Steden wenden zich steeds meer tot de aarde onder hun voeten voor een duurzame oplossing voor verwarming en koeling. Een groeiend aantal stedelijke geothermische projecten, zoals de onlangs voltooide Riverie-hoogbouw in Brooklyn, demonstreert hoe dichte stedelijke gebieden stabiele ondergrondse temperaturen kunnen aanboren om de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen drastisch te verminderen. Dit gaat niet over energieopwekking in de diepe aarde; het gaat om het benutten van een consistente thermische bron, slechts tientallen tot honderden meters onder het oppervlak.
The Riverie: een monumentaal project
De Riverie is een goed voorbeeld van deze trend. Met 320 boorgaten die bijna 150 meter diep zijn geboord, is het momenteel het grootste geothermische woongebouw in de staat New York en het grootste geo-uitwisselingssysteem voor hoogbouw in de VS. Ontwikkelaars in Lendlease hebben het systeem strategisch geïnstalleerd voordat de fundering van het gebouw werd gelegd – een cruciale stap, gezien het permanente, ondergrondse karakter van het systeem. De omvang is indrukwekkend: 105 kilometer aan leidingen zijn aangesloten op 1.100 warmtepompen in het gebouw met 834 eenheden.
Hoe stedelijke geothermie werkt
In tegenstelling tot traditionele geothermische centrales die warmte onttrekken aan kilometers onder de grond, maken stedelijke systemen gebruik van de relatief stabiele temperaturen aan de oppervlakte. De eerste 100 meter van de aarde fungeren als een thermische spons, die de warmte van stadsactiviteiten absorbeert en vrijgeeft. Beneden die diepte neemt de natuurlijke geothermische gradiënt het over, waardoor het hele jaar door consistente temperaturen ontstaan.
Bij de Riverie circuleert een vloeistofmengsel door U-vormige buizen (grondlussen) die onder het gebouw zijn begraven. In de winter absorbeert deze vloeistof warmte uit de grond en wordt via een compressor geconcentreerd voordat het door de binnenlucht circuleert. In de zomer keert het proces om en dumpt overtollige warmte terug in de aarde. Dit systeem is gebaseerd op warmtepompen uit de grond, die op efficiënte wijze thermische energie overbrengen in plaats van deze helemaal opnieuw op te wekken.
Technische uitdagingen en oplossingen
Het installeren van een dergelijk systeem in een dichte stedelijke omgeving brengt unieke uitdagingen met zich mee. De locatie aan het water van de Riverie vereiste gespecialiseerde boortechnieken om te voorkomen dat het boorgat in losse, drassige grond instortte. Een dubbele roterende boorinstallatie, die zowel de binnenste boorpijp als de buitenste stalen behuizing tegelijkertijd roteert, zorgde voor stabiliteit tijdens het 140 meter diepe boorproces.
Ingenieurs gebruikten een stalen behuizing om de boorgaten te beschermen tegen grondwater en corrosiebestendige polyethyleenbuizen met hoge dichtheid voor duurzaamheid op de lange termijn. De geologie van het gesteente van de locatie bleek ideaal voor efficiënte thermische uitwisseling, hoewel zorgvuldig beheer nog steeds essentieel is om oververhitting te voorkomen.
Het belang van doorlopend beheer
Het succes van stedelijke geothermie beperkt zich niet tot de installatie; continue monitoring en beheer zijn cruciaal. Tim Weber, CEO van Diverso Energy, benadrukt dat een onbeheerd boorveld oververhit kan raken. Eén belangrijke strategie is om overtollige warmte in de zomer opnieuw te gebruiken om het water voor de boiler van het gebouw voor te verwarmen, waardoor de algehele temperatuur van het systeem in evenwicht wordt gebracht. De inzet is hoog: een storing in het ondergrondse systeem is geen optie, gezien de integrale rol ervan in de klimaatbeheersing van het gebouw.
Stedelijke geothermische energie vertegenwoordigt een verschuiving naar een duurzamere infrastructuur. Nu steden geconfronteerd worden met toenemende druk om de uitstoot terug te dringen, zal het aanboren van de natuurlijke thermische hulpbronnen van de aarde waarschijnlijk een standaardpraktijk worden, en niet slechts een innovatieve uitzondering.
