Il terreno si presta particolarmente bene a costituire la sorgente termica dalla quale sottrarre o alla quale cedere il calore necessario per far funzionare una pompa di calore a ciclo inverso. Tale azione può essere realizzata sia estraendo l’acqua di falda, sia asportando o cedendo calore direttamente alla massa stessa del terreno attraverso sonde geotermiche verticali.
La crescente esigenza di raffrescare gli ambienti nel periodo estivo, oltre che riscaldarli nella stagione invernale, ha portato negli ultimi anni alla diffusione delle pompe di calore reversibili, ossia di macchine termodinamiche in grado di sottrarre calore dall’edificio per cederlo all’ambiente esterno in estate, e viceversa in inverno. L’efficienza di queste macchine è influenzata in maniera significativa dalla differenza di temperatura tra ambiente interno e sorgente esterna. Il terreno a tal proposito presenta alcune caratteristiche molto favorevoli, a causa della sua elevata inerzia termica. Già a moderata profondità (7-8 m) risente poco delle fluttuazioni termiche giornaliere e stagionali, al punto che la sua temperatura si può considerare pressoché costante per tutto l’anno: ciò porta ad avere differenze di temperatura tra sorgente termica e ambiente da climatizzare inferiori rispetto a quanto si avrebbe utilizzando l’aria esterna come sorgente termica, con conseguente miglioramento dell’efficienza dell’impianto e minori costi operativi. L’accoppiamento della pompa di calore al terreno visto come sorgente termica esterna (GSHP: Ground-Source Heat Pump) si può realizzare in diversi modi, ma uno dei più interessanti è certamente quello costituito da una o più perforazioni verticali, al cui interno vengono collocati uno o più tubi percorsi da un fluido termovettore: a tale tecnologia si dà il nome di Sonda Geotermica Verticale.
Storicamente i primi studi su questa tecnologia si ebbero negli Stati Uniti e in Canada a partire dal dopoguerra, con una significativa diffusione commerciale a partire dagli anni ’80. Attualmente, i sistemi GSHP, hanno buona diffusione anche in Europa, favoriti da politiche ambientali che incentivano gli impianti di riscaldamento a bassa produzione di CO2.
In Italia inizialmente i pochi impianti presenti erano concentrati nella zona alpina a ridosso di Austria e Svizzera con funzionamento prevalentemente invernale. Visti gli aumenti del prezzo degli idrocarburi e delle problematiche relative all’approvvigionamento di altre fonti (gas metano), si è avuto negli ultimi anni un incremento del numero di impianti geotermici, tra il 2004 e il 2005 ne sono stati installati circa 300 e via via sempre di più.
Attualmente il trend è fortemente positivo, con interesse sempre maggiore non solo da privati o da amministrazioni lungimiranti, quanto da soggetti imprenditoriali sempre più propensi ad investire nel “risparmio energetico”.
L’adozione di “soluzioni alternative” rispetto a quelle “tradizionali” implica una maggiore spesa iniziale a fronte di un elevato risparmio nella gestione. Nel caso degli impianti a sonde geotermiche verticali il costo delle sonde si può stimare tra i 40 e i 50 €/m, comprensivo di perforazione, fornitura e posa di sonda a doppio U con zavorra in testa, riempimento del foro con miscela adeguata. Per quanto concerne la scelta della pompa di calore occorre stabilire quale sia la soluzione rispetto alla quale valutare il maggior o minor onere; la soluzione più interessante è sicuramente quella che adotti una macchina reversibile, andando ad eliminare l’installazione del classico condizionatore ad aria, in tal caso il risparmio complessivo compensa il costo del campo geotermico.
La valutazione economica del risparmio nell’esercizio dell’impianto varierà a seconda dei costi sia dell’energia elettrica sia del gas.
Per l’energia elettrica è da segnalare, oltre alle attuali tariffe multiorarie dell’ENEL e del mercato libero (per ”clienti idonei” e consorzi), anche la recente tariffa ENEL BTA dedicata alle pompe di calore.
Da quanto precedentemente esposto emergono le notevoli possibilità offerte dal terreno come sorgente termica per la climatizzazione. Nelle applicazioni più semplici, dal punto di vista impiantistico, i metodi di calcolo e i criteri di progettazione attualmente disponibili sono affidabili ed ampiamente suffragati dai numerosissimi impianti operanti, mentre applicazioni più complesse richiedono l’impiego di adeguati modelli di simulazione e a tale riguardo appare necessario un affinamento di tali strumenti e un solido riscontro mediante monitoraggi e sperimentazioni. La convenienza economica dei sistemi GSHP può essere conseguita più facilmente nel caso di funzionamento sia invernale che estivo e la politica di incentivazione delle rinnovabili termiche, in fase di attuazione, potrebbe facilmente estenderne le applicazioni anche in Italia. Sono 281 i Comuni Italiani che utilizzano impianti geotermici a bassa entalpia, per una potenza complessiva di 69,7 MW termici.