SHALLOW GEOTHERMAL SYSTEMS SUSTAINABILITY THROUGH A HOLISTIC APPROACH: THE CANTON TICINO TEST SITE (CH)

Decenni di estrazione ed utilizzo di combustibili fossili hanno prodotto forti emissioni di gas clima-alteranti e una completa dipendenza da fonti non rinnovabili, con conseguenze politiche e socio-economiche. La transizione energetica che stiamo affrontando si affida alle energie rinnovabili, producendo un forte impatto sulla riduzione delle emissioni di CO2. Tra i diversi tipi di energie rinnovabili attualmente disponibili, l'energia geotermica superficiale rappresenta una delle migliori soluzioni per il condizionamento degli edifici grazie alla sua disponibilità e alla grande efficienza termica. Tali grandi vantaggi hanno portato ad un netto aumento delle installazioni in spazi progressivamente limitati, sollevando problemi di gestione relativi prevalentemente alla sostenibilità termica nel lungo periodo e ai potenziali conflitti tra utenti delle acque sotterranee. Nel presente lavoro, la gestione dei sistemi geotermici superficiali (SGS) è valutata a diverse scale spaziali partendo da un caso pilota in Svizzera. La prima parte del lavoro si è concentrata sulla realizzazione di mappe del potenziale tecno-economico, utili per una stima preventiva della fattibilità di un nuovo impianto a circuito chiuso. Il confronto tra queste mappe e l'attuale approccio gestionale derivante dalla normativa sulla protezione delle acque sotterranee ha mostrato che i settori nei quali nuovi sistemi sono consentiti sono spesso le aree dove si osserva un potenziale geotermico inferiore. La seconda parte del lavoro si è concentrata sull'analisi di un caso studio regionale utilizzando una procedura di caratterizzazione idrogeologica, monitoraggio e modellistica delle acque sotterranee. I risultati hanno dimostrato che la comprensione del reale stato termo-idrogeologico di un acquifero è la base fondamentale per eseguire un’analisi locale di sostenibilità termica per SGS, soprattutto nelle aree ad alta densità. La terza parte del lavoro ha proposto un modello numerico olistico idro/termogeologico per simulare l'attuale stato termico del sottosuolo di un'area urbanizzata e le potenziali interazioni tra SGS autorizzati, andando oltre agli attuali schemi di gestione che considerano ogni impianto come separato a fini di valutazione di sostenibilità idraulica/termica. I risultati hanno mostrato che l'elevata quantità di SGS installati in spazi limitati sta progressivamente creando reciproche interferenze idrauliche e termiche: negative, con una riduzione dell'efficienza e della sostenibilità o (raramente) positive quando si instaura un effetto sinergico accidentale dovuto a posizioni e profili di utilizzo favorevoli (pertanto non gestito). La restituzione attraverso la zona insatura del terreno potrebbe essere un valido metodo per ripristinare l’acquifero senza alterare in modo rilevante la temperatura dell’acqua sotterranea, garantendo così la sostenibilità a lungo termine di SGS in zone urbane. L'approccio multi-scala proposto consente di migliorare la gestione a diversi livelli. Nei prossimi anni il condizionamento degli edifici si baserà sempre più su SGS per garantire la domanda di energia termica, con un conseguente aumento del numero di richieste di autorizzazione in spazi limitati. Saranno quindi sempre più richiesti studi olistici multi-scala, come quello proposto, per fornire l'informazione tecnico/scientifica necessaria per una migliore gestione, valutando la sostenibilità termica a lungo termine dello sfruttamento di energia geotermica superficiale, soprattutto in aree urbane.