English
Badania przeprowadzone przez Lawrence Berkeley National Laboratory i Princeton University’s Andlinger Center for Energy and Environment sugerują, że wykorzystanie wód podziemnych do utrzymywania komfortowych temperatur w budynkach może zmniejszyć zużycie gazu ziemnego i energii elektrycznej w sektorze ogrzewania i chłodzenia budynków w USA o 40%.
Metoda zwana magazynowaniem energii cieplnej w warstwie wodonośnej (ATES, ang. Aquifer Thermal Energy Storage) opiera się na koncepcji zatrzymywania pod ziemią energii w postaci temperatury. ATES może ogrzewać i chłodzić budynki, jednocześnie zapobiegając awariom spowodowanym wysokim zapotrzebowaniem na energię podczas ekstremalnych warunków pogodowych.
Badanie pokazało, że ATES może wpasować się w szerszy cel dekarbonizacji systemów energetycznych w USA poprzez magazynowanie energii odnawialnej. Byłaby ona wykorzystywana w przypadku braku wystarczającego do produkcji energii nasłonecznienia lub wiatru. Badacze stwierdzili, że ATES to korzystna opcja, która razem z innymi technologiami, takimi jak akumulatory, mogłaby pomóc w wyeliminowaniu zależności od paliw kopalnych i umożliwić pełne przejście na energię odnawialną.
Jak to działa?
Metoda ATES polega na magazynowaniu ciepła lub chłodu w warstwach wodonośnych. Energia cieplna jest odzyskiwana podczas eksploatowania wody za pomocą studni. Latem, wydobywana z zimnych studni, chłodzi budynki. Po odebraniu ciepła i ponownym podgrzaniu wraca do ciepłych studni. W zimie kierunek jest odwrotny – woda z ciepłej jest przekazywana do budynków, a po oddaniu zmagazynowanej energii wraca do zimnych.
Systemy ATES są projektowane tak, aby uniknąć wpływu na zasoby wód podziemnych przeznaczonych do picia i nie wprowadzają do środowiska wodnego żadnych substancji zanieczyszczających.
ATES nie jest jeszcze powszechnie stosowane w USA, ale zyskuje uznanie na całym świecie. Jedną z jego głównych zalet jest to, że system uzyskuje darmową energię cieplną z sezonowych zmian temperatury, którą można wzmocnić przez dodanie ogrzewania i chłodzenia generowanego przez energię elektryczną.
ATES w liczbach
W badaniu opublikowanym w „Applied Energy” naukowcy stworzyli model sieci energetycznej dla dzielnicy Chicago, wykorzystując różne opcje magazynowania energii, w tym w wodach podziemnych. Okazało się, że zastosowanie ATES mogłoby zmniejszyć zużycie paliw kopalnych o 40%, chociaż koszty jego wdrożenia byłyby o 15 – 20% wyższe niż w przypadku tradycyjnych technologii.
Naukowcy są jednak zdania, że po kilku latach stosowania systemów ATES koszty amortyzacji się zwrócą i rozwiązanie będzie bardziej opłacalne.
Inną zaletą ATES jest również wzrost wydajności powiązany z przewidywanymi zmianami klimatu. Gorętsze lata i surowsze zimy mogą zwiększyć ilość darmowej energii cieplnej przechowywanej pod ziemią.
Badania pokazują, że wykorzystanie ATES jest atrakcyjną formą magazynowania energii grzewczo-chłodniczej, która może pomóc uniezależnić się od paliw kopalnych i umożliwić utworzenie w pełni zielonej sieci energetycznej.
