Come conservare il calore estivo per l'inverno?

In Slovenia, ricercatori e ingegneri stanno esplorando modi innovativi per immagazzinare il calore estivo per l'uso invernale, integrando sistemi di energia termica direttamente nelle fondamenta degli edifici. Questa tecnologia emergente, nota come geostrutture energetiche, prevede l'incorporazione di sistemi di scambio di calore all'interno di elementi geotecnici come pali, lastre di fondazione e trincee durante la costruzione. Queste strutture sfruttano le temperature stabili trovate sottoterra per catturare il calore in eccesso durante i mesi più caldi e ridistribuirlo durante i periodi più freddi, offrendo una soluzione sostenibile per il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici.

L'approccio rientra nelle tecnologie geotermiche a bassa profondità e ha guadagnato terreno a livello globale negli ultimi due decenni. Il sistema funziona installando tubi all'interno di questi componenti geotecnici, attraverso i quali un fluido circola in un circuito chiuso. In condizioni calde, il fluido assorbe il calore, mentre in condizioni fredde, rilascia il calore immagazzinato. Una pompa di calore trasferisce questa energia alle aree in cui è necessaria. Poiché le temperature del suolo rimangono relativamente costanti per tutto l'anno rispetto all'aria, forniscono un mezzo efficiente per lo scambio termico.

Con l'incorporazione di questi sistemi durante la fase di costruzione, la trivellazione profonda aggiuntiva, che può essere costosa, è spesso inutile, riducendo significativamente i costi di investimento. Uno dei principali vantaggi delle geostrutture energetiche è la loro integrazione con le infrastrutture geotecniche esistenti. Se pianificato all'inizio del processo di progettazione, questi sistemi possono essere integrati senza soluzione di continuità nella fondazione senza richiedere lavori aggiuntivi. Secondo il dottor Stanislav Lenart dell'Istituto sloveno di ingegneria civile (ZAG), questo potrebbe portare a risparmi sostanziali, soprattutto perché molti progetti in Slovenia si basano già su fondazioni a pila e pareti di scavo protette.

Tuttavia, la tecnologia non è universalmente applicabile. Ogni sistema deve essere accuratamente dimensionato in base alle proprietà del suolo e al potenziale impatto dei cambiamenti di temperatura sia sulla struttura che sul terreno circostante.

Di conseguenza, i ricercatori stanno sviluppando modelli sperimentali e numerici per prevedere meglio questi processi e garantire il funzionamento sicuro a lungo termine delle geostrutture energetiche. Nonostante queste sfide, la tecnologia è in uso da oltre vent'anni in diversi paesi europei, in particolare in edifici commerciali, complessi residenziali, tunnel e progetti infrastrutturali. Il suo sviluppo è accelerato a causa della spinta globale verso soluzioni di riscaldamento e raffreddamento a basse emissioni di carbonio. La Slovenia sembra ben posizionata per adottare questa tecnologia, date le sue condizioni geologiche favorevoli e le numerose nuove costruzioni che utilizzano fondazioni a pila.

In tutti questi scenari, i sistemi per l'energia geotermica a bassa profondità potrebbero essere integrati nelle fasi di pianificazione dei progetti. Il terreno sotto i nostri piedi non è solo una base portante per gli edifici, ma anche un mezzo prezioso ed economico per la conservazione e lo scambio di calore. Integrando questo potenziale nei progetti degli edifici, si può ridurre il surriscaldamento estivo delle strutture e delle infrastrutture e una parte del calore invernale richiesto può essere ottenuto dal terreno dove è stato immagazzinato durante l'estate.