Miasta coraz częściej sięgają po skorupę ziemską pod swoimi stopami w celu poszukiwania zrównoważonych rozwiązań w zakresie ogrzewania i chłodzenia. Rosnąca liczba miejskich projektów geotermalnych, takich jak niedawno ukończony drapacz chmur Riverie na Brooklynie, pokazuje, w jaki sposób gęsto zaludnione obszary miejskie mogą wykorzystać stabilne temperatury pod ziemią, aby znacznie zmniejszyć zależność od paliw kopalnych. Nie chodzi tu o wytwarzanie energii z głębi ziemi, ale o wykorzystanie stałych zasobów termicznych zaledwie dziesiątki lub setki stóp pod powierzchnią.
Riverie: przełomowy projekt
Riverie jest doskonałym przykładem tego trendu. Dzięki 320 odwiertom wywierconym na głębokość prawie 150 metrów jest to obecnie największy ogrzewany geotermalnie budynek mieszkalny w stanie Nowy Jork i największy wielopiętrowy system wymiany danych geotermalnych w Stanach Zjednoczonych. Deweloperzy Lendlease strategicznie zainstalowali system przed położeniem fundamentów budynku – był to krytyczny krok, biorąc pod uwagę trwały, podziemny charakter systemu. Sama skala jest imponująca: 105 km rurociągów podłączonych do 1100 pomp ciepła w budynku mieszczącym 834 mieszkania.
Jak działa miejska energia geotermalna
W przeciwieństwie do tradycyjnych elektrowni geotermalnych, które pobierają ciepło z głębokości wielu kilometrów, systemy miejskie wykorzystują stosunkowo stabilne temperatury występujące w pobliżu powierzchni. Pierwsze 100 metrów (328 stóp) lądu działa jak gąbka termiczna, pochłaniając i uwalniając ciepło powstające w wyniku działalności miejskiej. Poniżej tej głębokości kontrolę przejmuje naturalny gradient geotermalny, zapewniając stałą temperaturę przez cały rok.
W Riverie płynna mieszanina krąży rurami w kształcie litery U (podziemnymi pętlami) zakopanymi pod budynkiem. Zimą ciecz ta pobiera ciepło z gruntu i jest zagęszczana za pomocą sprężarki, zanim zostanie rozprowadzona do powietrza w pomieszczeniu. Latem proces jest odwrotny: nadmiar ciepła jest oddawany do gruntu. System ten opiera się na geotermalnych pompach ciepła, które efektywnie przekazują energię cieplną, zamiast ją wytwarzać od zera.
Problemy inżynieryjne i rozwiązania
Zainstalowanie takiego systemu w gęstym środowisku miejskim wiąże się z wyjątkowymi wyzwaniami. Położenie Riverie nad rzeką wymagało specjalistycznych technik wierceń, aby zapobiec zapadaniu się odwiertów w luźnej, nasyconej wodą glebie. Wiertnica z podwójnym obrotem, która jednocześnie obraca wewnętrzną rurę wiertniczą i zewnętrzną stalową obudowę, zapewniła stabilność podczas wiercenia do głębokości 499 stóp.
Inżynierowie zastosowali stalową obudowę, aby chronić studnie przed wodą gruntową, oraz wytrzymałe, odporne na korozję rury polietylenowe, aby zapewnić trwałość. Stwierdzono, że warunki geologiczne skał w tym miejscu są idealne dla efektywnego przekazywania ciepła, chociaż nadal konieczne było ostrożne zarządzanie, aby uniknąć przegrzania.
Znaczenie ciągłego zarządzania
Sukces miejskiej energii geotermalnej zależy od czegoś więcej niż tylko instalacji; Ciągłe monitorowanie i zarządzanie mają kluczowe znaczenie. Dyrektor generalny Diverso Energy Tim Weber podkreśla, że niekontrolowane pole geotermalne może się przegrzać. Jedną z kluczowych strategii jest wykorzystanie nadmiaru ciepła latem do wstępnego podgrzania wody dla kotła budynku, równoważąc ogólną temperaturę systemu. Koszt awarii jest wysoki: awaria systemu podziemnego jest niedopuszczalna, biorąc pod uwagę jego ważną rolę w kontrolowaniu klimatu budynku.
Miejska energia geotermalna stanowi przejście do bardziej zrównoważonej infrastruktury. W miarę jak miasta stają przed rosnącą presją ograniczania emisji, wykorzystanie naturalnych zasobów termicznych Ziemi prawdopodobnie stanie się standardową praktyką, a nie tylko innowacyjnym wyjątkiem.
