APLICAÇÕES GEOTÉRMICAS DE MÉDIA A GRANDE COMPLEXIDADE

Antonio Galgaro, Zeno Farina, Giuseppe Emmi, Michele de Carli (2014). Feasibility analysis of a Borehole Heat Exchanger (BHE) array to be installed in high geothermal flux area: The case of the Euganean Thermal Basin, Italy. ScienceDirect, Renewable Energy, Volume 78, June 2015, Pages 93-104 – (link)

Título
Feasibility analysis of a Borehole Heat Exchanger (BHE) array to be installed in high geothermal flux area: The case of the Euganean Thermal Basin, Italy

(Análise de viabilidade de uma rede de trocadores de calor de poço (BHE) a ser instalada em área de alto fluxo geotérmico: o caso da Bacia Termal Euganeana, Itália)

Resumo
This work analyses the feasibility and sustainability of closed-loop heat-exchangers, also known as Borehole Heat Exchangers (BHEs), in shallow geothermal areas. By circulating a carrier fluid in a closed-loop of pipes installed vertically in a deep well, there is no fluid exchange between the BHEs and hot thermal groundwater, but only heat transfer. The BHEs absorb heat when in contact with the warmer subsoil, and release it to buildings. It is designed that heating is provided through a free-heating system, avoiding the need to use a Ground Source Heat Pump system or other thermal energy device. An actual application of such technique in a public building located in an important thermal area in north–east Italy is analysed in terms of its thermal impact on underground and groundwater temperature. The test area is part of the so called Euganean Thermal Basin (ETB), which is the most important thermal district in northern Italy. The ETB is located in the eastern Po river plain and is one of the most important thermal and mud-therapeutic spas in the world. More than 250 hotels offer hospitality to more than 3 million tourists every year. Almost every hotel and spa owns a well to extract thermal water at a temperature in the range 60–87 °C from the fractured carbonatic bedrock found at a depth of about 50–200 m below ground level. To preserve this fundamental resource, the local legislation does not allow extracted thermal water to be used for purposes other than therapeutic ones. Several spas and thermal wells are present in the surroundings of the concerned building and it must be verified that heat extraction by the BHE-array during its operation does not hinder the temperature of thermal wells. The analysis is carried out using a finite elements analysis code (FEFLOW 6.1), simulating mass and heat transfer inside porous media. Various array configurations are simulated and it is found that an array of 4 BHEs 240 m deep provide enough thermal energy to the building decreasing by less than 2 °C the temperature of the closest well’s extracted water. A feasibility analysis of a more widespread District Heating scheme in the Euganean Thermal Basin area should therefore be carried out.

TRADUÇÃO LIVRE
Este trabalho analisa a viabilidade e sustentabilidade dos permutadores de calor de circuito fechado, também conhecidos como Permutadores de Calor de Furo (BHEs), em áreas geotérmicas pouco profundas. Ao fazer circular um fluido transportador num circuito fechado de tubos instalados verticalmente num poço profundo, não há troca de fluido entre os BHEs e as águas subterrâneas termais quentes, mas apenas transferência de calor. Os BHE absorvem calor quando em contato com o subsolo mais quente e o liberam para os edifícios. O sistema foi projetado para fornecer aquecimento por meio de um sistema de aquecimento gratuito, evitando a necessidade de usar um sistema de bomba de calor geotérmica ou outro dispositivo de energia térmica. Uma aplicação real dessa técnica em um edifício público localizado em uma importante área termal no nordeste da Itália é analisada em termos de seu impacto térmico na temperatura subterrânea e da água subterrânea. A área de teste faz parte da chamada Bacia Termal Euganeana (ETB), que é o distrito termal mais importante do norte da Itália. A ETB está localizada na planície oriental do rio Pó e é um dos spas termais e de lama terapêutica mais importantes do mundo. Mais de 250 hotéis oferecem hospedagem a mais de 3 milhões de turistas todos os anos. Quase todos os hotéis e spas possuem um poço para extrair água termal a uma temperatura entre 60 e 87 °C do leito rochoso carbonático fraturado encontrado a uma profundidade de cerca de 50 a 200 m abaixo do nível do solo. Para preservar este recurso fundamental, a legislação local não permite que a água termal extraída seja utilizada para outros fins que não sejam terapêuticos.

Artigo publicado no site ScienceDirect, no Renewable Energy Journal.