Cuando cae el agua de lluvia, se empapa en un acuífero, una capa de roca porosa o materiales sueltos como arena o grava. Durante miles de años, los humanos han estado cavando en estas bandas de líquido para sacar agua potable. Pero el interés está creciendo en otro uso inteligente para estas piscinas subterráneas: el almacenamiento de energía térmica en acuíferos, o ATES.
Una batería contiene energía para ser utilizada más tarde. Los acuíferos se pueden aprovechar para hacer algo similar: pueden explotar las propiedades aislantes de la Tierra para conservar la energía térmica y transferirla hacia y desde los edificios sobre el suelo. La temperatura del agua en un acuífero tiende a permanecer bastante estable. Esto proporciona una forma de calentar y enfriar estructuras cercanas con energía almacenada en agua, en lugar de quemar gas natural en hornos o aprovechar la electricidad derivada de combustibles fósiles para hacer funcionar los acondicionadores de aire.
Los sistemas ATES consisten en dos pozos separados, uno cálido y otro frío, que corren entre la superficie y el acuífero debajo. En el invierno, bombea agua subterránea desde un pozo tibio que está a unos 60 grados Fahrenheit y la pasa por un intercambiador de calor. Combinado con una bomba de calor, este proceso extrae calor del agua subterránea para mantener calientes los interiores de las estructuras.
Luego bombeas esa agua subterránea ahora más fría hacia el segundo pozo. Esto le da una piscina de agua fría, alrededor de 45 grados F, para bombear afuera de verano para enfriar los edificios. “Se calienta el agua subterránea extrayendo el calor del edificio y directamente inyectándolo en el otro pozo”, dice el hidrogeólogo Martin Bloemendal, que estudia ATES en la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos. "Luego, en invierno, extraes de tu pozo cálido". Este proceso se alterna indefinidamente a medida que avanzan las estaciones porque el agua subterránea se reutiliza, no se consume. El sistema podría incluso aprovechar acuíferos salobres o contaminados que no se pueden aprovechar para obtener agua potable.
Debido a que las bombas de agua y otros equipos funcionan con energía renovable, como la solar o la eólica, este almacenamiento de energía hipereficiente reduciría la demanda de combustibles fósiles y evitaría que una gran cantidad de carbono ingrese a la atmósfera. La calefacción y la refrigeración son responsables de un tercio del consumo de energía en los EE. UU. y de la mitad del consumo de energía en Europa. De hecho, un nuevo artículo en la revista Energía Aplicada encontró que ATES podría reducir el uso de gas natural y electricidad en la calefacción y refrigeración de hogares y empresas de EE. UU. en un 40 por ciento.
Es una forma de almacenar cantidades masivas de energía durante largos períodos de tiempo: una especie de batería subterránea, siempre lista para explotar. “En una ciudad local, puede almacenar calor y frío, y ahora no tiene que pagar por eso más tarde”, dice Erick Burns, líder del Proyecto de Investigaciones de Recursos Geotérmicos del Servicio Geológico de los Estados Unidos. (El USGS es parte de un nuevo consorcio internacional que está investigando la energía geotérmica a escala urbana). "Lo bueno de esto es que no necesita minerales críticos, como las baterías".
La técnica es ideal para edificios grandes, como hospitales, o un grupo de edificios, como un campus universitario, porque pueden compartir una instalación dedicada para el pozo y otros equipos. Sería particularmente efectivo en tiempos de alta demanda en la red. En los EE. UU., la demanda aumenta en las tardes de fines de verano cuando las personas encienden sus unidades de aire acondicionado que consumen mucha energía. ATES usa mucha menos energía, lo que aligeraría la carga en la red y ayudaría a evitar accidentes. Si estos sistemas no solo pudieran funcionar con energía solar o eólica, sino que también estuvieran respaldados por una red distribuida de baterías de iones de litio, podrían resistir los cortes de energía por completo.
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