Hướng tới tương lai: Việc sưởi ấm và làm mát các tòa nhà thông qua nhiên liệu hóa thạch là nguyên nhân chính gây ra lượng khí thải carbon dẫn đến biến đổi khí hậu. Một nghiên cứu mới trình bày một phương pháp điều chỉnh nhiệt độ thay thế giúp giảm lượng khí thải và giảm đáng kể sự căng thẳng cho lưới điện bằng cách lưu trữ và trao đổi nhiệt bằng cách sử dụng nước ngầm.
Con người đã đào giếng để lấy nước uống từ các tầng chứa nước trong hàng ngàn năm. Tuy nhiên, vì nước ngầm duy trì nhiệt độ tương đối ổn định nên nó có thể lưu trữ và trao đổi nhiệt. Một nghiên cứu mới về năng lượng ứng dụng khiếu nại rằng nhiều cấu trúc có thể tự sưởi ấm và làm mát bằng cách sử dụng nước ngầm, biến các tầng ngậm nước thành nguồn năng lượng tái tạo.
Hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt (ATES) của tầng ngậm nước sẽ sử dụng hai giếng để bơm nước vào và ra khỏi tầng ngậm nước – một giếng nóng và một giếng lạnh. Nước ấm được lưu trữ dưới lòng đất và được bơm ra ngoài để sưởi ấm cấu trúc vào mùa đông. Vào mùa hè, tòa nhà có thể bơm nước mát từ giếng lạnh trong khi bộ trao đổi nhiệt và bơm nhiệt truyền nhiệt từ cấu trúc vào nước, tương tự như bộ làm mát nước cho PC.
Quá trình này hiệu quả hơn hệ thống sưởi và điều hòa không khí thông thường vì nó tái sử dụng cùng một loại nước và nhiệt quanh năm. Máy bơm và bộ trao đổi nhiệt yêu cầu các nguồn năng lượng riêng biệt, nhưng chúng có thể dựa vào năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời để thực hiện toàn bộ quy trình dựa trên năng lượng tái tạo.
Thách thức chính đối với ATES là nó đòi hỏi các tầng ngậm nước. Nước ngầm không nhất thiết phải uống được, nhưng các nhà khảo sát cần đảm bảo có thể kiểm soát dễ dàng dòng chảy của nó. Cần nghiên cứu thêm để xác định chi phí và tác động của nó đối với việc tích hợp năng lượng tái tạo trước khi ATES có thể được áp dụng rộng rãi.
Lưu trữ năng lượng nhiệt của tầng ngậm nước tuân theo nguyên tắc tương tự như pin trọng lực. Một nghiên cứu hồi tháng 1 đề xuất rằng việc di chuyển cát lên xuống các trục mỏ bị bỏ hoang có thể hoạt động như một máy phát động năng, lưu trữ và giải phóng năng lượng bằng trọng lực. Về mặt lý thuyết, phương pháp này có thể lưu trữ lượng điện năng khổng lồ vì có hàng triệu hầm mỏ tương thích trên toàn cầu.
Một dự án trị giá 2 tỷ euro kéo dài 14 năm ở Thụy Sĩ đã hoàn thành vào năm ngoái, áp dụng khái niệm cơ bản tương tự cho nước. Thay vì lưu trữ và giải phóng nhiệt, nhà máy điện sẽ di chuyển nước qua lại giữa hai độ cao để tái sử dụng năng lượng thủy điện.