Monitoraggio geo-elettrico di un apparato sperimentale per lo studio dello scambio energetico tra terreno e sonde termiche

Lo scopo di questa tesi è lo studio riguardante la variazione dei flussi elettrici e termici nel tempo, in un apparato sperimentale di laboratorio dedicato allo studio dello scambio di calore tra terreno e sonde geotermiche. Viene replicato, in un metro cubo di volume, un processo termico tra un tratto di sonda di un metro di lunghezza ed il terreno circostante contenuto all’interno del serbatoio sperimentale (nel serbatoio la granulometria, grado di saturazione e velocità di flusso possono essere variati). All’interno del contenitore è installata una tubazione di diametro pari a 4cm immersa in ghiaia fine, ed interessata ad una circolazione di un fluido termovettore. L’apparato è dotato di un completo controllo dei flussi termo-energetici in ingresso ed in uscita, grazie alla dotazione di 48 sonde di temperatura, disposte a diverse profondità e distanze dalla sonda, disposta in posizione centrale, che costituisce la sorgente di calore. Le misurazioni sono state eseguite in due differenti configurazioni. La prima prevedeva di effettuare la prova in condizioni dry, ovvero materiale ghiaioso essiccato e privo di acqua interstiziale, mentre nel secondo test il materiale ghiaioso è stato completamente saturato con acqua. Allo scopo di analizzare le variazioni di conduttività termica associabili alle variazioni di temperatura indotte nel materiale di riempimento dalla circolazione di fluido riscaldato all’interno della sonda, è stato installato uno speciale cavo multi-elettrodico all’interno del volume sperimentale, mediante il quale si è proceduto ad eseguire misure ERT multi-temporali con diverse configurazioni elettrodiche e due diverse strumentazioni geoelettriche. I dati sono stati acquisiti per entrambe le condizioni di presenza di fluido interstiziale per un periodo di tempo di una settimana ciascuno. I risultati dimostrano che, pur evidenziando nel modello numerico preliminare, realizzato per verificarne la fattibilità teorica, evidenti differenziazioni della distribuzione della conducibilità elettrica nello spazio e nel tempo indotte dalle variazioni di temperatura durante le fasi di sollecitazione termica in riscaldamento, nella prova effettuata con l’apparecchiatura descritta i risultati ottenuti non dimostrano coerenza con il modello teorico né con una realistica rappresentazione del fenomeno termo-elettrico che si voleva dimostrare. Tale incoerenza potrebbe essere imputabile al non corretto isolamento dello scheletro metallico che contiene il materiale di riempimento in cui sono immersi gli elettrodi, che probabilmente produce un effetto di corto-circuitazione termica.