Invece di gas dalla Russia: come tornare a casa energia libera da sotto terra

Esistono molti processi che producono calore, testimonianza di vulcani e geyser. Ma non è necessario scavare in loro per ottenere energia termica, perché il terreno ordinario stesso è ben riscaldato e mantiene una temperatura stabile indipendentemente dal tempo o dalla stagione. Le pompe di calore utilizzano energia geotermica a bassa temperatura immagazzinata in profondità sotterranea per il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici.

I dispositivi sono simili alle pompe di calore ad aria più utilizzate che funzionano come aria condizionata usando ventole e compressori per rimuovere il calore dagli edifici estivi. A differenza dei condizionatori d'aria, le pompe di calore funzionano anche sul principio inverso, fornendo calore nell'edificio per riscaldarli in inverno. Hanno bisogno di elettricità per funzionare, ma possono riceverla dalle centrali solari o eoliche e non dipendono dalla rete centrale.

Quando la temperatura dell'aria esterna aumenta bruscamente in estate o cade bruscamente in inverno, le pompe di calore ad aria dovrebbero funzionare più intense, il che le rende meno efficaci.

Tuttavia, le pompe di calore del suolo di solito ricevono calore insieme a una soluzione basata sull'acqua da pozzi sotterranei, perforate a una profondità di diverse decine di metri o tubi speciali sepolti appena sotto la superficie terrestre, dove la temperatura è di circa 55 gradi Fahrenheit (13 gradi Celsius) tutto l'anno. In estate, al contrario, raffreddi la stanza, rimuovendo il calore sotterraneo, riscaldando ulteriormente il suolo e accumulo di energia per l'inverno.

Questo li rende una fonte altamente efficace di riscaldamento e raffreddamento durante tutto l'anno. La temperatura di 13 gradi Celsius non è così elevata che le persone si sentono a proprio agio nell'edificio, ma le pompe fanno la soluzione di una soluzione liquida con condanna al calore in un serbatoio speciale dove scambia l'energia termica con refrigerante liquido. Quindi questo refrigerante si trasforma in vapore e si comprime, di conseguenza, la sua temperatura aumenta.

Non appena questa coppia diventa abbastanza calda, entra nello scambiatore di calore, dove l'aria viene riscaldata e quindi alimentata nelle stanze attraverso il sistema di condotto dell'aria standard. Secondo il Rapporto del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, entro il 2035, le pompe di calore geotermiche saranno in grado di riscaldare e raffreddare circa 7 milioni di case nel paese, mentre oggi questa cifra è di poco più di 1 milione.

La diffusa introduzione della tecnologia ridurrà la domanda di punta di 12 GW in estate e 40 GW in inverno, affermano gli esperti statunitensi. Ciò equivale a chiudere dozzine di centrali a carbone o a gas durante i periodi di elevato consumo.

"In effetti, offrono una soluzione di riscaldamento e raffreddamento efficace e il motivo per cui è importante è che gran parte del consumo di energia negli Stati Uniti e in tutto il mondo sta per riscaldare i locali", ha detto Laure Boyde, - Detto capo del Dipartimento delle tecnologie geotermiche del Ministero dell'Energia.

La rapida introduzione di tecnologie per l'estrazione dell'energia geotermica interferisce con gli alti costi associati alla perforazione e alla posa dei tubi sotterranei. Inoltre, potrebbe essere necessario installare nuovi dotti d'aria o altre attrezzature. Attualmente, negli Stati Uniti, il costo dell'installazione di un sistema tipico per un condominio è di $ 19. 000 dopo la detrazione dei benefici fiscali, sebbene il costo elevato sia occupato nel tempo a causa della sua alta efficienza.

Il Ministero dell'Energia è convinto che per ridurre i costi è necessario creare reti di energia termica, in cui diversi edifici insieme utilizzano il sistema di riscaldamento e raffreddamento. Dozzine di università in tutto il paese hanno già installato tali reti con pompe di calore del suolo. Secondo il produttore di dente di dente di dente di leone, molti sistemi geotermici sono simili, ma ci sono differenze tra loro.

Alcuni usano un sistema chiuso o aperto, uno stagno a terra o contorni con una bobina flessibile. Esistono pro e contro di diverse configurazioni di contorno per il riscaldamento geotermico degli edifici. Gli ingegneri del dente di leone utilizzano sistemi chiusi quando i tubi a forma di U sono posti solo sotto una casa e non sono collegati a nessuna rete esterna. Li considerano l'opzione più efficace e sicura per le famiglie.

La pompa di calore consente quindi di regolare la temperatura secondo necessità. Invece di usare grandi piante di perforazione, simile alla perforazione di pozzi artesiani, il dente di leone utilizza piccole tempeste di perforazione che perforano uno o due pozzi profondi con pochi pollici larghi, dove vengono quindi bolliti i tubi. Questo sistema occupa meno spazio ed è montato in pochi giorni anziché settimane, risparmiando denaro e tempo.

Un'altra cosa è che molti edifici possono essere combinati in una rete. Nel 2024, Eversource Energy ha messo in funzione la prima area geotermica negli Stati Uniti, gestita dal servizio di utilità, a Framingham, nel Massachusetts, riferisce Grist. I tubi sono stati collocati in pozzi con una profondità di 600-700 piedi (circa 180-215 metri), dove la temperatura del suolo è costantemente di 13 gradi Celsius.

La miscela di acqua e glicole propilenico (integratore alimentare) attraversa i tubi e assorbe l'energia geotermica, riscaldata e quindi entra in 31 edifici residenziali e cinque commerciali, dove vengono utilizzate pompe di calore completamente elettriche per il riscaldamento o il raffreddamento. Questo sistema geotermico è estremamente efficace. Ha un "rapporto di produttività" pari a 6, ovvero ogni unità di energia consumava sei unità di calore.

Per fare un confronto, le stufe a gas hanno un coefficiente inferiore a 1. Dopo aver installato il sistema, la casa sarà in grado di ricevere calore dalla soluzione pompata da sotto la fondazione, invece di essere riscaldate con gas naturale economico. Le stesse attrezzature e persino le stesse tubi delle condotte del gas vengono utilizzate per distribuire la rete geotermica: semplicemente pompa il fluido anziché il gas.

Le reti non richiedono una geologia speciale, quindi possono essere installate quasi ovunque e collegare gradualmente l'area nell'area. Questa è una tecnologia relativamente nuova, quindi i costi di installazione sono ancora alti. Eversource afferma che il suo budget per il progetto era di circa $ 18 milioni. Il passaggio dalle connessioni del gas al riscaldamento geotermico di rete può ridurre i costi di elettricità del 15-20%, stimato da Everssource Energy.