Il settore del riscaldamento e raffrescamento degli edifici è uno tra i più onerosi nei bilanci energetici e ambientali, secondo molti osservatori, con ulteriori prospettive di crescita legata all’aumento del fabbisogno delle utenze. Risulta dunque essenziale l’ampliamento e l’efficientamento delle relative soluzioni tecnologiche, al fine di ridurre l’impatto del settore sul comparto energetico e sull’ambiente. In questo contesto si inseriscono i sistemi di accumulo di energia termica in acquifero, Aquifer Thermal Energy Storage (ATES).

Gli ATES utilizzano il sottosuolo come sistema di stoccaggio di energia termica tramite acqua di falda e, in una delle configurazioni più comuni, stoccano acqua di falda che viene utilizzata per finalità di riscaldamento e raffrescamento di utenze in abbinamento a sistemi a pompa di calore. In questo studio è stato modellato e simulato un sistema ATES a bassa temperatura accoppiato a un impianto di riscaldamento e raffrescamento basato su pompa di calore acqua-acqua asservito a un distretto di otto utenze con destinazioni d’uso residenziale e terziaria. Nella modellazione si è tenuto conto anche dei dispositivi ausiliari e della rete di distribuzione dell’energia termica, così come del fabbisogno delle utenze e delle condizioni climatiche del sito di installazione.

Quest’ultimo è stato individuato a seguito di una caratterizzazione geologica accurata, che ha tenuto conto sia delle carte geologiche che delle stratigrafie di pozzo/sondaggio disponibili e che ha permesso di ricostruire modelli geologici statici di diversi areali ricadenti nel territorio italiano, tra i quali è stato selezionato un areale localizzato nell’area urbana di Roma quale sito idoneo a ipotizzare l’installazione del sistema ATES ‑ utenza ‑ impianto. È stata sviluppata una metodologia di interazione tra la modellistica degli ATES e il sistema utenza ‑ impianto.

L’analisi dei risultati ottenuti dalle simulazioni condotte ha evidenziato la compatibilità fisica del regime di operatività richiesto al sistema ATES e la fattibilità tecnologica dell’interazione tra l’ATES e l’impianto di riscaldamento e raffrescamento basato su pompa di calore acqua-acqua. L’accoppiamento ha evidenziato la possibilità di far operare i due sistemi con buone prestazioni energetiche: il COP (Coefficient of performance) medio stagionale della pompa di calore pari a 4,1 e l’EER (Energy Efficiency Ratio) medio stagionale pari a 4,4.