Idrogeologia - Progetti attuali

Progetto Cheap GSHPs

Sono disponibili le carte di fattibilità tecno-economica per sistemi geotermici verticali, di cui SUPSI è Task leader all’interno del progetto Cheap-GSHPs. Sono state prodotte mappe contenenti informazioni sulla performance energetica, espressa come metri necessari per ottenere 1 kW di potenza nominale e mappe di costo specifico espresso in CHF/kW per la zona di Chiasso. Tali mappe possono essere utilizzate per confrontare la convenienza di queste soluzioni rispetto ad altri sistemi.

Il lavoro all’interno del quale SUPSI è coinvolta ha recentemente contribuito a produrre due papers pubblicati sulla rivista open-access “Geosciences” dai titoli:
1. “Generalized Pan-European Geological Database for Shallow Geothermal Installations”
2. “A Database for Climatic Conditions around Europe for Promoting GSHP Solutions”

Nel primo lavoro sono state sviluppate delle mappe di 1 km*1 km a scala europea riguardanti il materiale di base prevalente presente nel sottosuolo. Il territorio Europeo è stato diviso in base alle litologie più frequenti e alle tecniche di perforazione più adatte per l’installazione di sonde geotermiche verticali, utile per fornire una prima stima dei costi di perforazione e della capacità di estrazione del calore. Tale prodotto cartografico può essere utilizzato anche in altri progetti a scala europea che trattino argomenti diversi dalla geotermia a bassa entalpia.

Nel secondo paper sono raccolte le condizioni climatiche in più di 300 località europee, catalogandole in base ai gradi giorno (Degree Days) necessari per il riscaldamento e raffrescamento di ambienti e in base alla scala climatica Köppen-Geiger.

Il progetto Cheap-GSHPs (Cheap and Efficient Application of reliable Ground Source Heat Exchangers and Pumps), finanziato dal programma quadro HORIZON 2020, è un progetto europeo finalizzato alla riduzione dei costi e all’aumento della diffusione a scala europea di impianti a circuito chiuso che sfruttano energia geotermica a bassa temperatura. Il progetto si focalizza su due aspetti principali: da un lato si prefigge di ridurre i costi di installazione del 25-30% attraverso il potenziamento di tecnologie di perforazione già esistenti e attraverso lo sviluppo di tecnologie ex-novo; dall’altro lato punta a sviluppare sia un Sistema di Supporto alle Decisioni (DSS) che dei tools modellistici in grado di considerare tutti gli aspetti concernenti la selezione, il design, l’installazione e l’attività di impianti verticali a circuito chiuso.  Grazie ai risultati del progetto, l’utente finale (e.g. ente privato, pubblico o un semplice cittadino) potrà scegliere la tipologia di impianto GSHP ottimale e sicuro da un punto di vista economico, ambientale ed energetico, che meglio si adatti alle sue esigenze.
Il progetto prevede l’applicazione delle nuove tecnologie sviluppate, su 6 casi reali e  su 10 casi virtuali (compresi edifici tutelati dall’UNESCO) in diverse località d’Europa, al fine di testare concretamente come le tecnologie sviluppate possano venire applicate su scala Europea anche in edifici storici e di spiccato interesse culturale, superando i tradizionali vincoli.

L’Istituto scienze della Terra partecipa al consorzio come partner scientifico analizzando gli aspetti geologici e idrogeologici che influenzano la performance degli impianti dal punto di vista energetico, realizzando cartografia multi-parametrica sulla fattibilità e sulla convenienza di tali impianti. Il progetto Cheap-GSHPs ha ricevuto fondi dal programma di innovazione e ricerca dell’Unione Europea Horizon 2020 grazie al grant agreement N° 657982.

Maggiori informazioni e aggiornamenti sul progetto sono disponibili su www.cheap-gshp.eu.

Rete di monitoraggio dei livelli piezometrici

Nel 2012, la Sezione della protezione dell’aria dell’acqua e del suolo del Cantone Ticino ha incaricato l’Istituto scienze della Terra di allestire una rete di monitoraggio dei livelli piezometrici per i principali acquiferi sul territorio cantonale (acquifero di Chiasso, piana del Laveggio, piana del Vedeggio, piana di Magadino con le sue valli e Vallemaggia). Tali acquiferi sono caratterizzati da uno sfruttamento più o meno intenso a seconda delle zone. La rete è composta da misure automatiche, effettuate tramite sonde di pressione ogni 4-6 ore, e da misure manuali, rilevate con scadenza mensile. Il valore medio annuo, calcolato a partire da quest’ultime, viene poi interpolato attraverso metodi geostatistici; il risultato è una superficie piezometrica annuale continua, pubblicata sul portale Gespos.
Il principio su cui si basano i metodi geostatistici è l’autocorrelazione spaziale dei dati, ovvero la valutazione dell’effetto che ha la posizione del punto di misura sulla variabilità del dato osservato (quota piezometrica). In questo caso specifico, il metodo di interpolazione utilizzato è il Kriging: esso consente una predizione del valore della quota piezometrica in un punto in cui la misurazione non è stata effettuata, dando inoltre una stima dell’errore del modello. I parametri usati per la calibrazione del semivariogramma sperimentale (funzione di correlazione spaziale) sono caratteristici per ogni acquifero. È importante notare come la superficie piezometrica ottenuta sia il risultato di un modello. I valori stimati sono da considerarsi indicativi e possono non rappresentare il valore piezometrico reale, soggetto a variazioni temporali e spaziali. L’incoerenza in alcune zone della superficie piezometrica, così come l’incremento dell’incertezza del valore stimato, sono da attribuire ad una distribuzione dei punti di misura non ottimale e alla variabilità temporale del processo simulato (superficie piezometrica). A lungo termine, il proseguimento del monitoraggio, permetterà di fornire medie annue e mensili sempre più affidabili, a supporto dell’applicazione della legge e dell’ordinanza, mirando ad uno sfruttamento sostenibile.

Monitoraggio della piana del Vedeggio

Il “Consorzio sistemazione del fiume Vedeggio da Camignolo fino alla foce” è stato creato per l’esecuzione delle opere previste dal progetto di sistemazione idraulica del fiume Vedeggio. Nell’ambito di tale progetto, l’Istituto scienze della Terra ha ricevuto l’incarico per il monitoraggio dell’acquifero e del fiume Vedeggio, con l’obiettivo di individuare eventuali cambiamenti nel rapporto tra il corso d’acqua e l’acquifero della valle del Vedeggio a livello quantitativo e qualitativo delle acque sotterranee, determinati dalla realizzazione delle opere.
In seguito all’Istituto scienze della Terra è stato anche affidato l’incarico di rendere disponibili i dati del monitoraggio realizzato e dell’accompagnamento ambientale attraverso un portale Web che potesse distribuire l’informazione in modo veloce ai diversi enti coinvolti nel progetto.

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