RISORSE GEOTERMICHE E APPLICAZIONI

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. Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

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.

A disposizione presso il docente prima dell'inizio dell'insegnamento.

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