Il corso è indirizzato alla comprensione delle differenti modalità di utilizzo della risorsa geotermica come fonte rinnovabile: usi elettrici, diretti e scambio di calore con il sottosuolo (climatizzazione con pompe di calore geotermico).

Flusso e trasmissione del calore nella crosta terrestre: conduzione, convezione e advezione. Sfruttamento del calore terrestre per scopi geotermici (elettrici e diretti). Le anomalie geotermiche. La geotermia di bassa-media-alta temperatura quale fonte di energia rinnovabile e suo ruolo nella transizione ecologica e nella mitigazione del cambiamento climatico. Principali caratteristiche dei sistemi geotermici a bassa, media ed alta entalpia in diversi ambienti tettonici e geodinamici. Le condizioni per lo sfruttamento della risorsa geotermica per la produzione di elettricità: 1) sorgente di calore, 2) reservoir per i fluidi geotermici, 3) ricarica dei fluidi, 4) presenza di rocce sigillo impermeabili. Tipologie, caratteristiche e classificazione dei sistemi geotermici. Campi geotermici in aree vulcaniche, sistemi connessi ad intrusioni magmatiche e altri sistemi geotermici. Le caldere come potenziali indicatori per l'individuazione e la caratterizzazione dei campi geotermici e il loro di sfruttamento per la produzione di energia elettrica. Esempi di campi geotermici italiani e del sudamerica e loro prospettive di sviluppo. Sistemi geotermici ad acqua dominante e a vapore dominante. Geotermia e diagramma di stato dell'acqua. Caratterizzazione dei fluidi idrotermali (acque e gas): composizione, classificazione e isotopi stabili. I minerali di alterazione idrotermale. Tecniche multidisciplinari di esplorazione geotermica: geologia di superficie, vulcanologia, geochimica (e geotermometria), geofisica, pozzi esplorativi e integrazione di tutti i dati di esplorazione. Il modello concettuale dei sistemi geotermici. Tipologie e funzionamento di centrali geotermiche per la produzione di energia elettrica. Impianti diretti a vapore (secco), impianti a flash singolo/doppio e multiplo. Impianti a ciclo binario (ORC). Il costo dell'elettricità prodotta da centrali geotermiche. Efficienza degli impianti produttivi e problemi connessi alla corrosione e scaling (self sealing) generati dai fluidi geotermici. Mitigazione dell’impatto ambientale degli impianti geotermoelettrici. La reiniezione dei fluidi geotermici. La geotermia di bassa e bassissima temperatura (geoscambio di calore col sottosuolo). Utilizzi diretti del calore (District Heating). Gli esempi di Ferrara e Bagno di Romagna di utilizzo diretto di acque calde per il teleriscaldamento e significato geologico-strutturale delle anomalie termiche superficiali dell'Emilia Romagna nord-orientale e meridionale. Altri esempi di teleriscaldamento. Impianti a pompa di calore geotermica (acqua-acqua) a circuito chiuso collegati a sonde scambiatrici di calore nel sottosuolo e a circuito aperto con scambio di calore in falda. Coefficiente di prestazione (COP) delle pompe di calore geotermiche. Il cantiere per la messa in opera di sonde scambiatrici di calore e indagini preliminari geologiche, geotecniche, idrogeologiche e di conducibilità termica del sottosuolo. Test di risposta termica standard (GRT) e test di risposta geotermica avanzato (EGRT), indagini del sistema geotermico in campo e in laboratorio (software). Costi: investimento iniziale, gestione e manutenzione degli impianti di geoscambio. Confronto con i costi dei sistemi di riscaldamento tradizionali. Normativa per l'installazione nel sottosuolo di sonde scambiatrici di calore (Decreto 30-09-2022). Utilizzo dell'energia geotermica per la climatizzazione di piscine e centri benessere, per serre e produzione agricola, piscicoltura, fusione della neve, e vari processi industriali. Escursione a campi geotermici della Toscana e visita di studio alla centrale geotermoelettrica di Larderello.

Nessuna propedeuticità prevista.

Lo studente dovrà dimostrare:

Conoscenza e capacità di comprensione. Al termine del corso lo studente dovrà avere assimilato le conoscenze fondamentali per la comprensione delle potenzialità dei campi geotermici ad alta entalpia e degli impianti di produzione di energia termica con sonde scambiatrici di calore col sottosuolo abbinate a pompe di calore geotermico (sistemi chiusi e aperti).

Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente dovrà dimostrare di avere la padronanza dei concetti fondamentali per riconoscere, classificare e descrivere campi geotermici di alta temperatura e per progettare campi sonda scambiatrici di calore per impianti di climatizzazione con pompa di calore geotermico.

Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà dimostrare di possedere padronanza dei concetti fondamentali per valutare in modo autonomo e critico le proprietà del sottosuolo e dei gradienti termici per distinguere le varie forme di sfruttamento della risorsa geotermica, dalla produzione di energia elettrica agli usi diretti (energia termica).

Abilità comunicative. Lo studente dovrà essere in grado di descrivere correttamente le varie forme di utilizzo della risorsa geotermica come fonte rinnovabile, utilizzando un linguaggio tecnico specifico.

Capacità di apprendimento. Lo studente dovrà essere in grado di costruire il suo percorso di crescita scientifica per la conoscenza della geotermia in maniera critica ed autonoma, utilizzando le conoscenze acquisite. Queste capacità, per quanto possibile, verranno stimolate dal docente proponendo approfondimenti.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Sono previste attività seminariali e di approfondimento tenute da ricercatori e docenti dell'Università di Urbino o altri atenei.

Modalità didattiche

Lezioni frontali in aula, esercitazioni pratiche ed escursioni didattiche in aree geotermiche italiane ed impianti geotermici in esecizio per la produzione di elettricità e la climatizzazione con pompe di calore geotermiche.

Didattica innovativa

Attività esperenziale e visite presso impianti geotermoelettrici e impianti di climatizzazione a circuito chiuso con sonde scambiatrici di calore accoppiate a pompe di calore.

Obblighi

Consigliata la frequenza delle lezioni. Anche le esercitazioni pratiche sono parte integrante della preparazione finale.

Testi di studio

Dispense con files informatici forniti allo studente e messe a disposizione nella piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Testi di studio consigliati

Adele Manzella, Carlo Ungarelli (2011) La Geotermia – L’energia sotto i nostri piedi. Società editrice il Mulino.

Kenneth Wohletz, Grant Heiken (1992) Volcanology and Geothermal Energy, University of California Press, 432 pp. 

Beniamino Toro, Tania Ruspandini (2009) Geotermia, Aspetti geologici – Ricerca – Utilizzazione. Collana SIGEA di geologia ambientale, Dario Flaccovio Editore, 119 pp. 

Francesco Tinti (2008) Geotermia per la climatizzazione. Dario Flaccovio Editore, 209 pp. 

Modalità di
accertamento

Esame orale per l'accertamento della padronanza della disciplina basato su conoscenza dei concetti, applicazione di tecniche e procedure, padronanza di linguaggio specifico e argomentazione appropriata di problematiche. La prova orale sarà valutata in trentesimi.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità didattiche

Esame orale per l'accertamento della padronanza della disciplina basato su conoscenza dei concetti, applicazione di tecniche e procedure, padronanza di linguaggio specifico e argomentazione appropriata di problematiche. La prova orale sarà valutata in trentesimi.

Obblighi

Nessuno

Testi di studio

Per dare la possibilità alle studentesse e agli studenti non frequentanti di compensare con lo studio autonomo quanto è svolto durante le lezioni, sono indicati i seguenti materiali riferiti ai medesimi contenuti del programma ai fini di promuoverne la piena comprensione.

Dispense con files informatici forniti allo studente e messe a disposizione nella piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Testi di studio consigliati

Adele Manzella, Carlo Ungarelli (2011) La Geotermia – L’energia sotto i nostri piedi. Società editrice il Mulino.

Kenneth Wohletz, Grant Heiken (1992) Volcanology and Geothermal Energy, University of California Press, 432 pp. 

Beniamino Toro, Tania Ruspandini (2009) Geotermia, Aspetti geologici – Ricerca – Utilizzazione. Collana SIGEA di geologia ambientale, Dario Flaccovio Editore, 119 pp. 

Francesco Tinti (2008) Geotermia per la climatizzazione. Dario Flaccovio Editore, 209 pp.

Modalità di
accertamento

Esame orale per l'accertamento della padronanza della disciplina basato su conoscenza dei concetti, applicazione di tecniche e procedure, padronanza di linguaggio specifico e argomentazione appropriata di problematiche. La prova orale sarà valutata in trentesimi.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.