GEOTERMIA
RISPARMIO ED EFFICIENZA DA FONTI RINNOVABILI
GEOSOLUTION S.r.l. – SOCIETÀ DI INGEGNERIA
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metodologico completo, in grado di...
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ENERGIA GEOTERMICA
Si basa sui principi della geotermia Sfruttament...
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GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA
La geotermia a bassa entalpia sfrutta il sottosuolo come serbatoio di calore
Le moderne tecnolo...
PRINCIPIO GEOLOGICO
La temperatura del sottosuolo, oltre i 10-15 metri di profondità, si mantiene
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PRINCIPIO GEOLOGICO
Le caratteristiche litologiche, geologico - strutturali
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PRINCIPIO GEOLOGICO
Conducibilità termica del terreno
La conducibilità termica è la
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PRINCIPIO GEOLOGICO
Grado di umidità del terreno
La conducibilità termica
dell’acqua è circa 20 volte
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L’importanza della falda acquifera
La presenza della falda
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Scambio termico
Il sistema sfrutta la possibilità di scambiare calore tra il terreno e
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Principio della prova
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Componenti fondamentali
Pompa di calore
Sonde geotermiche
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IMPIANTO GEOTERMICO
Pompa di calore
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Componenti della pompa di calore
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assorbe calore dalla sorgente fredda e fa
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La lunghezza della perforazione varia tra 70 e 200 m, in funzione della ri...
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Sonde geotermiche orizzontali
Il circuito chiuso può essere posato orizzontalmente in una trincea, pos...
IMPIANTO GEOTERMICO
Efficienza delle pompe di calore
L’efficienza di una pompa di calore viene descritta dal Coefficiente ...
IMPIANTO GEOTERMICO
Efficienza delle pompe di calore
Il rendimento di energia primaria del sistema di generazione di energ...
FATTORI ECONOMICI
Impianto tradizionale VS Impianto geotermico a PdC
Impianto tradizionale Investimento iniziale
10.000 €
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FATTORI ECONOMICI
Il rendimento di energia primaria di una pompa di calore geotermica è
variabile tra il 120% e il 240%. L...
FATTORI ECONOMICI
Impianto tradizionale VS Impianto geotermico a PdC
Costi
25000
30000
35000
40000
45000
Impianto
tradizio...
FATTORI ECONOMICI
Vantaggi globali di un impianto geotermico
Indipendente
Ecologico
Rinnovabile
Non legato a combustibili ...
RIFERIMENTI NORMATIVI
D.P.R. 395 del 27/05/1991 Approvazione del regolamento di attuazione della legge 9
dicembre 1986, n....
RIFERIMENTI NORMATIVI
L.R. n. 40 del 10/10/1989 Disciplina della ricerca, coltivazione e utilizzo delle acque
minerali e t...
RIFERIMENTI NORMATIVI
Classificazione delle risorse
geotermiche
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Sono altresì piccole utilizzazioni locali di calore geo...
RIFERIMENTI NORMATIVI
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Piccole utilizzazioni locali di calore
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Geotermia - Risparmio ed efficienza da fonti rinnovabili

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Il sottosuolo è un serbatoio termico dal quale estrarre calore d’inverno e al quale cederne d’estate. Tale scambio termico è possibile mediante le pompe di calore abbinate a sonde geotermiche, che assicurano un elevato grado di rendimento durante tutto l’anno con un consumo di energia elettrica limitato; è anche possibile alimentare le pompe di calore geotermiche con pannelli fotovoltaici. Lo scambio di calore con il terreno avviene tramite la sonda geotermica: il loro numero e la profondità d'installazione (da 50 a 150 metri) variano in funzione dell'energia termica richiesta. Ogni sonda è formata da una coppia di tubi in polietilene uniti a formare un circuito chiuso con un tubo di "andata" e uno di "ritorno", all'interno dei quali circola un fluido glicolato. La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa a un corpo a temperatura più alta, che rappresenta un processo inverso rispetto a quanto avviene spontaneamente in natura, dovuto al fatto che viene fornita energia elettrica alla macchina che "pompa calore". Negli ultimi anni anche in Italia il mercato delle pompe di calore ha subito un indicativo incremento: nel 2009 si stima una potenza installata di circa 230 MW termici. Il costo d’investimento per un sistema di PCG è normalmente più caro di un sistema convenzionale di climatizzazione; tuttavia, a fronte di costi d’installazione maggiori, la gestione è nettamente più economica.

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Geotermia - Risparmio ed efficienza da fonti rinnovabili

  1. 1. GEOTERMIA RISPARMIO ED EFFICIENZA DA FONTI RINNOVABILI
  2. 2. GEOSOLUTION S.r.l. – SOCIETÀ DI INGEGNERIA Offre ai propri Committenti, pubblici e privati, un valido ausilio per il trattamento e la risoluzione delle problematiche che, a vario titolo, interessano l’ambiente ed il territorio, dall’ambito progettuale a quello operativo di cantiere. Principali settori di intervento: Sistemi di Gestione Qualità, Ambiente, Sicurezza ed Energia Progettazione impianti trattamento acque meteoriche Studi idrologici e di compatibilità idraulica Bonifica siti contaminati Screening e Valutazioni di Impatto Ambientale Modellazione geologica - Geotecnica - Geotermia www.geosolution.it
  3. 3. La sinergia di professionalità specializzate in ambiti distinti garantisce un approccio metodologico completo, in grado di fornire esaustività e flessibilità di intervento, sia nel campo pubblico che in quello privato Le prestazioni di GEOSOLUTION sono mirate ad assicurare al Committente il miglior risultato nel minor tempo, cercando di soddisfare anche le richieste più esigenti con un servizio “tutto compreso”con un servizio “tutto compreso” I servizi di Geosolution ricoprono i seguenti macro-settori: Ingegneria ambientale Consulenza ambientale Geologia applicata Consulenza aziendale
  4. 4. GEOTERMIA RISPARMIO ED EFFICIENZA DA FONTI RINNOVABILI ENERGIA GEOTERMICA Si basa sui principi della geotermia Sfruttamento del calore naturale della Terra (gradiente geotermico) dovuto all'energia termica rilasciata in processi di decadimento nucleare di elementi radioattivi contenuti naturalmente Se sfruttata in maniera corretta può essere considerata una forma di energia alternativa e rinnovabile radioattivi contenuti naturalmente all'interno della Terra (nucleo, mantello e crosta terrestre)
  5. 5. GEOTERMIA RISPARMIO ED EFFICIENZA DA FONTI RINNOVABILI ENERGIA GEOTERMICA ALTA ENTALPIA T > 150 °C BASSA ENTALPIA T < 90 °C Geotermia Geoscambio
  6. 6. GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA La geotermia a bassa entalpia sfrutta il sottosuolo come serbatoio di calore Le moderne tecnologie consentono di trasformare l’energia termica presente nel terreno in calore utilizzabile, in modo ecologico e senza effetti sul clima È relativa allo sfruttamento del sottosuolo come serbatoio termico dal quale estrarre calore durante la stagione invernale ed al quale cederne durante la stagione estiva
  7. 7. PRINCIPIO GEOLOGICO La temperatura del sottosuolo, oltre i 10-15 metri di profondità, si mantiene costante (zona di omotermia) durante tutto l’anno, a differenza della temperatura della superficie e dell’aria esterna, che subiscono variazioni sia giornaliere che annuali Nella maggior parte delle regioni Gradiente geotermico Nella maggior parte delle regioni italiane, indipendentemente dal tipo di roccia, dall’assetto geologico - strutturale e dalla stratigrafia, la temperatura della zona di omotermia è compresa tra 12 e 17 °C Oltre i 100 metri di profondità, la temperatura media aumenta di 3° ogni 100 metri
  8. 8. PRINCIPIO GEOLOGICO Le caratteristiche litologiche, geologico - strutturali e stratigrafiche del sito rivestono un ruolo di primaria importanza nella definizione del potenziale di geoscambio, indispensabile per il corretto dimensionamento dell’impianto Importanza degli aspetti geologici per l’efficienza dell’impianto
  9. 9. PRINCIPIO GEOLOGICO Conducibilità termica del terreno La conducibilità termica è la misura dell'attitudine di una sostanza (il terreno) a trasmettere il calore La conducibilità termica dipende dalla composizione mineralogica e dalla porosità della roccia o terreno interessato Ad esempio, la conducibilità termica delle rocce è generalmente superiore a quella dei terreni alluvionali e, a parità di contenuto di umidità, è maggiore in un terreno a grana fine rispetto ad un terreno a grana grossa
  10. 10. PRINCIPIO GEOLOGICO Grado di umidità del terreno La conducibilità termica dell’acqua è circa 20 volte superiore a quella dell’aria La presenza di moti di filtrazioneLa presenza di moti di filtrazione nel sottosuolo incrementa in maniera significativa le capacità di scambio termico del sistema A parità di condizioni è maggiore in terreni ad elevata permeabilità e minore in terreni impermeabili
  11. 11. PRINCIPIO GEOLOGICO L’importanza della falda acquifera La presenza della falda acquifera garantisce un contatto ottimale tra le sonde e il sottosuolo, aumentando l’efficacia dello scambio termico: ciò comporta untermico: ciò comporta un aumento considerevole del rendimento potenziale Favorisce inoltre il ripristino del campo termico modificato dal funzionamento delle sonde Terreni insaturi: l’umidità naturale migliora comunque la conducibilità termica e garantisce un sufficiente contatto tra sonda e sottosuolo
  12. 12. PRINCIPIO GEOLOGICO Parametri fondamentali di una falda acquifera Direzione Velocità Temperatura Orizzonti sovrapposti Influisce sulla geometria del campo sonde Influiscono sulla capacità di scambio termico, sul dimensionamento e sul rendimento dell’impianto Necessità di evitare la contaminazione tra acquiferiOrizzonti sovrapposti Rapporto tra ubicazione delle sonde e la direzione di deflusso Necessità di evitare la contaminazione tra acquiferi Influisce sul posizionamento relativo delle sonde (necessità di evitare fenomeni di saturazione termica)
  13. 13. ESTATE PRINCIPIO TERMODINAMICO Scambio termico Il sistema sfrutta la possibilità di scambiare calore tra il terreno e l’interno di un edificio per mezzo di un fluido convettore INVERNO Il fluido preleva calore dal sistema raffrescante dell’edificio e lo cede al terreno Il fluido preleva calore dal terreno e lo cede al sistema riscaldante dell’edificio
  14. 14. PRINCIPIO TERMODINAMICO Il minor salto di temperatura consentito con il prelievo di calore dal sottosuolo permette un minor lavoro da parte della centrale termica tradizionale per raggiungere Scambio termico con il terreno un minor lavoro da parte della centrale termica tradizionale per raggiungere temperature di comfort termico all’interno dell’edificio, e un conseguente minore consumo di combustibile. In particolari condizioni, inoltre, un impianto geotermico è in grado di coprire interamente il fabbisogno termico dell’edificio. RISPARMIO ECONOMICO BENEFICI AMBIENTALIBENEFICI AMBIENTALI
  15. 15. GROUND RESPONSE TEST Principio della prova Il G.R.T. è una prova in sito finalizzata alla raccolta di dati per un corretto dimensionamento dei campi di sonde geotermiche Consiste nel misurare e registrare, in funzione del tempo, la temperatura media del fluido presente nello scambiatore, in corrispondenza di unscambiatore, in corrispondenza di un valore prefissato della potenza termica trasmessa al terreno. Tale attività è preceduta dalla misura, nella sonda geotermica, della temperatura media del terreno indisturbato
  16. 16. GROUND RESPONSE TEST Risultati della prova Mediante i risultati ottenuti è possibile ricavare i valori della conducibilità termica media del terreno (W/m K). È inoltre possibile ottenere il valore del coefficiente globale di scambio termico, per unità di lunghezza dello scambiatore (W/m), fra il fluido che scorre nello stesso ed il terreno indisturbato, in condizioni quasi-stazionarie, cioè con variazioni molto lente della temperatura del fluido termovettore nel tempo Il test ha una durata minima di 72 ore, e permette di misurare costantemente la potenza scambiata dalla sonda con il terreno.
  17. 17. GROUND RESPONSE TEST Dall’elaborazione delle temperature in ingresso e uscita del fluido geotermico dallo scambiatore si possono ricavare, utilizzando modelli inversi, le caratteristiche del terreno, ma anche una serie utile di dati sperimentali sul comportamento degli scambiatori (resistenze termiche, ecc), che si rivelano di fondamentale importanza per il dimensionamento dell’impianto Risultati della prova L’esecuzione di un Ground Response Test è sempre opportuno, ma di fatto risulta economicamente giustificabile solo per impianti con potenze termiche superiori a 50 kW (potenze medio grandi)
  18. 18. IMPIANTO GEOTERMICO Componenti fondamentali Pompa di calore Sonde geotermiche Macchina termica in grado di spostare calore da un corpo più freddo ad uno più caldo a spese di energia elettrica Tubi in polietilene posti nel sottosuolo tramite perforazione a distruzione e attraversati da un fluido vettore. Possono essere verticali o orizzontali Impianto distribuzione A bassa temperatura (pavimento, soffitto, pannelli a parete) Il sistema è a “circuito chiuso” (senza emungimento da falda) in cui circola un fluido (acqua, oppure una miscela di acqua e anticongelante non tossico), che consente di scambiare calore con il terreno e trasferirlo per mezzo della pompa di calore al sistema di condizionamento degli edifici
  19. 19. IMPIANTO GEOTERMICO Pompa di calore La pompa di calore è l’elemento centrale degli impianti geotermici a bassa entalpia Con la stessa macchina (reversibile) è possibile effettuare il riscaldamento e il raffrescamento dell’edificio I terminali di climatizzazione più adatti per le pompe di calore geotermiche sono i pannelli radianti: rispetto ai sistemi convenzionali lavorano a temperature più basse in riscaldamento e più alte in raffrescamento, garantendo un maggiore rendimento della pompa di calore raffrescamento dell’edificio Il trasporto del calore all’interno dell’edificio può avvenire tramite aria o liquido
  20. 20. IMPIANTO GEOTERMICO Componenti della pompa di calore Evaporatore assorbe calore dalla sorgente fredda e fa evaporare il fluido refrigerante Compressore comprime il gas elevandone temperatura e pressione Valvola di espansione abbassa pressione e temperatura del fluido refrigerante chiudendo il ciclo temperatura e pressione Condensatore riporta il gas compresso a fluido con cessione di calore SCAMBIO TERMICO LAVORO ELETTRICO
  21. 21. IMPIANTO GEOTERMICO Sonde geotermiche verticali La lunghezza della perforazione varia tra 70 e 200 m, in funzione della richiesta di scambio termico del sistema edificio-impianto Possono avere configurazione a U (due tubi, mandata e ritorno), a doppia U oppure coassiale All’interno del perforo, lo spazio attorno alle sonde è riempito con grouting geotermico (calcestruzzo e additivi ad elevata conducibilità termica) Indicativamente, le sonde geotermiche sono in grado di fornire una potenza compresa tra 40 e 70 W per metro di perforazione, in funzione delle caratteristiche stratigrafiche del sottosuolo. conducibilità termica) Nei campi sonde la distanza tra le perforazioni varia tra 5 e 10 m. Poco spazio necessario Maggiore efficienza PRO CONTRO Costi maggiori
  22. 22. IMPIANTO GEOTERMICO Sonde geotermiche orizzontali Il circuito chiuso può essere posato orizzontalmente in una trincea, posta a profondità maggiori di quelle alla quale si può verificare il congelamento del terreno La potenza scambiabile dipende dalla lunghezza della tubazione e dall’area occupata: indicativamente, la potenza scambiabile con il terreno è di 15-40 W/mq I tubi sono installati a 1-3 m di profondità: maggiore è la profondità di installazione, maggiore sarà l’inerzia termica eprofondità di installazione, maggiore sarà l’inerzia termica e migliore il rendimento della pompa di calore Rispetto alle sonde geotermiche verticali, il rendimento della pompa di calore è più basso, tuttavia i minori costi di installazione rendono comunque competitiva questa soluzione Superficie necessaria Costi inferiori PRO CONTRO Efficienza inferiore
  23. 23. IMPIANTO GEOTERMICO Efficienza delle pompe di calore L’efficienza di una pompa di calore viene descritta dal Coefficiente di Prestazione (Coefficient of Performance, COP) Il COP di una pompa di calore è definito come il rapporto fra il calore somministrato alla sorgente a In generale: efficienza sistema = energia prodotta / energia impiegata rapporto fra il calore somministrato alla sorgente a temperatura più alta e il lavoro speso Più è alto il COP, maggiore è l’efficienza. Nelle pompe di calore, l’unica energia impiegata è quella elettrica (assorbita dal compressore e dalla pompa di circolazione del fluido vettore)
  24. 24. IMPIANTO GEOTERMICO Efficienza delle pompe di calore Il rendimento di energia primaria del sistema di generazione di energia elettrica in Italia è di circa il 40%: ciò significa che, per produrre 1 kWh elettrico, è necessario consumare 1/0.4 = 2.5 kWh termici. Il COP di una pompa di calore geotermica varia fra 3 e 6: ciò significa che, per ciascun kWh elettrico consumato, vengono prodotti da 3 a 6 kWh termici. Di conseguenza, una pompa di calore geotermica è in grado di produrre da 3 a 6 kWh termici consumando 1 kWh elettrico Il COP della pompa di calore dipende in gran parte dalle temperature dei due termostati (fluido del circuito di scambio al suolo e fluido dell’impianto di climatizzazione): minore è la loro differenza, più alto è il COP Una pompa di calore standard è in grado di produrre acqua calda fino a 50 °C ed acqua fredda fino a 6 °C
  25. 25. FATTORI ECONOMICI Impianto tradizionale VS Impianto geotermico a PdC Impianto tradizionale Investimento iniziale 10.000 € Costi di gestione 1.500 €/anno + manutenzione caldaia a condensazione e climatizzatori Impianto geotermico con pompa di calore Investimento iniziale 20.000 - 25.000 € Costi di gestione irrisori azzerati se con fotovoltaico dedicato a PdC Impianti domestici di potenza < 30 kW
  26. 26. FATTORI ECONOMICI Il rendimento di energia primaria di una pompa di calore geotermica è variabile tra il 120% e il 240%. Le migliori caldaie a condensazione raggiungono rendimenti del 90% Risparmi energetici ed economici Una pompa di calore geotermica, confrontata con una caldaia a condensazione, permette un risparmio energetico compreso tra il 20% e il 60% Ripartizione dei consumi energetici domestici
  27. 27. FATTORI ECONOMICI Impianto tradizionale VS Impianto geotermico a PdC Costi 25000 30000 35000 40000 45000 Impianto tradizionale Impianto geotermico € Tempo anni Costi 0 5000 10000 15000 20000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 geotermico L’investimento iniziale ha un simple payback di circa 10 anni Dopo 20 anni il risparmio cumulato raggiunge i 15.000 €
  28. 28. FATTORI ECONOMICI Vantaggi globali di un impianto geotermico Indipendente Ecologico Rinnovabile Non legato a combustibili fossili e all’andamento dei prezzi Riduzione generale delle emissioni di CO2 Indipendente dalle condizioni climatiche locali Fonte rinnovabile alla scala dei tempi umani Disponibile Globale Indipendente dalle condizioni climatiche locali Discreto Applicabile in qualsiasi zona del pianeta Minimi ingombri per l’installazione L’adozione di un impianto geotermico permette di migliorarne la classe energetica dell’immobile, incrementando notevolmente il valore commerciale Valorizzazione economica dell’immobile
  29. 29. RIFERIMENTI NORMATIVI D.P.R. 395 del 27/05/1991 Approvazione del regolamento di attuazione della legge 9 dicembre 1986, n. 869, recante disciplina della ricerca e della coltivazione delle risorse geotermiche D.P.R. 485 del 18/04/1994 Regolamento recante la disciplina dei procedimenti di rilascio di permesso di ricerca e concessione di coltivazione delle risorse geotermiche di interesse nazionale NAZIONALI nazionale D.Lgs. 152 del 03/04/2006 Norme in materia ambientale D.Lgs. 22 del 11/02/2010 Riassetto della normativa in materia di ricerca e coltivazione delle risorse geotermiche, a norma dell’articolo 27, comma 28, della legge 23 luglio 2009, n. 99 D.Lgs. 28 del 03/03/2011 Attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE
  30. 30. RIFERIMENTI NORMATIVI L.R. n. 40 del 10/10/1989 Disciplina della ricerca, coltivazione e utilizzo delle acque minerali e termali (art. 55-bis: risorse geotermiche) D.C.R.V. n. 107 del 05/11/2009 Piano di Tutela delle Acque REGIONE VENETO D.G.R.V. n. 985 del 18/06/2013 Allegato A: “Ricerca e sfruttamento delle risorse geotermiche nel territorio della Regione Veneto – Prime indicazioni operative per l’applicazione della normativa vigente” NB: Si applicano a tutto il territorio delle Regione del Veneto e sostituiscono, ove contrastanti, le precedenti disposizioni emanate dalla Giunta Regionale del Veneto in materia di geotermia
  31. 31. RIFERIMENTI NORMATIVI Classificazione delle risorse geotermiche “… Sono altresì piccole utilizzazioni locali di calore geotermico le sonde geotermiche che scambiano calore con il sottosuolo senza effettuare il prelievo e la reimmissione nel sottosuolo di acque calde o fluidi geotermici. …” D.G.R. Veneto n. 985 del 18 giugno 2013 Competenze “Il D.Lgs. 22/2010 conferisce alle Regioni territorialmente competenti le funzioni amministrative riguardanti le risorse geotermiche d’interesse nazionale e locale, se non rinvenute nel mare territoriale e nella piattaforma continentale italiana, nonché le piccole utilizzazioni locali.” Procedure: Piccole utilizzazioni locali di calore geotermico “Le piccole utilizzazioni locali di calore geotermico ai sensi del D.Lgs. 22/2010 non sono soggette alla disciplina mineraria di cui al R.D. 29 luglio 1927, n.1443 e all'art. 826 del c.c.”
  32. 32. RIFERIMENTI NORMATIVI Procedure: Piccole utilizzazioni locali di calore geotermico “Gli impianti di potenza inferiore a 1 MW ottenibile dal fluido geotermico alla temperatura convenzionale dei reflui di 15 gradi centigradi sono esclusi, ai sensi dell’ art. 10 comma 7 del D.Lgs. 22/2010, dalle procedure regionali di verifica di assoggettabilità ambientale.” D.G.R. Veneto n. 985 del 18 giugno 2013 “Le autorizzazioni per la realizzazione di sonde geotermiche“Le autorizzazioni per la realizzazione di sonde geotermiche sono rilasciate dalle Provincie alle quali la Regione del Veneto ha delegato, con il Piano di Tutela della Acque, tale compito ai fini della protezione degli acquiferi. Le Provincie ai sensi dell’art. 2 del D.Lgs. 22/2010 informano tempestivamente la Regione del rilascio di autorizzazioni o titoli abilitativi comunque denominati, di loro competenza, e prescrivono ai soggetti titolari di autorizzazione la trasmissione delle informazioni stratigrafiche e delle principali caratteristiche tecniche dell’impianto”
  33. 33. Per qualsiasi informazione su GEOTERMIA RISPARMIO ED EFFICIENZA DA FONTI RINNOVABILI contattateci:contattateci: www.geosolution.it info@geosolution.it Tel. 0498807531
  34. 34. Grazie per l’attenzione Il materiale oggetto della presente trattazione costituisce proprietà intellettuale di Geosolution S.r.l. e come tale non potrà essere copiato, riprodotto o pubblicato, tutto od in parte, senza il consenso scritto dell’autore (legge 22/04/1941 n. 633, art. 2575 e seg. C.C.) www.geosolution.it

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