Unterirdisches Wasser könnte laut einer neuen Studie die Lösung für umweltfreundliche Heizung und Kühlung sein. Aquifer-Thermalspeicherung (ATES) nutzt natürlicherweise unterirdisches Wasser, um Energie zu speichern, die verwendet werden kann, um Gebäude zu heizen und zu kühlen. In Kombination mit Wind- und Solarenergie wird ATES zu einer kohlenstofffreien Option für die Temperaturregulierung. Die Speicherung unterirdischer Energie kann dabei helfen, das Verbrauchsniveau von Gas und Elektrizität im Heizungs- und Kühlungsbereich zu senken. Die Untersuchung kommt zu dem Ergebnis, dass dies den Verbrauch in den USA um 40% senken könnte.

ATES kann dazu beitragen, Stromausfälle bei hohem Energiebedarf während extremer Wetterereignisse zu vermeiden. „Wir brauchen Speicherung, um die schwankende Energie von Solar oder Wind aufzunehmen. Die meisten Menschen sind an Batterien und anderen Arten von elektrischer Speicherung interessiert. Aber wir haben uns gefragt, ob es eine Möglichkeit gibt, die Speicherung von geothermischer Energie zu nutzen, weil Heizen und Kühlen einen so dominanten Teil des Energiebedarfs für Gebäude ausmacht“, sagte der Hauptautor A.T.D. Perera, ehemaliger Postdoktorand am Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), der heute am Andlinger Center for Energy and Environment der Princeton University tätig ist.

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ATES kann lange Zeiträume speichern und eignet sich als Option zur Speicherung von Heiz- und Kühlenergie in Verbindung mit anderen Technologien wie Batterien, um eine vollständig erneuerbare Stromversorgung zu ermöglichen.

Das Konzept von ATES arbeitet mit der Wärmespeichereigenschaft von Wasser und den natürlichen geologischen Eigenschaften des Planeten. Eine simple Methode nutzt unterirdische Reservoirs, aus denen Wasser hochgepumpt und an der Oberfläche im Sommer mit Wärme oder überschüssiger Energie von Solar oder jederzeit mit Wind erwärmt wird. Anschließend wird das Wasser zurück in das Lager gepumpt. Im Winter kann das Wasser aus den Speichern erhitzt werden, um Gebäude zu heizen. Umgekehrt kann das Wasser im Sommer gekühlt werden und danach wieder zurück in die Lager gepumpt werden.

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ATES wird in den USA noch nicht häufig verwendet, ist jedoch international bekannt, insbesondere in den Niederlanden. Besonders gut funktioniert das System in Gebieten mit großen saisonalen Fluktuationen, aber theoretisch könnte es überall eingesetzt werden, soweit es eine Möglichkeit gibt, Energie aus Wind oder Solarenergie zu beziehen. ATES-Systeme sollen kritische Trinkwasserressourcen vermeiden und keine Chemikalien ins Wasser einführen.

Ein Team von Wissenschaftlern hat eine Fallstudie mithilfe eines Rechenmodells einer Siedlung in Chicago durchgeführt, um herauszufinden, wie viel Energie durch die Verwendung von ATES auf dem US-Netzwerk eingespart werden kann und wie viel es kosten würde, sie zu implementieren. Die Ergebnisse zeigten, dass zusätzliche ATES-Energieeinsparungen von bis zu 40% erzielt werden könnten, obwohl es 15 bis 20% mehr kosten würde als bestehende Energiespeichertechnologien.

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„ATES benötigt im Vergleich zu boden- oder eisbasierten Speichersystemen keinen Raum. Zudem ist es effizienter und kann für die Kühlung und Heizung ganzer Gemeinden skaliert werden, verglichen mit herkömmlichen Geothermie-Wärmepumpensystemen, die auf Wärmeübertragung mit dem unterirdischen Erdreich angewiesen sind“, fügte Tianzhen Hong, eine der Autorinnen und Senior Scientist bei der Abteilung für Gebäudetechnologie und urbane Systeme hinzu.

Ein weiterer Vorteil von ATES ist, dass es effizienter wird, je extremer das Wetter durch den Klimawandel wird. Trotzdem empfehlen die Wissenschaftler, Investitionen in die Forschung zu tätigen und Prototyp-Systeme

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Von Roxane Gay

Roxane Gay ist eine herausragende Schriftstellerin und Kulturkritikerin, die in ihren Werken Fragen von Rasse, Geschlecht und Sexualität untersucht. Ihr bestverkauftes Memoir "Hunger" ist ein mächtiger Bericht über ihre Erfahrungen mit Trauma, Körperbild und Identität.

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