Il calore della Terra è una delle principali risorse energetiche rinnovabili di cui si prevede un forte sviluppo come strumento delle politiche internazionali volte alla riduzione delle emissioni di gas serra. Il corso di geotermia è finalizzato a fornire agli studenti gli elementi per la comprensione delle caratteristiche fondamentali dei sistemi geotermici di alta, media e bassa entalpia, e delle principali metodologie di prospezione nelle quali la figura professionale del geologo esercita le competenze principali. Nell’ambito del corso gli studenti acquisiranno progressivamente le capacità di ricostruire un modello concettuale di sistema geotermico a partire da dati geologici, geofisici e geochimici, in cui si definiranno le principali proprietà estensive ed intensive delle sorgenti di calore, dei serbatoi geotermici e delle rocce di copertura. Verranno inoltre affrontati i fondamenti della modellazione geospaziale e numerica applicata alla prospezione geotermica. Particolare risalto verrà dato alla stimolazione dell’analisi dei problemi e della loro risoluzione (problem solving skill).
scheda docente
materiale didattico
Origine e trasferimento del calore terrestre; gradiente geotermico e flusso di calore; conduzione e convezione; proprietà termiche delle rocce e ruolo dei fluidi. Inquadramento dell’energia geotermica tra le fonti rinnovabili e nel contesto della mitigazione climatica.
Sistemi geotermici
Sistemi di alta, media e bassa entalpia e relativi contesti geologici. Sorgenti di calore, serbatoi, coperture e circuiti di ricarica e circolazione dei fluidi. Temperatura, pressione, entalpia, geometria, porosità e permeabilità; ruolo delle strutture geologiche.
Prospezione e geotermia regionale
Contributo delle indagini geologiche, geofisiche e geochimiche alla caratterizzazione delle risorse. Integrazione dei dati a scala regionale e di sito; riconoscimento di anomalie e aree di interesse; limiti e incertezze delle interpretazioni.
Modelli concettuali e modellazione
Costruzione di modelli concettuali mediante integrazione dei dati. Fondamenti della rappresentazione geospaziale e della modellazione numerica del trasferimento di calore; parametri, condizioni al contorno, ipotesi semplificative e lettura critica dei risultati.
Attività applicative e tesina
Lettura integrata di carte, sezioni e dati geofisici e geochimici; esercitazioni guidate con software libero e a codice aperto; costruzione di un modello concettuale e analisi di un caso semplificato. Preparazione di una tesina individuale o di gruppo con selezione delle fonti, confronto delle interpretazioni e discussione delle incertezze.
Materiali integrativi proposti: presentazioni delle lezioni, carte e dati per le esercitazioni, tracce delle attività applicative, articoli scientifici selezionati e documentazione dei software utilizzati. Il docente dovrà indicare capitoli richiesti, riferimenti degli articoli e modalità di accesso ai materiali.
Programma
Fondamenti della geotermiaOrigine e trasferimento del calore terrestre; gradiente geotermico e flusso di calore; conduzione e convezione; proprietà termiche delle rocce e ruolo dei fluidi. Inquadramento dell’energia geotermica tra le fonti rinnovabili e nel contesto della mitigazione climatica.
Sistemi geotermici
Sistemi di alta, media e bassa entalpia e relativi contesti geologici. Sorgenti di calore, serbatoi, coperture e circuiti di ricarica e circolazione dei fluidi. Temperatura, pressione, entalpia, geometria, porosità e permeabilità; ruolo delle strutture geologiche.
Prospezione e geotermia regionale
Contributo delle indagini geologiche, geofisiche e geochimiche alla caratterizzazione delle risorse. Integrazione dei dati a scala regionale e di sito; riconoscimento di anomalie e aree di interesse; limiti e incertezze delle interpretazioni.
Modelli concettuali e modellazione
Costruzione di modelli concettuali mediante integrazione dei dati. Fondamenti della rappresentazione geospaziale e della modellazione numerica del trasferimento di calore; parametri, condizioni al contorno, ipotesi semplificative e lettura critica dei risultati.
Attività applicative e tesina
Lettura integrata di carte, sezioni e dati geofisici e geochimici; esercitazioni guidate con software libero e a codice aperto; costruzione di un modello concettuale e analisi di un caso semplificato. Preparazione di una tesina individuale o di gruppo con selezione delle fonti, confronto delle interpretazioni e discussione delle incertezze.
Testi Adottati
Geotermia. Nuove frontiere delle energie rinnovabili di Beniamino Toro, Tania Ruspandini Editore: Flaccovio Dario Data di Pubblicazione: gennaio 2009Materiali integrativi proposti: presentazioni delle lezioni, carte e dati per le esercitazioni, tracce delle attività applicative, articoli scientifici selezionati e documentazione dei software utilizzati. Il docente dovrà indicare capitoli richiesti, riferimenti degli articoli e modalità di accesso ai materiali.
Modalità Erogazione
Il corso verrà svolto in aula attraverso lezioni frontali con proiezione di slides ppt. Sarà richiesto il download di programmi free open-source sui pc personali per il modeling geotermicoModalità Frequenza
in presenza La frequenza delle lezioni e delle esercitazioni è disciplinata dal Regolamento didattico del Corso di Studio, cui si rimanda per eventuali obblighi, percentuali minime e disposizioni per specifiche categorie di studenti.Modalità Valutazione
L’esame comprende domande sugli argomenti del programma e la presentazione e discussione di una tesina, assegnata individualmente o in gruppo, su un tema dell’insegnamento. Articolazione della verifica Il colloquio comprende domande teoriche e l’interpretazione di dati o di uno scenario semplificato, anche non già risolto durante il corso. La discussione della tesina riguarda dati e fonti utilizzati, costruzione del modello concettuale, procedure applicate, risultati e limiti. Per le tesine di gruppo, ogni studente esplicita il proprio contributo e risponde individualmente anche sui fondamenti dell’intero lavoro. Criteri e determinazione del voto Si propone di attribuire il 60% del voto al colloquio sul programma e il 40% alla tesina e alla sua discussione individuale. Entrambe le componenti sono valutate in trentesimi e devono raggiungere almeno 18/30. Il voto finale è calcolato come 0,60 × voto del colloquio + 0,40 × voto della tesina e discussione, arrotondato all’intero più vicino; in caso di mezzo punto si arrotonda per eccesso. La discussione è parte della componente tesina e non dà luogo a un terzo voto. Per il colloquio si considerano correttezza e completezza delle conoscenze, applicazione dei metodi, capacità di collegamento e appropriatezza del linguaggio. Per la tesina si considerano tracciabilità delle fonti e dei dati, correttezza delle elaborazioni, coerenza del modello, motivazione delle scelte, analisi delle incertezze e chiarezza espositiva. Nei lavori di gruppo la valutazione della componente tiene conto delle competenze e del contributo dimostrati individualmente. La sufficienza richiede conoscenze essenziali corrette e capacità di applicazione a un caso semplice, pur con autonomia limitata. Valutazioni intermedie corrispondono a conoscenze più complete e ad applicazioni e argomentazioni progressivamente più solide; le valutazioni più alte richiedono integrazione critica dei dati e autonomia. La lode può essere proposta, a fronte di una valutazione finale di 30/30, per prestazioni di particolare eccellenza in entrambe le componenti, secondo le disposizioni applicabili. Coerenza con i risultati di apprendimento Le domande teoriche verificano principalmente conoscenza e comprensione. L’interpretazione dei dati e la tesina verificano l’applicazione dei metodi e l’autonomia di giudizio. La presentazione e la discussione verificano le abilità comunicative. L’analisi di uno scenario non già risolto e la motivazione delle fonti e dei metodi scelti verificano la capacità di trasferire autonomamente quanto appreso a un nuovo problema.