L’importanza della qualità dell’acqua negli impianti geotermici a pompa di calore

La geotermia superficiale è una fonte energetica rinnovabile di grande interesse che viene utilizzata sia per il condizionamento degli edifici che per la produzione di acqua calda sanitaria. Tra le diverse tecnologie esistenti, i sistemi a pompa di calore con prelievo dell’acqua di falda (o impianti a circuito “aperto”) sono tra i più sfruttati nel nostro paese.

Gli impianti a circuito aperto necessitano di un ingente flusso d’acqua per poter scambiare calore. Quindi, la disponibilità e la qualità della risorsa idrica rivestono una grande importanza ai fini della progettazione influenzando la fattibilità e i costi di manutenzione dell’impianto geotermico.

Progettazione di pozzi geotermici

I fattori che vanno presi in considerazione sono:

• l’idraulica dell’acquifero e del pozzo;
• l’oscillazione annuale della falda acquifera;
• la prevalenza della pompa di sollevamento;
• il chimismo delle acque.

In particolare, caratteristiche scadenti dell’acqua di falda possono da sole far desistere dalla progettazione di un sistema geotermico di questo tipo. Questo fattore, infatti, ha un impatto sulla durata dell’impianto, in quanto le acque possono avere delle proprietà corrosive o essere predisposte alla precipitazione di minerali, entrambe dannose per i pozzi d’acqua e per lo scambiatore di calore.

Acque di qualità scadente possono significare interventi frequenti di manutenzione dei pozzi con un conseguente aumento dei costi di gestione. Buona norma sarebbe effettuare delle analisi chimiche sull’acqua di falda in fase di studio di fattibilità dell’impianto. Tali analisi permettono di individuare eventuali criticità sull’utilizzo di un sistema a pompa di calore e di definire in anticipo un piano di manutenzione dei pozzi e, inoltre, possono influenzare la scelta dei materiali che compongono le tubazioni.

I principali parametri chimici da analizzare sono i seguenti:

• pH: acque acide possono precludere l’utilizzo di tubazioni in acciaio;
• TDS (residuo fisso): elevate quantità di ioni disciolti possono portare a criticità nell’esercizio dei pozzi per deposizione di idrossidi di Fe, Mn e incrostazioni di Ca, Mg;
• indici di Ryznar e di Langelier: indicano la tendenza alla corrosione/deposizione di CaCO₃ e possono precludere l’impiego di portate eccessive e l’occlusione del sistema filtrante;
• cloro: può catalizzare la corrosione di alcuni tipi di acciaio;
• HCO₃ e CO₂: può essere necessario mantenere l’impianto in pressione per evitare l’essoluzione di CO₂;
• H₂S: aggressivo per rame, nichel e relative leghe.

Concludendo, si può affermare che gli impianti geotermici a ‘circuito aperto’ sono una tecnologia molto vantaggiosa sia dal punto di vista economico che della salvaguardia ambientale. Tuttavia, l’efficienza di questi impianti e, quindi, la loro convenienza non può prescindere da una corretta analisi della qualità dell’acqua.