OBIETTIVI FORMATIVI

Vengono presentati i processi di trasferimento di calore assieme alle principali tecniche geofisiche per indagini sulla struttura termica dei primi strati crostali e la caratterizzazione dei sistemi idrogeotermici. Si affrontano problematiche relative sia agli usi diretti dell'energia geotermica (teleriscaldamento) sia alla produzione di energia elettrica da fluidi ad alta entalpia. Vengono inoltre presentati una serie di casi-studio relativi allo sfruttamento dell'energia geotermica. Il corso include inoltre diverse esperienze pratiche sia in laboratorio (modellazione geotermica attraverso codici di calcolo numerici e analitici, misure di proprietà termofisiche) e sul campo.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La partecipazione alle attività formative previste (lezioni frontali, esercitazioni in laboratorio e sul terreno) consentirà allo studente di acquisire le conoscenze generali sulla Geotermia Fisica necessarie per affrontare studi e attività professionali nel campo delle scienze della Terra e dell’ambiente e nella professione di geologo.

Nello specifico lo studente sarà in grado di:

• conoscere e descrivere i principali processi di trasferimento di calore che avvengono nel sottosuolo;
• selezionare le tecniche di indagine utili allo studio della struttura termica nei primi strati crostali;
• interpretare i risultati delle indagini e rappresentarli in termini qualitativi e quantitativi;
• applicare le conoscenze e le competenze teoriche e pratiche acquisite allo studio di problematiche relative all’esplorazione dell’energia geotermica;
• valutare criticamente i dati raccolti durante attività di misura, campionamento e analisi di laboratorio e di campagna;

sviluppare un studio di tipo scientifico o professionale

PREREQUISITI

Per affrontare efficacemente i contenuti dell’insegnamento sono necessarie conoscenze di base di Geofisica della Terra Solida, Geofisica Applicata, Idrogeologia e Geologia Strutturale.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali, esercitazioni teorico-pratiche in laboratorio. Essendo previste attività per l’applicazione delle conoscenze metodologiche e teoriche acquisite, la frequenza alle esercitazioni di laboratorio è fortemente consigliata.

Le lezioni frontali in aula sono erogate mediante presentazioni multimediali.

Le esercitazioni di laboratorio sono mirate all’applicazione pratica delle conoscenze teoriche acquisite durante le lezioni frontali. In particolare saranno sviluppati:

• esercitazioni al calcolatore per lo di soluzioni analitiche e numeriche dell’ equazione del trasporto di calore;
• esercitazioni al calcolatore per lo sviluppo di modelli termici 2D in regime stazionario e variabile

Le esercitazioni di laboratorio si svolgono in aule attrezzate con PC

PROGRAMMA/CONTENUTO

1. Trasmissione del calore
Conduzione in mezzi isotropi e anisotropi, Formulazione differenziale dell’equazione della conduzione, Soluzioni analitiche e numeriche (metodo delle differenze finite e degli elementi finiti) dell’equazione della conduzione. Irraggiamento, Variazioni secolari e periodiche della temperatura, Temperature nel sottosuolo e variazioni climatiche. Convezione, equazioni del trasporto del calore e trasporto dell’acqua, Soluzioni analitiche e numeriche, Riconoscimento dei movimenti d’acqua sotterranea.

2. Sorgenti di calore e flusso geotermico
Radioattività e radionuclidi delle rocce, Produzione di calore radiogenico, Prospezioni radiometriche, Flusso di calore terrestre

3. Temperature sotterranee e sistemi geotermici
Proprietà termiche delle rocce, Temperatura e processi termici, Condizioni strutturali e processi fisici in aree geotermiche, Valutazione delle potenzialità energetiche di un sistema geotermico, coltivazione dei serbatoi geotermici

4. Prospezione per l'energia geotermica
Misure geotermiche, Strumenti, Cause di errore, Misure di gradiente, Misura di parametri termici, Correzioni sul gradiente geotermico osservato, Anomalie del flusso geotermico e loro separazione, Campi geotermici tosco-laziali, Serbatoi carbonatici profondi del bacino padano, Tecniche geofisiche per la prospezione geotermica

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Tutte le slides utilizzate durante le lezioni e altro materiale didattico saranno disponibili su AulaWeb al termine di ogni ciclo di lezioni/esercitazioni di laboratorio..