Rescue Permafrost
PROGETTO "RESCUE PERMAFROST"
Perché a Tofana si vuole salvare il Permafrost?
Il cambiamento climatico rappresenta una minaccia significativa per diversi ecosistemi montani. Uno degli esempi è la fusione del permafrost, uno strato di terreno permanentemente congelato, che può portare a diverse conseguenze negative, tra cui l’instabilità del suolo e danni alle infrastrutture. L’innovazione tecnologica può però contribuire fattivamente alla conservazione dei delicati ecosistemi di montagna. La stazione di monte della seggiovia Pian Ra Valles – Ra Valles – Bus Tofana è stata scelta come luogo di sperimentazione per dimostrare l’efficacia di questa soluzione, offrendo un esempio concreto di come l’ingegno umano e l’innovazione tecnologica possano contribuire a mitigare gli effetti dei cambiamenti climatici sul permafrost nelle zone alpine. L’innovazione principale di questo progetto è la capacità di prevenire o rallentare il processo di scioglimento del permafrost, causato dalla diffusione del calore proveniente dalle masse circostanti.
INTRODUZIONE E CONCETTO PROGETTUALE
Si descrive un processo per il raffreddamento dello strato di permafrost presente nel sottosuolo della stazione motrice della seggiovia Pian Ra Valles – Ra Valles – Bus Tofana per garantirne il mantenimento e mirare ad un consolidamento dello stesso. Il raffreddamento avviene in un impianto geotermico, combinato con una pompa di calore alimentata elettricamente da un impianto fotovoltaico.
Lo scioglimento del permafrost avviene a causa della trasmissione di calore accumulato nelle aree limitrofe nei periodi caldi dell’anno. Per impedire/rallentare lo scioglimento del permafrost, la soluzione progettuale risiede nel processo inverso, ovvero quello che trasferisce calore da “zone a temperatura più bassa” a “zone a temperatura più elevata”. Tale processo richiede l’ausilio di un ciclo frigorifero.
INVERSIONE DEL PARADIGMA
Il lavoro necessario per alimentare il ciclo frigorifero viene prelevato da energia elettrica prodotta da pannelli fotovoltaici, che alimentano il compressore (energia meccanica), invertendo il paradigma. In questo modo, l’impianto farà uso esclusivamente di fonte energetica rinnovabile e l’impatto ambientale sarà nullo.
Dott. Ing. Mario Vascellari TOFANA SRL – Cortina d’Ampezzo (BL)
IL PERMAFROST, COS’È?
IL PERMAFROST NELLE ALPI
Il permafrost rappresenta un terreno ghiacciato che si caratterizza per temperature
negative nell’arco dell’intero anno. Lo strato di sottosuolo situato tra la superficie del terreno e il tetto del permafrost è la zona di disgelo o strato attivo, che disgela in estate e congela in inverno. Sotto il tetto del permafrost il terreno presenta temperature negative tutto l’anno.
La degradazione del permafrost causa problemi di stabilità dei versanti, aumentando il rischio di frane e smottamenti, soprattutto in aree antropizzate e infrastrutture di alta quota, come nel caso in esame.
IL FUNZIONAMENTO DELL’IMPIANTO SEGGIOVIARIO, il problema riscontrato e la soluzione
La seggiovia “Pian Ra Valles – Ra Valles – Bus di Tofana” rientra nella tipologia degli impianti chiamati “ad ammorsamento automatico”. Già al momento della progettazione, era risaputo che al di sotto della stazione di monte era presente uno strato di Permafrost.
Per ridurre gli effetti del cambiamento climatico sullo strato di Permafrost si è pensato per la prima volta ad una soluzione attiva di carattere termodinamico (il raffreddamento del permafrost ed il suo conseguente consolidamento). L’intervento assicura al terreno circostante e sottostante la stazione di monte di non superare la temperatura di 0 °C e mantenere quindi allo stato solido la frazione di ghiaccio presente nel Permafrost.
LA SOLUZIONE TECNICA e IL CICLO FRIGIRIFERO
L’impianto ha l’obiettivo di consolidare il sottosuolo mediante un impianto di geotermia verticale che viene combinato con un gruppo frigorifero alimentato elettricamente da un impianto fotovoltaico.
Si utilizza un gruppo frigorifero elettrico aria-acqua installato al piano terra dell’edificio di servizio della seggiovia; tecnicamente l’impianto asporta calore dal terreno e lo trasferisce all’aria tramite le sonde geotermiche ed il gruppo frigorifero.
L'IMPIANTO FOTOVOLTAICO
I pannelli fotovoltaici convertono l’energia dei fotoni dei raggi solari in elettricità.
La produzione dell’energia elettrica consumata dal gruppo frigorifero e dalle pompe di circolazione viene prodotta nel sito con un impianto fotovoltaico di potenza di 16,5 kWp.
IL CAROTAGGIO E LE GEOSONDE
Si descrive un sondaggio geognostico eseguito nel 2019 presso la località Bus di Tofana, per supportare la costruzione di una nuova seggiovia ed evidenziare la presenza di permafrost. La maggior parte del materiale sovrastante il substrato roccioso è risultato essere ghiacciato.
Successivamente per la posa delle geosonde essenziali per la realizzazione del ciclo frigorifero sono state eseguite le perforazioni a distruzione di nucleo. Le sonde termometriche permettono di misurare le temperature nello strato sotto il piano di campagna ed ovviamente nel permafrost.
Presso la geosonda nr. S4, è stato eseguito un nuovo carotaggio continuo per recuperare materiale e sottoporlo a pesata prima e dopo lo scongelamento e da ciò impostare gli algoritmi per la realizzazione del ciclo frigorifero.
Dott.Geol. Stefano Valle GEOLAND Srl Bolzano (BZ)
I LAVORI DI REALIZZAZIONE IL POSIZIONAMENTO DEI MACCHINARI E LE REGOLAZIONI
Il lavoro di posa delle tubazioni in PEAD di collegamento delle sonde geotermiche è avvenuto all’interno di uno scavo mentre la centrale frigorifera è stata installata nel locale adiacente al generatore di emergenza esistente.
I lavori sono iniziati il 08.06.2023 e sono stati ultimati con la messa in esercizio dell’impianto il 26.07.2023.
ANALISI PRELIMINARE DINAMICA DELL'IMPATTO DEL SISTEMA GEOTERMICO SUL SUBSTRATO PERMAFROST
A valle dell’analisi dei dati di input, quali le caratteristiche del terreno e le condizioni climatiche locali, sono state condotte simulazioni preliminari per valutare la risposta termica del terreno alle oscillazioni di temperatura ambientale.
I risultati preliminari hanno dimostrato che il sistema geotermico di sonde può influire positivamente sulle condizioni termiche del terreno, contribuendo a mantenere il permafrost nella zona di interesse e nelle immediate vicinanze sotto gli 0 °C.
In conclusione, il progetto rappresenta una soluzione promettente per preservare il permafrost in zone montane.
ANALISI DELL’EFFICIENZA ENERGETICA NELL’ARCO TEMPORALE
Catturare l’energia del sole per conservare il permafrost: questo è l’obiettivo ambizioso che si vuole raggiungere. La sfida da vincere è ottimizzare tutto l’impianto, ovvero consumare la quantità minima della preziosa energia elettrica per ottenere il massimo beneficio per il permafrost.
Un esempio di funzionamento di una macchina frigorifera simile a quella che verrà installata in questo impianto è riportato in figura, dove si vede il rapporto tra la potenza frigorifera ottenuta e la potenza elettrica assorbita nel tempo per tre diverse temperature dell’aria ambiente. Si cercherà di privilegiare il funzionamento quando l’aria ambiente è più fredda, accumulando l’energia frigorifera prodotta nel terreno.
LA STAZIONE NIVOMETEOROLOGICA DI RA VALLES
La stazione nivometeorologica di Ra Valles (2615 m) fa parte della rete regionale di monitoraggio del manto nevoso gestita da ARPA Veneto UNVSV- Centro Valanghe di Arabba.
I dati rilevati dalla stazione meteorologica sono funzionali alle elaborazioni del Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali dell’Università degli Studi di Padova e del Gruppo di Fisica tecnica ambientale della facoltà di Ingegneria della Libera Università di Bolzano sia per i valori relativi ai dati storici che hanno permesso di impostare i modelli, che per i valori futuri che rappresentando alcune variabili del modello faranno sì che il modello stesso possa produrre i risultati reali e non simulati.
MONITORAGGI DEI MOVIMENTI DELLE PLATEA FONDAZIONALE DELLA STAZIONE DI MONTE DELLA SEGGIOVIA
Per effettuare tale monitoraggio si è deciso di utilizzare il sistema GNSS (in lingua
inglese “global navigation satellite system”) e di installare un modulo di elaborazione dati GPS Leica GM10 che trasmettere regolarmente la posizione delle coordinate 3D (latitudine, longitudine ed elevazione) con un’antenna montata sull’infrastruttura della stazione dell’impianto di risalita oggetto del monitoraggio.
I dati raccolti nel tempo permetteranno di capire se ci sono spostamenti della struttura e ne riporteranno l’eventuale ampiezza. Grazie a questo sistema si riesce ad ottenere un grado di misurazione elevatissimo per valutare la stabilità della platea fondazionale dell’impianto seggioviario a seguito del funzionamento del ciclo frigorifero.
L’APPLICAZIONE ALL’IMPIANTO DELLA DISCIPLINA SULLE ENERGIE RINNOVABILI, GLI ASPETTI AMBIENTALI, PAESAGGISTICI ED IMPIANTISTICI
L’area nella quale è stato insediato l’impianto, per le sue straordinarie caratteristiche
naturalistiche, è sottoposta a una tutela particolarmente incisiva. Le particolari modalità di realizzazione dell’impianto hanno consentito di rientrare nell’applicazione della nuova normativa di semplificazione delle procedure autorizzative prevista per la realizzazione dei piccoli impianti a fonti rinnovabili.
La soluzione tecnica che è stata realizzata si avvale di componenti tecniche già
conosciute, ma le coordina fra loro in modo innovativo per favorire la stabilità
dell’impianto.
Sfruttare l’energia del sole per conservare il permafrost: in questo modo, l’impianto farà uso esclusivamente di energia da fonte rinnovabile e l’impatto ambientale sarà sostanzialmente nullo.
i partner e promotori del progetto
