Geotermikus energia: a Föld felhasználása épületek fűtésére és áramtermelésre

A levegővel ellentétben a föld alatti talaj hőmérséklete az év folyamán vagy a földrajzi elhelyezkedés szerint nagyon kis mértékben változik. Néhány méterrel a felszín alatt a talaj hőmérséklete régiótól függően körülbelül 10 és 21 °C között van. Ha mélyebbre ásunk, a hőmérséklet kilométerenként 20-40 Celsius-fok között emelkedik, és eléri a Föld magját, amely megközelíti az 5000 °C-ot. 

Valójában a gondolat, hogy egy olyan gömbben lakunk, amely izzó középponttal kering az űrben, egyesek számára nyugtalanító lehet. Hasznos lehet azonban tudni, hogy a Föld formálódó energiájának felhasználása az áramtermeléshez fenntartható és hatékony módszer, amely néhány országban már elterjedt. Ugyanakkor a néhány méterrel a föld alatt található enyhe hőmérsékletet kihasználhatjuk az épületek akklimatizálására is, legyen szó akár meleg, akár hideg éghajlatról.

A meleg források jó példát mutatnak arra, hogyan lehet kihasználni a Föld rétegeiben található hőmérsékletkülönbségeket. Vagy valamilyen vulkanikus feláramlási folyamatból, vagy magából a hőmérsékleti gradiensből adódóan a termálvizek természetes módon felmelegednek, és egyes helyeken a felszínen törnek felszínre. 

Mivel általában magasabb az ásványianyag-tartalmuk, mint a közönséges víznek, általában relaxációra, sőt fájdalom és betegség enyhítésére írják fel őket. Egy ikonikus projekt Peter Zumthor termálfürdője a svájci Vals városában, amely szinte szentélye ezeknek a vizeknek. 

Forróforrások az egész világon előfordulnak, de vannak országok, amelyeknek a föld alatti része aktívabb. Izland arról ismert, hogy számos forró forrás található az ország területén. A BASALT Architects által tervezett Guðlaug Thermal Pools projekt például integrálódik a part menti sziklákba, és egy természetes fűtött medencét hoz létre közvetlenül a tengerpart mellett.

A szabadidő eltöltése mellett a földkéreg alatti kőzetekben és folyadékokban rejlő hőt elektromos energia előállítására is ki lehet használni. A geotermikus energiát először 1904-ben használták Olaszországban, és azóta egyre nagyobb teret nyert, és a megújuló energia jó forrásaként azonosították. Ehhez kutakat ásnak, hogy hozzáférjenek a föld alatt található forró gőzhöz és vízhez. A felszínre emelkedve ezt a hőt turbinák meghajtására használják, amelyek villamos energiát termelnek. A geotermikus energiát több mint 20 országban használják, például Indonéziában, Mexikóban és Japánban, a legnagyobb termelő az Egyesült Államok.

Annak ellenére, hogy alapvetően tiszta és kevés CO2-t bocsát ki, ennek az energiatípusnak vannak hátrányai is. Az első a magas kezdeti telepítési költség, de a kén-dioxid és a kénhidrogén-kibocsátás is. Kisebb földrengések is előfordulhatnak, mivel a földkéreg tektonikus lemezei mentén működnek.

Hasonló mechanizmuson keresztül lehetséges a víz felmelegítése és elosztása az infrastrukturális hálózatokban. A PK Arkitektar egy sor geotermikus szivattyúállomást fejlesztett ki az izlandi fővárosban, Reykjavíkban. Ma Reykjavikban minden otthont geotermikus vízzel fűtenek, így a régi olajfűtési rendszer – amely füstöt termelt, fosszilis tüzelőanyagokat égetett és szennyezte a város levegőjét – elavulttá vált.

A felszín és az altalaj közötti hőmérséklet-különbséget az épületek fűtésére és hűtésére is ki lehet használni. A rendszer alapvetően abból áll, hogy az épület mellé vízzel vagy más folyadékkal töltött földalatti csöveket és egy hőszivattyút telepítenek. Ennek hatására a folyadék a csövekben folyamatosan áramlik a föld alól a felszínre, és hőcserét folytat a talajjal. 

Ez a készülék aztán csatornákon keresztül táplálhatja az épület légkondicionáló rendszerét, vagy vízmelegítésre használható. Ha a talaj hőmérséklete melegebb, mint a környezeti levegő hőmérséklete, a hőszivattyú hőt ad át a talajból az épületnek. Fordított irányban is működhet, az épület környezeti levegőjéből a talajba juttatva a hőt, hűtve ezzel az épületet. 

Számos példa van arra, hogy a geotermikus energiát épületek légkondicionálására használják. A Neutelings Riedijk Architects + Bureau Bouwtechniek által tervezett Gare Maritime Workspace-ben 12, 140 méter mélyre ásott kút gondoskodik a tér hűtéséről, a projektben szereplő számos egyéb technológiai és fenntartható szempont mellett. 

Az Abar + Ovidi Alum által tervezett Sant Pere Pescador óvodában az udvar alagsorában futó vízvezetékeket a padlófűtési rendszerhez csatlakoztatták, így biztosítva az épület légkondicionálását. A dán DISSING+WEITLING Architecture által tervezett Ecco’s Hotelben a geotermikus rendszer az átfogó koncepció része. 

A projekt megemlékezése szerint “az épület kialakítása minden szempontból optimalizált, nemcsak a geotermikus fűtés/hűtés és a napenergia használata révén, hanem magának az alaprajznak a kör alakú formája révén is, amely lehetővé teszi a rendelkezésre álló tér legjobb kihasználását, az épületen belüli rövid távolságokat és a csökkentett felületnek köszönhető minimális hőveszteséget”.

A helyben elérhető és megújuló erőforrások épületek számára történő felhasználása elengedhetetlen egy jobb jövő elképzeléséhez, amelyben megtanulhatunk együttműködő kapcsolatban élni bolygónk természetével, és nem csak a feltáráson keresztül.

Forrás: www.archdaily.com