Il primo esempio di Living Lab sullo stoccaggio di calore nel terreno PROGETTO FINANZIATO DA Programma Operativo Regionale “Competitività regionale e occupazione” F.E.S.R. 2007/2013 Asse 1 – Inn. e transizione produttiva Attività I.1.3 – Innovazione e PMI Il primo esempio di Living Lab sullo stoccaggio di calore nel terreno Nicolò Giordano, Giuseppe Mandrone Dipartimento di Scienze della Terra Università di Torino Via Valperga Caluso, 35 – 10125 TORINO nicolo.giordano@unito.it www.gtes.unito.it

CHE COS’É L’ACCUMULO STAGIONALE DI ENERGIA TERMICA? ESTATE Il sole produce un’enorme quantità di energia, la maggior parte della quale non può essere utilizzata. L’energia termica non necessaria d’estate, può essere accumulata all’interno del terreno attraverso una serie di sonde geotermiche INVERNO L’energia accumulata in estate può essere sfruttata in inverno per la climatizzazione degli edifici e la produzione di acqua calda sanitaria Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

STOCCAGGIO TERMICO STAGIONALE Calore di reazione chimica /adsorbimento termo-chimico Reazioni endotermiche ed esotermiche per accumulare ed estrarre calore. MgSO4 7H2O /SiO2 / FeCO3 /CaSO4 2H20 - Densità energia elevata - Basse perdite di calore - Corrosione, tossicità - Costo elevato materiali Calore latente Materiali a cambiamento di fase (PCM). Si sfrutta il calore latente, quello cioè che fa cambiare fase alle sostanze. CaCl2 6H2O / paraffine - Densità di energia elevata - Efficienza - Costo elevato materiali Calore sensibile Sfrutta il calore che partecipa all’aumento di temperatura di un determinato materiale. Dipende dalla capacità calorica specifica del materiale stesso e dall’aumento di temperatura indotto. - Affidabile - Ambientalmente sostenibile - Relativamente economico - Bassa densità di energia Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

(Schmidt et al., 2003) Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

Aquifer Thermal Energy Storage Water tanks CALORE SENSIBILE Aquifer Thermal Energy Storage Friedrichshafen, DE (Raab et al., 2004) Boreholes Thermal Energy Storage Rostock, DE (Schmidt & Müller-Steinhagen, 2004) Okotoks, CA 2007 (Drake Landing Solar Community) Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

(Godschalk and Bakema, 2010) IL CASO DELL’OLANDA +12 % (Bonte et al., 2011) (Godschalk and Bakema, 2010) Acquiferi molto permeabili e bassi gradienti idraulici nel 2020 il 25% degli edifici alimentati da ATES - 2 % consumo energetico nazionale (5 Mt CO2) dutch-ates.com Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

Drake Landing Solar Community Okotoks Canada (http://www.dlsc.ca/) Un sistema di accumulo termico dell’energia è di solito costituito di tre parti: Pannelli solari termici: collettori dell’energia termica generata dal sole Accumulatore di breve periodo: uno o più serbatoi (100 - 500 m3) per utilizzi diretti limitati Accumulatore di lungo periodo (stagionale): una serie di sonde geotermiche nel terreno (prof. circa 30-40 m) per trasferire il calore al sottosuolo in estate ed estrarlo d’inverno Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

IL LIVING LAB DI GRUGLIASCO piano campagna 35 m Tavola d’acqua Sabbie e Ghiaie Unità fluvio-glaciali (Pleistocene) 70 m Sabbie fini e silt Unità marine (Pliocene) Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

n. 4 sonde geotermiche certificate per le alte temperature, Sonda geotermica a doppia U Sonda geotermica a singola U Tubo di monitoraggio Foro attrezzato con Pt100 È costituito da: n. 2 pannelli solari, n. 4 sonde geotermiche certificate per le alte temperature, n. 1 tubo di monitoraggio, n. 4 catene di sensori sottoterra e vari sistemi di misura dell'impianto idraulico e termico sopraterra per misurare la temperatura del terreno e dell’acqua nel circuito, un sistema acquisizione e di controllo a distanza per governare e registrare tutti i parametri. Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

SENSORI DI TEMPERATURA DETTAGLIO IMPIANTO Riempimento SENSORI DI TEMPERATURA Tubo di monitoraggio Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

Agosto 2013 Settembre 2013 Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

Novembre 2013 Ottobre 2013 Dicembre 2013 – Gennaio 2014 Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

CONTROLLO REMOTO www.gtes.unito.it Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

2014 TEMPERATURA DEL TERRENO 0.58 °C/mese 0.50 °C/mese 0.58 °C/mese BHE centrale Minimo giornaliero Terreno indisturbato 0.58 °C/mese APRILE MAGGIO GIUGNO LUGLIO AGOSTO BHE esterno Minimo giornaliero Terreno indisturbato Tubo di monitoraggio 0.50 °C/mese 0.58 °C/mese Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

MONITORAGGIO INDIRETTO Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

MONITORAGGIO INDIRETTO Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016

GRAZIE PER L’ATTENZIONE Nicolò Giordano, Giuseppe Mandrone Dipartimento di Scienze della Terra Università di Torino Via Valperga Caluso, 35 – 10125 TORINO nicolo.giordano@unito.it www.gtes.unito.it

IPOTESI ACCUMULO 35 m 2.5 MWh = 9.1 GJ Volume di terreno influenzato Perdite di energia lungo il circuito 10% Energia prodotta e trasferita al terreno piano campagna Et = 2.8 MWh 35 m Tavola d’acqua 2.5 MWh = 9.1 GJ 7m Volume di terreno influenzato 28m 2m piano campagna Energy trasferita 22 Ottobre 16.2 16.3 16.4 16.6 Et = 9.1 GJ 17% Energia accumulata Ec = 1.6 GJ Living Lab: lo stoccaggio di calore nel terreno N. Giordano, Univ. Torino – GEOFLUID, 5 Ottobre 2016