Използване на Земята за отопление на сгради и генериране на електричество

За разлика от въздуха, температурата на земните недра се променя много слабо през годината или в зависимост от географското положение. На няколко метра под повърхността температурата на почвата е между 10 и 21°C в зависимост от региона. На по-дълбоко, температурата се повишава с 20 до 40 градуса по Целзий на километър, достигайки ядрото на Земята, където се доближава до 5000°C. Всъщност мисълта за това как обитаваме сфера, която обикаля в пространството с нажежен център, може да бъде притеснителна за някои. Въпреки това може да е полезно да научите, че използването на формиращата енергия на Земята за производство на електроенергия е устойчив и ефективен начин, който вече е разпространен в някои страни. В същото време можем да се възползваме от умерената температура, която се намира на няколко метра под земята, за аклиматизиране на сгради, независимо дали са в горещ или студен климат.

Горещите извори са добър пример за това как е възможно да се възползваме от температурните разлики в земните пластове. В резултат на вулканичен процес или поради самия температурен градиент термалните води се нагряват по естествен начин и се появяват на някои места на повърхността. Тъй като обичайно съдържат повече минерали от обикновената вода, те често се предписват за релаксация и дори за облекчаване на болки и заболявания. Такъв емблематичен проект са термалните бани на Петер Цумтор в швейцарския град Валс. Горещите извори се срещат навсякъде по света, но има страни, чиито подземни води са по-активни. Исландия е известна с множеството си горещи извори, разпръснати из цялата страна. Проектът Guðlaug Thermal Pools на Basalt Architects например е интегриран в крайбрежните скали и създава естествен отопляем басейн в непосредствена близост до плажа.

Освен за отдих е възможно да се възползвате от топлината, съдържаща се в скалите и течностите под земната кора, за генериране на електрическа енергия. Първоначално геотермалната енергия е използвана в Италия през 1904 г. и оттогава насам тя се разраства и е определена като добър източник на възобновяема енергия. За целта се изкопават кладенци, за да се получи достъп до гореща пара и вода, които са под земята. След като се издигне на повърхността, тази топлина се използва за задвижване на турбини, които произвеждат електроенергия. Геотермалната енергия се използва в повече от 20 държави, като Индонезия, Мексико и Япония, а най-големият производител са Съединените щати.

Въпреки че по същество е чиста и отделя малко CO₂, този вид енергия има някои недостатъци. Първият от тях е високата първоначална цена на инсталацията, но също така и емисиите на серен диоксид и сероводород. Възможно е да възникнат и леки земетресения, тъй като се оказва въздействие върху тектоничните плочи на земната кора.

Чрез подобен механизъм е възможно също така да се загрява вода и да се разпределя в инфраструктурните мрежи. Компанията PK Arkitektar е разработила набор от геотермални помпени станции в исландската столица Рейкявик. Днес всяко жилище в Рейкявик се отоплява с геотермална вода, като по този начин старата система за отопление с нафта, която генерираше дим, работеше с изкопаеми горива и замърсяваше въздуха на града, се превръща в отживелица.

Възможно е също така температурната разлика между повърхността и почвата да се използва за отопление и охлаждане на сгради. По същество системата се състои от инсталирани подземни тръби до сградата, пълни с вода или друга течност и термопомпа. Това води до постоянен поток в тръбите от земята към повърхността, като се обменя топлина със земята. След това устройство може да захранва климатичната система на сградата през канали или да се използва за загряване на вода. Ако температурата на земята е по-висока от температурата на околния въздух, термопомпата ще пренася топлина от земята към сградата. Може да работи и в обратна посока, като пренася топлината от околния въздух към земята, охлаждайки сградата.

Има редица примери за геотермална енергия, използвана за климатизация на сгради. В работното пространство Gare Maritime на Neutelings Riedijk Architects + Bureau Bouwtechniek 12 кладенеца, изкопани на дълбочина 140 метра, се грижат за охлаждането на пространството в допълнение към няколко други технологични и устойчиви аспекта, включени в проекта. В детската градина Sant Pere Pescador, дело на Abar + Ovidi Alum, водопроводът, който минава през сутерена на двора, е свързан със системата за подово отопление и осигурява климатизация на сградата. В Ecco’s Hotel от Dissing+Weitling Architecture в Дания геотермалната система е част от цялостната концепция. Според изложението на проекта „дизайнът на сградата е оптимизиран във всяко отношение, не само чрез използването на геотермално отопление/охлаждане и слънчева енергия, но и чрез кръглата форма на самия план, която позволява най-доброто използване на наличното пространство, къси разстояния в сградата и минимални топлинни загуби поради намалената площ“.

Използването на местни и възобновяеми ресурси в сградите е от съществено значение, за да си представим едно по-добро бъдеще, в което можем да се научим да живеем в сътрудничество с природата на нашата планета, а не просто да я изследваме.