Eine der renommiertesten Schulen Kaliforniens bohrt ein riesiges Loch auf dem Campus, um mit einem erneuerbaren geothermischen Heiz- und Kühlsystem zu experimentieren.
Die University of California, Berkeley, hat im Rahmen ihrer Forschung zum geothermischen Wärmeaustausch – einem System, das Wärme im Boden speichert, um die Innentemperatur zu regulieren – 400 Fuß unter der Erde gebohrt.
Entsprechend ein aktuelles Video von der Universitätist das Projekt Teil eines Plans zur Reduzierung des gesamten CO2-Fußabdrucks der Schule.
„Sie haben das Ziel, bis zum Jahr 2035 oder früher kohlenstofffreie Energie für unsere Gebäude zu haben“, sagte Kira Stoll, Chief Sustainability and Carbon Solutions Officer der UC Berkeley, in dem Video.
Erdwärmepumpen Verwenden Sie den Boden als „thermische Batterie“, sagen wir James Tinjumein Ingenieur an der University of Wisconsin, der seit über zehn Jahren am geothermischen Wärmeaustausch arbeitet.
Im Allgemeinen funktioniert es so, dass Wasser im Sommer überschüssige Wärme durch lange unterirdische Rohre transportiert. Dort verlagert sich Wärme in die umgebende Erde und die Flüssigkeit kommt kälter zurück – wo sie verwendet wird, um die Luft zu kühlen, die durch das Gebäude zirkuliert, sagt er.
Im Winter bewirkt die Flüssigkeit das Gegenteil: Sie entzieht dem Boden Wärme und trägt zur Erwärmung der Gebäudeluft bei.
In den effizientesten Systemen kann die im Sommer unter der Erde abgelagerte Wärme im Winter gespeichert werden, da die Wärme im festen Boden viel länger haften bleibt als in der Luft, sagt Dr. Tinjum. Darüber hinaus bleibt der Boden das ganze Jahr über auf einer viel stabileren Temperatur als die Luft.
Im oberen Mittleren Westen der Vereinigten Staaten zum Beispiel bleibt der Boden laut Dr. Tinjum bei etwa 12 Grad Celsius (54F). Die Lufttemperaturen in der Region können im Sommer über 27 °C (81 °F) und im Winter minus -14 °C (7 °F) erreichen.
„Diese relativ konstante Temperatur erfordert nicht so viel Energie, um beim Heizen auf 70 Grad aufzuheizen“, sagt Dr. Tinjum. Im Sommer ist es effizienter, diese kühlere Temperatur bereits unter der Erde zu nutzen, als zu versuchen, heiße Luft über der Erde zu kühlen, fügt er hinzu.
„Es ist einfach viel effizienter, die konstante Temperatur unter unseren Füßen zu nutzen.“
Der geothermische Wärmeaustausch unterscheidet sich von der geothermischen Stromerzeugung, bei der Rohre Tausende von Fuß unter der Erde verlaufen, um ein Kraftwerk mit Energie zu versorgen. Flachere geothermische Austauschsysteme können immer noch die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen wie Gas oder Öl reduzieren, da Gebäude bereits unterirdisch gespeicherte Wärme abziehen, anstatt neue Wärme durch Verbrennung oder Strom zu erzeugen.
Dabei haben Erdwärmepumpen auch das Potenzial, Heiz- und Kühlkosten deutlich zu senken. Einige der größeren, effizienteren Anlagen können die zum Heizen und Kühlen benötigte Primärenergie um etwa 60 Prozent reduzieren, sagt Dr. Tinjum.
Wie gut diese Systeme funktionieren, hängt weitgehend von der lokalen Geologie ab, und das ist Teil dessen, was das Berkeley-Team untersucht. Neben der Speicherung der von Klimaanlagen erzeugten Wärme untersuchen sie auch die Möglichkeit, die von Computern und Kühlgeräten erzeugte Wärme einzufangen.
Berkeley ist auch nicht das einzige College, das mit geothermischer Austauschheizung und -kühlung experimentiert. In den letzten Jahren haben Schulen wie z Princeton Universität, Ball State University und der Universität Notre-Dame haben ähnliche Systeme untersucht oder installiert.
Die Technologie gibt es seit den 1940er Jahren, so die Energiebehörde. Aber zumindest in den USA wurde die weit verbreitete Einführung des erneuerbaren Systems durch die Dominanz von billigem Öl und Gas begrenzt, sagt Dr. Tinjum.
Obwohl die jährlichen Heiz- und Kühlkosten mit Geothermie sinken können, fallen hohe Anfangskosten für die Installation an, und es kann einige Jahre dauern, bis sich die Einsparungen amortisieren, sagt Dr. Tinjum. Aber wenn die Kosten für traditionelle fossile Brennstoffe steigen, sinkt die Zeit, die erforderlich ist, um die anfängliche Investition wieder hereinzuholen, fügt er hinzu.