed-loop

Impatto ambientale, regolamentazione e geohazards associati a impianti geotermici di bassa entalpia