In einer energieeffizienten Zukunft können Wohnungen geheizt und gekühlt werden durch Pumpen aus riesigen unterirdischen Wasserbecken. A lernen Dieser Monat in Applied Energy veröffentlicht, befasst sich mit der Frage, wie unterirdische Grundwasserleiter dazu beitragen könnten, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen erheblich zu verringern und durch erneuerbare Energien erzeugte Energie zu speichern.

Die Forschung befasst sich mit einer Technologie, die als Aquifer Thermal Energy Storage oder ATES bekannt ist. Wasser ist eine großartige Möglichkeit, es zu speichern thermische Energie, und die Erde ist ein effizienter Isolator. ATES ist einfach der Prozess der Nutzung von Wasser, das natürlich unterirdisch in Grundwasserleitern gespeichert ist, um Häuser zu heizen und zu kühlen: Im Winter wird warmes Wasser durch einen Brunnen gepumpt, um Häuser zu heizen, und mit einer separaten Pumpe wird dasselbe Wasser im Sommer zu Kühlzwecken entnommen.

Diese neue Studie, durchgeführt von einer Gruppe von Forschern am Lawrence Berkeley National Laboratory, untersucht, wie die ATES-Technologie mit anderen Energieformen im Netz interagieren könnte – nämlich durch die Speicherung überschüssiger Energie aus erneuerbaren Energien, indem diese Energie zum Erhitzen des Wassers verwendet wird, bevor es in den Untergrund gepumpt wird.

„Wenn wir an Energiespeicherung und Unterbrechung erneuerbarer Energien denken, sprechen wir fast immer sofort über Batterien“, sagte Peter Nico, ein Biogeochemiker am Berkeley Lab und Mitautor des Papiers, in einer E-Mail an Earther. „Batterien sind großartig, aber es gibt viele andere kreative Möglichkeiten, Energie zu speichern, und der Boden unter unseren Füßen kann dabei helfen.“

Für die Studie, das Team modellierten ein Szenario rund um die Nutzung von ATES in einem Viertel in Chicago und schufen ein hypothetisches Viertel mit etwa 60 Häusern, die an ein Netz angeschlossen waren, das verschiedene Formen von Energie und Speicherung bereitstellen könnte. Sie ließen dieses Modell dann durch verschiedene laufen Klimaszenarien, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie viel Heizung und Kühlung diese Häuser in Zukunft benötigen, und um die Widerstandsfähigkeit des Netzes bei Katastrophen zu testen.

Das Modell zeigte einige ziemlich große Vorteile. Die Verwendung von ATES hat den Verbrauch fossiler Brennstoffe für die Energieversorgung des Netzes in einigen Fällen um bis zu 40 % gesenkt. Darüber hinaus hat ATES das Netz auch bei hypothetischen zukünftigen Hitzewellen widerstandsfähiger gemacht: UIm Gegensatz zu Klimaanlagen, die das Stromnetz an superheißen Tagen belasten, benötigt die ATES-Kühlung gerade genug Energie, um Wasser herumzupumpen.

Wie Wärmepumpendiese Technik scheint so einfach, wie es klingt zu schön, um wahr zu sein – aber ATES ist keine perfekte Technologie. Der Standort, an dem ATES eingerichtet wird, muss haben Zugang zu natürlichen Grundwasserleitern mit spezifische Eigenschaften, um das Wasser effizienter fließen zu lassen. Und da sind Kostenbeschränkungen. TDie Studie ergab, dass ATES bis zu 20 % teurer sein könnte als andere Energiespeicheroptionen auf dem Markt.

Trotz dieser Bedenkender Studienautors sagen, dass die Weiterentwicklung der Technologie helfen könnte, die Kosten zu senken. Viele der weltweiten ATES-Projekte sind in den Niederlanden; Studien haben gezeigt, dass beides Deutschland Und Spanien haben großes Potenzial für die Technologie und die Forscher sagen Es gibt große Teile der USA, die ebenfalls von ATES profitieren würden.

„Ich weiß nicht warum [ATES] hat in den USA nicht mehr abgenommen“, sagte Nico. „Ganz grob, Ich würde etwas über Kosten und Vertrautheit raten. Es ist schwer, ein Early Adopter zu sein. Gesamt, Die anfänglichen Investitionskosten für die Installation zu senken, würde viel zur Gesamtkosteneffektivität beitragen.“