برك المياه العملاقة تحت الأرض هي بطاريات المستقبل

في المستقبل الموفر للطاقة ، يمكن تدفئة وتبريد المنازل عن طريق ضخ المياه من برك عملاقة مخزنة تحت الأرض. أ يذاكر نُشر هذا الشهر في أبلايد إنيرجي يبحث في كيف يمكن لطبقات المياه الجوفية أن تساعد بشكل كبير في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتساعد في تخزين الطاقة التي تنتجها مصادر الطاقة المتجددة.

يتعامل البحث مع تقنية تعرف باسم تخزين الطاقة الحرارية للخزان الجوفي أو ATES. الماء طريقة رائعة للتخزين الطاقة الحرارية ، والأرض كفوءة عازل. ATES هي ببساطة عملية استخدام المياه المخزنة بشكل طبيعي في طبقات المياه الجوفية لتدفئة وتبريد المنازل: ضخ الماء الدافئ من خلال بئر واحد في الشتاء لتدفئة المنازل واستخدام مضخة منفصلة لاستخراج نفس المياه في الصيف لأغراض التبريد.

هذه الدراسة الجديدة ، التي أجراها مجموعة من الباحثين في مختبر لورانس بيركلي الوطني ، تبحث في كيفية تفاعل تقنية ATES مع أشكال أخرى من الطاقة على الشبكة ، أي عن طريق تخزين الطاقة الزائدة الناتجة عن مصادر الطاقة المتجددة باستخدام تلك الطاقة لتسخين المياه قبل ضخها تحت الأرض.

قال بيتر نيكو ، عالم الكيمياء الحيوية في مختبر بيركلي والمؤلف المشارك للورقة ، في رسالة بريد إلكتروني: “عندما نفكر في تخزين الطاقة وتقطع مصادر الطاقة المتجددة ، فإننا نتحدث دائمًا عن البطاريات على الفور”. “البطاريات رائعة ، ولكن هناك الكثير من الطرق الإبداعية الأخرى لتخزين الطاقة ، ويمكن أن تساعد الأرض تحت أقدامنا في ذلك “.

للدراسة ، الفريق صمم سيناريو حول استخدام ATES في أحد الأحياء في شيكاغو ، مما أدى إلى إنشاء حي افتراضي من حوالي 60 منزلًا تم توصيله بشبكة يمكن أن توفر أشكالًا مختلفة من الطاقة والتخزين. ثم قاموا بتشغيل هذا النموذج من خلال مختلف سيناريوهات المناخ للتعرف على مقدار التدفئة والتبريد التي ستحتاجها هذه المنازل في المستقبل ، فضلاً عن اختبار مرونة الشبكة أثناء الكوارث.

أظهر النموذج بعض الفوائد الهائلة. أدى استخدام ATES إلى انخفاض استخدام الشبكة للوقود الأحفوري للطاقة بنسبة تصل إلى 40٪ في بعض الحالات. علاوة على ذلك ، جعلت ATES أيضًا الشبكة أكثر مرونة أثناء موجات الحرارة الافتراضية المستقبلية: U.بخلاف مكيفات الهواء التي تضغط على الشبكة خلال الأيام شديدة الحرارة ، يحتاج تبريد ATES إلى طاقة كافية فقط لضخ المياه حولها.

يحب مضخات حرارية، تبدو هذه التقنية بسيطة جدًا لدرجة أنها تبدو جيدة جدًا لدرجة يصعب تصديقها – لكن ATES ليست تقنية مثالية. يجب أن يكون الموقع حيث تم إعداد ATES الوصول إلى طبقات المياه الجوفية الطبيعية سمات محددة لمساعدة تدفق المياه بكفاءة أكبر. و ها هم قيود التكلفة. تيوجدت الدراسة أن ATES يمكن أن تكون أكثر تكلفة بنسبة تصل إلى 20٪ من خيارات تخزين الطاقة الأخرى في السوق.

على الرغم من هذه المخاوف، مؤلف الدراسةيقول إن الاستمرار في تطوير التكنولوجيا يمكن أن يساعد في خفض التكاليف. العديد من مشاريع ATES في العالم هي في هولندا؛ وقد أظهرت الدراسات أن كليهما ألمانيا و إسبانيا لديها إمكانات كبيرة للتكنولوجيا والباحثين يقول هناك أجزاء كبيرة من الولايات المتحدة يمكن أن تستفيد أيضًا من ATES.

“أنا لا أعرف لماذا [ATES] قال نيكو “لم تقلع أكثر في الولايات المتحدة”. “تقريبًا جدًا ، سأخمن شيئًا عن التكلفة والألفة. من الصعب أن تكون متبنيًا مبكرًا. إجمالي، سيساعد خفض التكاليف الرأسمالية الأولية للتركيب كثيرًا في تحقيق الفعالية الإجمالية من حيث التكلفة “.