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Presentazione della proposta di Piano
di Azione Locale
della provincia di Ravenna
Sala Consiglio della
Provincia di Ravenna
Giovedì 22 maggio 2014
Il progetto pilota di Riolo
Terme e le potenzialità della
geotermia a bassa entalpia in
provincia di Ravenna
Page 2
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PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
2
Il progetto pilota di Riolo Terme e le
potenzialità della geotermia a bassa
entalpia in provincia di Ravenna
dr. Dimitra Rapti-Caputo
CFR
UniFe, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra
mail: [email protected]
Page 3
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definizione concetti base
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
3
Geotermia: scienza che si occupa dello studio e dello sfruttamento del
calore esistente all’interno della Terra.
Entalpia: è una funzione di stato che esprime la quantità di energia che
un sistema termodinamico può scambiare con l'ambiente.
L’entalpia di un fluido che circola ed è contenuto nel serbatoio geotermico
esprime il “valore” energetico sia del fluido che del serbatoio.
geotermia a bassa entalpia
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normativa nazionale
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
4
D.Lgs 22/2010
Risorse geotermiche in
funzione della
temperatura
alta entalpia
(T>150°C)
media entalpia
(90<T<150°C)
bassa entalpia
(T<90°C)
Utilizzo:
produzione
di energia
elettrica
produzione
di energia elettrica,
teleriscaldamento
e usi diretti del calore
uso diretto del calore (riscaldamento e
termalismo 30<T<90°C )
uso indiretto del calore ( mediante
sonde geotermiche e pompe di calore)
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Impianto geotermico a bassa entalpia
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
5
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principi di funzionamento delle
sonde geotermiche
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
6
Italia: da 10 a 100 m di profondità, temperatura
del sottosuolo costante fra 12 e 14°C
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principi di funzionamento delle
sonde geotermiche
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
7
Italia: da 10 a 100 m di profondità, temperatura
del sottosuolo costante fra 12 e 14°C
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sistemi di sfruttamento della
energia geotermica a bassa entalpia
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
8
Sistemi a circuito chiuso
Sonde orizzontali
(1.2-3.0)
Sonde verticali
(10-250m)
Sistemi a circuito aperto
Pali energetici
(8-45m)
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Normativa nazionale
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
9
Censiti 57 impianti (verticali)
42 closed loop
15 open loop
Page 10
www.ravenna2014.it PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
10
Quanto calore trasmettere un terreno
e
come viene misurato?
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Conducibilità termica dei terreni
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
11
Classi litologiche Conducibilità termica (W/m, K)
Alluvioni indistinte 0.46-0.65
Sabbie 0.47
Gessi 0.50
Limi prevalenti 0.55
Argille – argille varicolori 0.65
Argille e calcari 0.65-1.93
Arenarie e peliti 0.65-2.13
Ofiolite 1.86-3.00
Calcari e marne 1.93-2.12
Basalti 2.06
Gabbri 2.07
Marne 2.12
Arenarie 2.13
Unità caotiche 2.23
Graniti 3.27
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Conducibilità termica
( W / mK )
Alluvioni indistinte
Limi
prevalenti
Sabbie Profondit à 0 - 30 metri Profondit à 0 - 60 metri Profondit à 0 - 100 metri Prevalenze litologiche (valori insaturi)
0 0.5 1 1.5 2 2.5
thermal conductivity (W/m, K)
Indistinc
t alluvial deposits i alluvial
silt
sand à 0 - 30 metri
Profondit à 0 - 60 metri Profondit à 0 - 100 mei Prevalenze litologiche (valori insaturi)
dry condition
dry condition
saturated condition
sabbie
limi
La conducibilità termica dei terreni
dipende: dalle condizioni geologiche ed
idrogeologiche del sito
from Geological Survey of Emilia Romagna region la conducibilità termica è una misura dell'attitudine di
un terreno a trasmettere il calore
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conducibilità termica dei terreni
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
12
from Geological Survey of Emilia Romagna region
Page 13
www.ravenna2014.it PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
13
qual è la potenza termica
estraibile
da un terreno?
Page 14
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capacità termica specifica
dei terreni
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
14
specific heat extraction
underground for 1800 h
(W/m)
for 2400 h (W/m)
poor underground (dry sediment)
with <1,5 W/m K)
25
20
normal rocky underground and
water satured sediment with =
1,5 - 3,0 W/m K
60 50
general guideline
values
consolidated rock with high
thermal conductivity, with > 3,0
W/m/K
84
70
gravel, sand,dry
<25
<20
gravel, sand, saturated water
65 – 80 55 – 65
for strong groundwater flow in
gravel and sand, for individual
systems
80-100 30 – 40
clay, loam, damp
35 – 50 45 – 60
limestone (massive)
55 – 70 55 – 65
sandstone
65 – 80 55 – 70
siliceous magmatites (e.g. granite)
65 – 85 35 – 55
basic magmatites (e.g. basalt)
40 – 65 60 – 70
Individual rocks
gneiss
70 – 85 80 – 100
From VDI 4640 (German guideline for ground heat pumps and direct thermal use of the
underground)
tabella delle potenze
termiche estraibili in
funzione:
delle proprietà del
terreno
ore di funzionamento
dell’impianto (es. norme VDI 4060)
Page 15
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capacità termica specifica
considerazioni
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
15
specific heat extraction
underground for 1800 h
(W/m)
for 2400 h (W/m)
poor underground (dry sediment)
with <1,5 W/m K)
25
20
normal rocky underground and
water satured sediment with =
1,5 - 3,0 W/m K
60 50
general guideline
values
consolidated rock with high
thermal conductivity, with > 3,0
W/m/K
84
70
gravel, sand,dry
<25
<20
gravel, sand, saturated water
65 – 80 55 – 65
for strong groundwater flow in
gravel and sand, for individual
systems
80-100 30 – 40
clay, loam, damp
35 – 50 45 – 60
limestone (massive)
55 – 70 55 – 65
sandstone
65 – 80 55 – 70
siliceous magmatites (e.g. granite)
65 – 85 35 – 55
basic magmatites (e.g. basalt)
40 – 65 60 – 70
Individual rocks
gneiss
70 – 85 80 – 100
From VDI 4640 (German guideline for ground heat pumps and direct thermal use of the
underground)
specific heat extraction
underground for 1800 h
(W/m)
for 2400 h (W/m)
poor underground (dry sediment)
with <1,5 W/m K)
25
20
normal rocky underground and
water satured sediment with =
1,5 - 3,0 W/m K
60 50
general guideline
values
consolidated rock with high
thermal conductivity, with > 3,0
W/m/K
84
70
gravel, sand,dry
<25
<20
gravel, sand, saturated water
65 – 80 55 – 65
for strong groundwater flow in
gravel and sand, for individual
systems
80-100 30 – 40
clay, loam, damp
35 – 50 45 – 60
limestone (massive)
55 – 70 55 – 65
sandstone
65 – 80 55 – 70
siliceous magmatites (e.g. granite)
65 – 85 35 – 55
basic magmatites (e.g. basalt)
40 – 65 60 – 70
Individual rocks
gneiss
70 – 85 80 – 100
From VDI 4640 (German guideline for ground heat pumps and direct thermal use of the
underground)
80 - 100
Page 16
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capacità termica specifica
considerazioni
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
16
specific heat extraction
underground for 1800 h
(W/m)
for 2400 h (W/m)
poor underground (dry sediment)
with <1,5 W/m K)
25
20
normal rocky underground and
water satured sediment with =
1,5 - 3,0 W/m K
60 50
general guideline
values
consolidated rock with high
thermal conductivity, with > 3,0
W/m/K
84
70
gravel, sand,dry
<25
<20
gravel, sand, saturated water
65 – 80 55 – 65
for strong groundwater flow in
gravel and sand, for individual
systems
80-100 30 – 40
clay, loam, damp
35 – 50 45 – 60
limestone (massive)
55 – 70 55 – 65
sandstone
65 – 80 55 – 70
siliceous magmatites (e.g. granite)
65 – 85 35 – 55
basic magmatites (e.g. basalt)
40 – 65 60 – 70
Individual rocks
gneiss
70 – 85 80 – 100
From VDI 4640 (German guideline for ground heat pumps and direct thermal use of the
underground)
specific heat extraction
underground for 1800 h
(W/m)
for 2400 h (W/m)
poor underground (dry sediment)
with <1,5 W/m K)
25
20
normal rocky underground and
water satured sediment with =
1,5 - 3,0 W/m K
60 50
general guideline
values
consolidated rock with high
thermal conductivity, with > 3,0
W/m/K
84
70
gravel, sand,dry
<25
<20
gravel, sand, saturated water
65 – 80 55 – 65
for strong groundwater flow in
gravel and sand, for individual
systems
80-100 30 – 40
clay, loam, damp
35 – 50 45 – 60
limestone (massive)
55 – 70 55 – 65
sandstone
65 – 80 55 – 70
siliceous magmatites (e.g. granite)
65 – 85 35 – 55
basic magmatites (e.g. basalt)
40 – 65 60 – 70
Individual rocks
gneiss
70 – 85 80 – 100
From VDI 4640 (German guideline for ground heat pumps and direct thermal use of the
underground)
80 - 100
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esempio:
calcolo conducibilità termica
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
17
Calcolo della
conducibilità termica
pesata per lo spessore
degli strati
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applicazione
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
18
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Mappa litologica
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
19
sand silt-clay
sand-clay
Clay-silt
sand silt-clay
sand-clay
Clay-silt
Sistema Emiliano-Romagnolo
from Geological Survey of Emilia Romagna region
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sistemi acquiferi
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
20
from Geological Survey of Emilia Romagna region
from Geological Survey of Emilia Romagna region
Page 21
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sonde geotermiche orizzontali
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
21 from Geological Survey of Emilia Romagna region
Page 22
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sonde geotermiche orizzontali
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
22 from Geological Survey of Emilia Romagna region
sonde geotermiche orizzontali: configurazioni profondità: 1.2 - 3.0 metri dal piano campagna
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Conducibilità
termica dei terreni
(0-3m)
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
23 from Geological Survey of Emilia Romagna region
Geothermy data: based on database of Servizio Geologico, Sismico e dei
suoli della Regione Emilia Romagna e CGT SpinOff s.r.l. dell’Università degli
Study di Siena, permission: PG.2013.0042957 del 15/027/2013
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www.ravenna2014.it PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
24 from Geological Survey of Emilia Romagna region
0-3 m: 1800
h/year, in W/m
0-3 m: 2400 h/year, in
W/m
Capacità termica specifica
dei terreni 0-3 m
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www.ravenna2014.it PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
25 from Geological Survey of Emilia Romagna region
sonde geotermiche verticali
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Capacità termica specifica
dei terreni (0-30m)
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
26 from Geological Survey of Emilia Romagna region
0-30 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in W
0-30 m: specific heat abstraction
capacities for 2400 h/year, in W
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Capacità termica dei terreni
(0-60m)
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
27 from Geological Survey of Emilia Romagna region
0-60 m: specific heat abstraction
capacities for 1800 h/year, in W
0-60 m: specific heat
abstraction capacities for
2400 h/year, in W
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Capacità termica dei terreni
(0-100m)
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
28 from Geological Survey of Emilia Romagna region
0-100 m: specific heat abstraction
capacities for 1800 h/year, in W
0-100 m: specific heat abstraction
capacities for 2400 h/year, in W
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0-30 m: specific heat abstraction capacities for 1800 h/year, in W
0-60 m: specific heat abstraction
capacities for 1800 h/year, in W
0-100 m: specific heat abstraction
capacities for 1800 h/year, in W
1500
1350
3000
3600
3300
6500
6000
5500
30m
60m 100m
Maggiori profondità
Aumento capacità termica
Mappe capacità termica
specifica: confronto
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spring
Natural cativities
Areas vulnerable to sea storm Rr=1 year
Areas vulnerable to sea storm Tr=10 years
Areas vulnerable to sea storm Tr=100 years years
Natural parks and protected areas
aree d’interesse
archeologico
aree
escluse
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Il sito pilota di Riolo Terme
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
31
(from: google earth)
Test site
Clays Formation (upper Pliocene - Calabriano)
alluvial plain deposits
(upper Pleistocene – Olocene)
DRC12
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Il sito pilota di Riolo Terme
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
32
DRC12
Cantiere
Istituto Alberghiero
IPSSAR "P. Artusi
Bocciofila
Riolese
Page 33
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Perforazioni – sensori - sonde
geotermiche
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
33 from Geological Survey of Emilia Romagna region
Tem
pera
ture
sens
or
Tem
pera
ture
sens
or
piezometer
Geothermal probes
Tem
pera
ture
sens
or
3 m
zoom
DRC_13
Tem
pera
ture
sens
or
Tem
pera
ture
sens
or
piezometer
Geothermal probes
Tem
pera
ture
sens
or
3 m
zoom
DRC_13
Page 34
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Stratigrafia
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
34 from Geological Survey of Emilia Romagna region
descrizione litologica potenziale acquifero
da a da metri a metri durata (min)
0 2 argilla color marron con poca sabbia
2 4 argilla color marron con poca sabbia
4 5 argilla color marron sabbiosa
5 8 sabbia argillosa (color marron) con presenza di ciottoli SI*
8 10 argilla (color marron) sabbiosa con presenza di pochi ciottoli 9.3 10 57
10 12 argilla grigia con presenza di pochi ciottoli
12 18 argilla color grigio chiaro
18 20 argilla color grigio chiaro 19 20 60
20 22 argilla color grigio scuro
22 100 argilla color grigio scuro 59 60 70
79.5 80 142
* non acqua a causa della presenza di un tunnel drenante distante 10-15 m dal pozzo
metri
Riolo Terme
prove Lefranc
DRC12
Conducibilità termica dei terreni 1.64 W/m,K;
(resistenza termica, rb 0.10 K/(W/m).
Page 35
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installazione due sonde geotermiche
verticali a doppio U
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
35 from Geological Survey of Emilia Romagna region
DRC12
sonde geotermiche
Polietilene PE 100 - Pn16
diametro: 32 mm
Fluido scambiatore:
acqua pura*
* PTCP, all'art. 5.4 della provincia di Ravenna, nei settori di ricarica
degli acquiferi è vietato ‘l’utilizzo di fluidi scambiatori di calore
diversi dall’acqua utilizzati nelle pompe di calore/sonde geotermiche
al fine del raffreddamento/ riscaldamento’
Tubo inserimento
miscela cementizia
Catena termica
Sonde
geotermiche
Perforazione 100 m
DRC12
Page 36
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Sensori di temperatura
PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
36 from Geological Survey of Emilia Romagna region
DRC12
catena termica
Monitoraggio delle
variazioni della
temperatura con la
profondità
Frequenza: 1 misura/ora
Profondità
(m dal p.c.)
4
29
54
97
DRC12
Profondità
(m dal p.c.)
2
4*
10
29*
100 m 30 m
Page 37
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Sensori di temperatura
from Geological Survey of Emilia Romagna region DRC12
Te
mp
era
ture
se
nso
r
Te
mp
era
ture
se
nso
r
piezometer
Geothermal probes
Te
mp
era
ture
se
nso
r
3 m
zoom
DRC_13
Te
mp
era
ture
se
nso
r
Te
mp
era
ture
se
nso
r
piezometer
Geothermal probes
Te
mp
era
ture
se
nso
r
3 m
zoom
DRC_13
5
10
15
20
25
30
dec-12* jan-13 feb-13 mar-13 apr-13 may-13 jun-13 jul-13 aug-13 sept-13 oct-13 nov-13 dec-13 jan-14 feb-14
tem
pe
ratu
re (°C
)
2 m 4 m
10 m 29 m
DRC_
influence of GRTest
depth: 30 m
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Sensori di temperatura
Te
mp
era
ture
se
nso
r
Te
mp
era
ture
se
nso
r
piezometer
Geothermal probes
Te
mp
era
ture
se
nso
r
3 m
zoom
DRC_13
Te
mp
era
ture
se
nso
r
Te
mp
era
ture
se
nso
r
piezometer
Geothermal probes
Te
mp
era
ture
se
nso
r
3 m
zoom
DRC_13
11
13
15
17
19
21
23
25
dec-12* jan-13 feb-13 mar-13 apr-13 may-13 jun-13 jul-13 aug-13 sept-13 oct-13 nov-13 dec-13 jan-14 feb-14
tem
pe
ratu
re (
°C)
4 m 29 m
54 m 79 m
DRC_13
influence of GRTest
depth: 100 m
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www.ravenna2014.it PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
39
sonde geotermiche verticali
Ringraziamenti:
R. Pignone, L. Martelli, F. Molinari, A. Martini, M. Pattueli, M.T. De Nardo, L. Perini, M. Pizziolo
del Servizio Geologico della Regione Emilia Romagna
Dott. Cesari, GEO-NET Srl
Geothermy data: based on database of Servizio Geologico, Sismico e dei suoli della Regione
Emilia Romagna e CGT SpinOff s.r.l. dell’Università degli Study di Siena, permission:
PG.2013.0042957 del 15/027/2013
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Project partners
40
Local and regional authorities:
City of Warsaw (PL)
(Lead Partner)
City of Klagenfurt (AT)
Province of Ravenna (IT)
Province of Turin (IT)
Expert institutions:
Energy conservation foundation (PL)
Ecopower Stock Exchange Salzburg
(AT)
Research Studios Austria (AT)
Local Agenda 21 for Dresden (DE)
Environment Park Turin (IT)
Page 41
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PRESENTAZIONE DELLA PROPOSTA DI
PIANO DI AZIONE LOCALE DELLA
PROVINCIA DI RAVENNA
41
Il progetto pilota di Riolo Terme e le
potenzialità della geotermia a bassa
entalpia in provincia di Ravenna
dr. Dimitra Rapti-Caputo
CFR
UniFe, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra
mail: [email protected]