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UNDERGROUND ENERGY: GEOTHERMAL SOLUTIONS FOR THE URBAN DEVELOPMENT

01TOLRS

A.A. 2025/26

Course Language

Inglese

Degree programme(s)

Doctorate Research in Urban And Regional Development - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 15
Lecturers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Gizzi Martina Ricercatore L240/10 GEOS-03/B 15 0 0 0 2
Co-lectures
Espandi

Context
SSD CFU Activities Area context
*** N/A *** 3    
Questo insegnamento è parte del percorso "Technologies, Techniques and Methodologies for Sustainable Development" del dottorato in Urban and Regional Development. Il settore energetico in Europa è il principale responsabile delle emissioni di gas a effetto serra (GHG). Aumentare la quota di energia rinnovabile è fondamentale affinché raggiunga i suoi obiettivi climatici, tra cui la riduzione delle emissioni del 55% entro il 2030 e la neutralità climatica entro il 2050. L'energia geotermica, in quanto fonte rinnovabile stabile e affidabile, rappresenta una soluzione preziosa nella pianificazione urbana per affrontare le sfide ambientali ed energetiche delle città moderne. Questa può utilizzata sia per la produzione di elettricità che per il riscaldamento diretto, fornendo un'alternativa a basse emissioni di carbonio, specialmente nelle regioni con risorse geotermiche adeguate. I sistemi geotermici a bassa entalpia possono essere integrati nelle infrastrutture esistenti, come edifici residenziali, commerciali e pubblici, con modifiche minime alle strutture già presenti. Questo facilita l'adozione di soluzioni geotermiche anche nelle aree urbane già sviluppate. Il corso proposto esplora le potenziali applicazioni e la diffusione di diversi tipi di sistemi geotermici per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici, tenendo conto del contesto geologico specifico dei centri urbani. Gli studenti acquisiranno conoscenze sulle diverse tecnologie geotermiche esistenti e competenze tecniche utili per valutare il loro potenziale applicativo, i benefici ambientali ed economici associati e le sfide legate alla loro integrazione nelle politiche urbane esistenti. Saranno inoltre analizzati casi di studio reali per comprendere l'efficacia e l'efficienza di questi sistemi.
This PhD course is part of the thematic path "Technologies, Techniques and Methodologies for Sustainable Development" of the PhD programme in Urban and Regional Development. The energy sector in Europe has traditionally been the largest contributor to greenhouse gas (GHG) emissions. Increasing the share of renewable energy is essential for the European Union (EU) to meet its climate goals, which include cutting emissions by 55% by 2030 and achieving climate neutrality by 2050. Geothermal energy, as a stable and reliable renewable source, represents a valuable solution in urban planning to address modern cities' environmental and energy challenges. It can be used for electricity generation and direct heating, providing a low-carbon alternative, especially in regions with suitable geothermal resources. Low-enthalpy geothermal systems can be integrated with existing infrastructure, such as residential, commercial, and public buildings, with minimal modifications required to the existing structures. This makes it easier to adopt such geothermal solutions in already-developed urban areas. The proposed course explores the potential applications and diffusion of various types of geothermal systems for heating and cooling buildings, considering the specific geological context of the urban centres. Students will gain knowledge about different existing geothermal technologies and technical skills useful for assessing their application potential, associated environmental and economic benefits, and the challenges related to their integration into existing urban policies. Real-world case studies will also be examined to understand the effectiveness and efficiency of these systems. Expected Learning Outcomes At the end of the course, students will have acquired knowledge about: • Fundamental principles of Earth Science: The Earth's internal and external structure, the origin and propagation of Earth's heat, and the various methodologies for exploiting geothermal resources. • Fundamental concepts from the existing European, National, and Regional regulatory frameworks. • Main technologies for exploiting low-enthalpy geothermal energy resources. At the end of the course, students will have acquired the ability to: • Analyse the opportunities and challenges of implementing low-enthalpy geothermal systems. • Evaluate geothermal systems' environmental impact and energy efficiency compared to other climate control solutions. • Apply simplified methods for sizing and designing geothermal systems for urban buildings.
Conoscenze preliminari delle scienze della terra, nozioni fondamentali di matematica e fisica.
Preliminary knowledge of earth sciences, fundamentals of mathematics, and physics.
Il corso è suddiviso in cinque moduli principali: Modulo 1 (2h): INTRODUZIONE ALL'ENERGIA GEOTERMICA Il sistema Terra, la struttura interna della Terra, deriva dei continenti e tettonica delle placche, eccanismi di trasporto del calore, radiente geotermico e flusso di calore, potenziale energetico e criteri di valutazione Modulo 2 (3h): SISTEMI GEOTERMICI A BASSA ENTALPIA Proprietà termiche del suolo, istemi a pompa di calore geotermica, pompe di calore, sistemi geotermici a circuito aperto, istemi geotermici a circuito chiuso (progettazione, prestazioni, caratteristiche) Modulo 3 (1h): QUADRI NORMATIVI REGIONALI, NAZIONALI E INTERNAZIONALI Modulo 4 (6h): PROGETTAZIONE DI SISTEMI GEOTERMICI: APPROCCI SEMPLIFICATI, STRUMENTI, SOFTWARE E TECNOLOGIE Modulo 5 (3h): CASI STUDIO E BEST PRACTICES Esempi di implementazione in diversi contesti geologici e idrogeologici Il corso è organizzato come segue: 6 ore dedicate a lezioni teoriche sugli aspetti fondamentali, 6 ore di esercitazioni pratiche, 3 ore di attività di laboratorio, lavori di gruppo e discussione di casi studio. Potranno inoltre essere programmate visite tecniche per l'osservazione in situ di sistemi geotermici.
The course is subdivided into three main sections: Module 1 (2h): INTRODUCTION TO GEOTHERMAL ENERGY Earth system and internal structure, continental drift, plate tectonics, heat transport mechanisms, geothermal gradient and the heat flux, energy potential and evaluation criteria. Module 2 (3h): LOW ENTHALPY GEOTHERMAL SYSTEMS The thermal properties of the ground, ground-source heat pump systems, open-loop geothermal systems, and closed-loop geothermal systems (design, performance, characteristics) Module 3 (1h): REGIONAL, NATIONAL AND INTERNATIONAL REGULATORY FRAMEWORKS Module 4 (6h): DESIGN OF GEOTHERMAL SYSTEMS: SIMPLIFIED APPROACHES, TOOLS, SOFTWARE & TECHNOLOGIES Module 5 (3h): Case studies and best practices: examples of implementation in various geological and hydrogeological contexts Lessons and exercises will be held in plenary sessions. The course is organised as follows: 6 hours are dedicated to lectures on basic theoretical aspects and 6 hours to practical exercises. 3-hour laboratory work, group projects, and case study discussions. Technical visits can be planned for the in-situ observation of systems.
In presenza
On site
Presentazione orale
Oral presentation
P.D.2-2 - Giugno
P.D.2-2 - June