L'energia geotermica è il calore immagazzinato nel sottosuolo. Il calore proviene dal decadimento dei radioisotopi naturali nelle rocce della crosta terrestre e dallo scambio di calore con le parti più profonde della terra. Il termine “energia geotermica” deriva dal greco “geo” (terra) e “thermos” (caldo).

Oltre il 99% della terra ha una temperatura superiore a 1'000° C. Solo un millesimo della massa terrestre, i 3 km più superficiali, è più freddo di 100° C.

In Europa centrale, ad una profondità di 10 - 20 metri, la temperatura è di circa 12° C. Fino a questa profondità il clima influenza la temperatura della crosta terrestre. Negli strati più profondi entrano in gioco le leggi geotermiche, per cui ogni 33 metri la temperatura aumenta in media di circa 1°C.
L’utilizzo più comune è quello di estrarre l’energia geotermica e usarla per il riscaldamento e la produzione di acqua sanitaria in connessione con una pompa di calore.

Le sonde geotermiche con sistemi che funzionano a basse temperature rappresentano l’applicazione più comune nel Cantone Ticino: le sonde sono degli scambiatori di calore verticali a circuito chiuso (lunghezza tipica di 50-200 m), inseriti in un carotaggio.

I sistemi a circuito chiuso nel sottosuolo agiscono come scambiatore di calore: nei tubi circola un liquido termico, generalmente una miscela d’acqua, antigelo e additivi.

Una volta inserito il circuito nel foro, lo spazio vuoto viene riempito con una miscela di argilla e cemento che dopo l’indurimento forma un mantello permanente intorno alla sonda.
 

Le captazioni ad uso termico prelevano acqua sotterranea con una pompa e la convogliano verso la pompa di calore dove cede o prende calore a seconda dell’uso (raffreddamento o riscaldamento). Nella maggior parte dei casi si ricorre alla costruzione di pozzi filtranti verticali: la resa del pozzo, ossia il quantitativo di acqua estraibile, dipende dalla produttività della falda, dal suo spessore nella località considerata, dalla permeabilità dell’acquifero e dalle caratteristiche tecniche del pozzo stesso.

Nel progettare una captazione di acqua sotterranea è importante considerare e valutare la distanza tra il punto di presa e quello di restituzione, al fine di evitare la possibilità di un cortocircuito idraulico che portando acqua più fredda nell’opera di captazione, provocherebbe una perturbazione finale nella temperatura della falda, superiore ai 3°C consentiti.

Uno studio idrogeologico deve dimostrare la presenza di acque sotterranee in quantità e qualità soddisfacenti e la fattibilità dell’opera di captazione e di quella di restituzione. Con il proliferare di questo tipo di impianti, la resa delle acque sotterranee captate, ha assunto un’importanza fondamentale per garantire un bilancio quantitativo neutro a medio / lungo termine per gli acquiferi.

La figura illustra l’uso termico delle acque sotterranee per il riscaldamento.