雨水が降ると、 帯水層、多孔質の岩の層、または砂や砂利などの緩い物質に浸透します。 何千年もの間、人間は飲料水を作るためにこれらの液体の帯を掘ってきました。 しかし、これらの地下プールの別の巧妙な用途への関心が高まっています。それは、帯水層熱エネルギー貯蔵 (ATES) です。
バッテリーは、後で使用するエネルギーを保持します。 帯水層は、同様のことを行うために利用できます。地球の断熱特性を利用して、熱エネルギーを保存し、地上の建物との間で熱エネルギーを伝達できます。 帯水層の水の温度はかなり安定している傾向があります。 これにより、天然ガスを炉で燃やしたり、化石燃料由来の電力を利用してエアコンを稼働させたりする代わりに、水に蓄えられたエネルギーで近くの構造物を加熱および冷却する方法が提供されます。
ATES システムは、地表とその下の帯水層の間を走る 2 つの別個の井戸 (1 つは高温、もう 1 つは低温) で構成されています。 冬には、華氏約 60 度の暖かい井戸から地下水をくみ上げ、熱交換器に通します。 ヒートポンプと組み合わせて、このプロセスは地下水から熱を抽出し、構造物の内部を暖かく保ちます。
次に、冷却された地下水を 2 番目の井戸にポンプで送り込みます。 これにより、ポンプ用に約 45 度 F の冷たい水のプールができます。 外 夏は建物を冷やします。 オランダのデルフト工科大学で ATES を研究している水文地質学者の Martin Bloemendal は、次のように述べています。 「そして冬には、暖かい井戸から抽出します。」 地下水は消費されるのではなく再利用されるため、このプロセスは季節が進むにつれて無期限に交互に繰り返されます。 このシステムは、飲料水として利用できない汽水または汚染された帯水層を利用することさえできます。
給水ポンプやその他の機器は、太陽光や風力などの再生可能エネルギーで稼働するため、この非常に効率的なエネルギー貯蔵により、化石燃料の需要が低下し、大量の炭素が大気に放出されるのを防ぐことができます。 暖房と冷房は、 米国のエネルギー消費量の 3 分の 1、ヨーロッパのエネルギー消費量の半分。 実際、新しい 紙 日誌で 応用エネルギー は、ATES が米国の家庭や企業の冷暖房における天然ガスと電気の使用を 40% 削減できることを発見しました。
これは、膨大な量のエネルギーを長期間貯蔵する方法であり、いつでも利用できる地下バッテリーのようなものです。 「地方都市では、熱と冷気を蓄えることができます。今では、後でその費用を支払う必要はありません」と、米国地質調査所のリーダーであるエリック バーンズは言います。 地熱資源調査プロジェクト. (USGS は新しい 国際コンソーシアム それは都市規模の地熱エネルギーを調査している)。
この技術は、井戸やその他の機器専用の施設を共有できるため、病院などの大規模な建物や大学のキャンパスなどの建物群に最適です。 これは、送電網の需要が高い時期に特に効果的です。 米国では、夏の終わりの午後、人々がエネルギーを大量に消費する AC ユニットのスイッチを入れると、需要が急増します。 ATES ははるかに少ない電力を使用するため、グリッドの負荷が軽減され、クラッシュを回避するのに役立ちます。 これらのシステムが太陽エネルギーや風力エネルギーだけでなく、リチウムイオン電池の分散型ネットワークによってバックアップされている場合、停電に対して完全に回復力を持つ可能性があります.