Elenco delle figure

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Elenco delle figure

1.1 Schema illustrativo della legge di Darcy . . . 12

2.1 Diagramma schematico illustrativo del planar fracture method. . . 32

2.2 Fattore di recupero in funzione della temperatura iniziale della roccia (T

⁰

) e del tempo (t

0

), per diversi tempi di riferimento (in [5], da Bodvarsson, 1974). 36 2.3 Fattore di recupero teorico in funzione della temperatura e della porosità del serbatoio (in [5]). . . 37

2.4 Fattore di recupero teorico in funzione della temperatura e della porosità del serbatoio, riferito a 15

^◦

C (in [5]). . . 37

2.5 Fattore di recupero in funzione della porosità effettiva secondo il modello dell’intergranular flow. . . 39

2.6 Andamento del depth factor, F

d

, in funzione della profondità (da Cataldi et al., [6]). . . 40

2.7 Esempio di distribuzione triangolare di temperatura. . . 42

3.1 Parti che compongono lo Shell del software FEFLOW

^R

. . . 55

3.2 Quick access-menu. . . 56

3.3 Edit menu. . . 56

3.4 Map manager. . . 56

3.5 Problem manager. . . 56

3.6 Struttura dello Shell menu del software FEFLOW (prima parte). . . 59

3.7 Struttura dello Shell menu del software FEFLOW (seconda parte). . . 59

4.1 Porzione della Toscana meridionale rappresentata nel Foglio 306 della Carta Geologica d’Italia [15], da [13]. . . 62

4.2 Inquadramento regionale della zona di Massa Marittima, v. anche Fig. 4.23 e Fig. 4.24. . . 62

4.3 Carta delle precipitazioni medie annue nell’area in esame (A.I. 1967-1997)-(da A.A.T.O. 6, 1998), in Costantini et al. [13]. . . 63

4.4 Successioni delle unità tettoniche nell’area del foglio, in Costantini et al. [13]. 64 4.5 Schema strutturale delle unità tettoniche dell’area considerata [15]. . . 66

4.6 Assetto tettonico dei principali complessi geologici della Toscana meridionale (Pandeli et al., 1991, modificata, in Bindi [2]). . . 68

4.7 Carta delle temperature medie annue nell’area in esame (A.I. 1967-1997)-(da A.A.T.O. 6, 1998), in Costantini et al. [13]. . . 69

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Elenco delle figure

4.8 Distribuzione delle temperature al tetto del primo serbatoio, campo geoter- mico di Larderello - Travale (ENEL 1992, in [2]). . . 70 4.9 Temperature sotterranee e isoipse del tetto del serbatoio, zona circostante la

località di Massa Marittima, da [16]. . . 72 4.10 Isoterme a 500 m dal piano campagna, curve di flusso di calore, zona cir-

costante la località di Massa Marittima, da [16]. . . 72 4.11 Ubicazione del sondaggio stratigrafico Massa 2, da Bertini et al., 1994 [17]. . 76 4.12 Gradiente di temperatura, sondaggio stratigrafico “Massa 2” (ENEL), [17]. . . 78 4.13 Mappa della zona su cui si è eseguita la valutazione secondo il metodo volu-

metrico; sono rappresentati i confini territoriali dei comuni. . . 80 4.14 Mappa della geologia della zona di massa Marittima e confine della zona

studiata. . . 81 4.15 Suddivisione dell’area di studio nelle tre zone A, B e C. L’estensione totale

dell’area è di 126,82 km

²

, per le tre zone si hanno invece i seguenti valori (in km

²

): A 51,42; B 48,82; C 26,58 (cfr. Tabella 4.5). . . 83 4.16 Sezione geologica relativa alla zona di Massa Marittima con rappresentazione

grafica dei volumi caratteristici. . . 83 4.17 Schema illustrativo della suddivisione volumetrica effettuata sull’area per la

valutazione del potenziale geotermico. . . 86 4.18 zona A - Distribuzioni di probabilità dei parametri che vengono utilizzati per

l’analisi: la temperatura, la profondità e il fattore di recupero, rispettivamente per il serbatoio a sinistra e per il basamento a destra. . . 88 4.19 zona B - Distribuzioni di probabilità dei parametri che vengono utilizzati per

l’analisi: la temperatura, la profondità e il fattore di recupero, rispettivamente per il serbatoio a sinistra e per il basamento a destra. . . 89 4.20 zona C - Distribuzioni di probabilità dei parametri che vengono utilizzati per

l’analisi: la temperatura, la profondità e il fattore di recupero, rispettivamente per il serbatoio a sinistra e per il basamento a destra. . . 90 4.21 Distribuzioni di probabilità risultanti per le energie disponibili nei volumi

considerati (cfr. Tabelle 4.8 e 4.9). I valori dell’energia in ascissa nei grafici sono espressi in 10

¹⁸

J per i serbatoi, mentre in 10

¹⁹

J per i basamenti. . . 91 4.22 Sezione geologica oggetto della simulazione numerica, Massa Marittima. . . . 92 4.23 Posizione della sezione geologica sulla mappa della Toscana centro-meridionale. 93 4.24 Posizione della sezione geologica (dettaglio). . . 93 4.25 Sezione geologica. La didascalia annessa illustra la principali formazioni geo-

logiche presenti. Le dimensioni verticali sono, in questa figura, volutamente esagerate. . . 95 4.26 Rappresentazione grafica delle fratture sulla sezione come Discrete feature

elements. . . 97 4.27 Sezione geologica, sono individuati i due gruppi di corpi rocciosi con omogenee

caratteristiche fisiche e idrogeologiche. . . 98 4.28 Distribuzione della temperatura su tutta la sezione geologica. . . 101 4.29 Andamento delle isoterme nella parte sinistra della sezione (cfr. Figura 4.16). 101

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4.30 Particle tracking eseguito nella zona di ricarica. La condizione al contorno su questa porzione di superficie, in questo caso, è un’infiltrazione di acqua (per

simulare la ricarica). . . 102

4.31 Particle tracking eseguito in una zona con quota piezometrica imposta in una parte e flusso termico nullo nella parte complementare del contatto fra copertura e serbatoio. . . 102

4.32 Contours di temperatura nella parte sinistra della sezione, la stessa della Figura 4.31. . . 103

4.33 Isoterme nella stessa parte della sezione delle Figure 4.31 e 4.32. . . 103

4.34 Andamento delle isoterme nel caso risguardante una coppia di pozzi di reiniezione e emungimento (100 m

³

/d). . . 104

4.35 Particle tracking che mostra le direzioni seguite dal fluido nel percorso fra i due pozzi di reiniezione e emungimento (100 m

³

/d). . . 104

5.1 Schema geometrico su cui è basata la simulazione dello scambio termico delle rocce secche della zona studiata. . . 107

5.2 Schema di scambiatore di calore a baionetta. . . 108

5.3 Schema delle condizioni al contorno da assegnare al problema del tipo ∇

²

T = 0 .109 5.4 Nomenclatura delle temperature nello scambiatore a baionetta. . . 111

5.5 Schema di risoluzione numerica del problema dello scambiatore sepolto in profondità nella matrice rocciosa. . . 116

5.6 Discretizzazione spaziale (1D) della parete del tubo. . . 117

5.7 Barra, con superficie a temperatura T

⁰

, sepolta in un mezzo semi-infinito con temperatura T

S

a una distanza opportuna molto grande. . . 119

5.8 Schema illustrativo della struttura della mesh utilizzata per il calcolo del problema di riferimento (barra sepolta in mezzo semi-infinito omogeneo). . . 122

5.9 Dettaglio della mesh utilizzata per simulare il problema di riferimento (bench- mark). . . 123

5.10 Schema illustrativo della struttura della mesh utilizzata per le simulazioni con diversi valori della portata nello scambiatore. . . 125

5.11 Mesh utilizzata per la simulazione dello scambiatore a baionetta posizionato tra i 3000 e i 4000 m di profondità. . . 126

5.12 Dettaglio della mesh al passaggio tra la zona infittita e quella con passo a 10 m.127 5.13 Andamento della temperatura lungo un linea in direzione di r (per un tratto di 50 m) ad una profondità di 3500 m. In blu i valori di T per la simulazione con portata di 8 kg/s, in fucsia i valori di T per la simulazione a 80 kg/s. . . 128

5.14 Distribuzione delle temperature sulla sezione: su tutto il dominio (a sinistra), uno zoom in vicinanza del tubo (a destra). . . 128

5.15 Isoterme su tutto il dominio di calcolo. . . 129

5.16 Isoterme, dettaglio sul bordo dove è localizzato lo scambiatore. . . 129

A.1 Schema strutturale delle unità tettoniche dell’area considerata [15]. . . 139

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