Jord til oppvarming og kjøling av boliger - nyheter-337

Sue Butler bestemte seg for at det var på tide å kutte ledningen til fossilt brensel. Så da den aldrende gassovnen måtte skiftes ut, vendte hun seg til jorden for å finne en løsning.

Hun installerte et geotermisk system - også kalt jordvarmepumpe, vannvarmepumpe eller geo-utvekslingssystem - som nylig begynte å varme opp og kjøle ned hjemmet hennes i Cambridge, Massachusetts. Butler sa at hun var motivert av miljøhensyn og bekymringer over karbonmonoksid fra forbrenning av naturgass.

"Det er ikke så mye dyrere, og jeg kan klare det. Og det betyr at det ikke blir mer forbrenning, og det gjør at bygningen ikke lenger bruker karbon, noe som haster", sier hun.

Jordvarmepumper har eksistert i flere tiår, men hvert år ser det ut til at de tiltrekker seg flere huseiere og organisasjoner som ser etter alternativer til tradisjonell romoppvarming og -kjøling. De kan kobles til eksisterende varmluft- og varmtvannssystemer, men ikke dampvarme.

Starting in 2006, nearby Harvard University installed six ground-source heat pumps as part of its Green Campus initiative. Administration buildings and athletic facilities are already online and two more buildings planned.

Pumperommet i en boligblokk i Fitchburg, Massachusetts.

(Credit:MassInnovation)

One real-estate developer, MassInnovation, has made geothermal an integral part of its eco-themed housing and office buildings. Having equipped one senior living center with geothermal, it’s now planning on converting what was once a giant 19th century factory into one of the largest geothermal installations in New England, according to CEO Robert Ansin.

People who go with geothermal are typically either interested in it because it’s a clean energy technology or because they’re looking to escape fossil fuel prices, said Diona Roberg, the director of operations at Water Energy Distributors, which distributes geothermal systems from ClimateMaster.

"Virksomheten er ute av kontroll - vi klarer knapt å holde tritt med den", sier Roberg. Omtrent halvparten av kundene velger jordvarme for å redusere varme- og kjølekostnadene. Men den andre halvparten "bryr seg ikke om hva det koster, de vil bare være grønne", sier Roberg. Den familieeide bedriften har doblet størrelsen i løpet av de siste fire årene.

Åpen og lukket sløyfe
Strictly speaking, what’s often called a “geothermal system” is a misnomer because it implies tapping the heat in the Earth, something already done at large scale to supply electricity to utilities. This geothermal energy–and its offshoot enhanced geothermal–works only works in certain geographies and uses different technology.

I stedet for å bruke varme fra undergrunnen, utnytter geotermiske varmepumper på bygninger den jevne temperaturen i bakken eller dype vannbrønner. I praksis behandler de jorden som en gigantisk energisparebank, og deponerer eller trekker ut varme avhengig av årstiden.

To bergvarmepumpeenheter stablet oppå hverandre. Varmen hentes ut eller tilsettes vann som pumpes ned i grunnen.

(Credit:Martin LaMonica/china-heatpump.com)

Om sommeren pumper systemene innendørs varme ned i undergrunnen og utnytter jordens lavere temperaturer til å kjøle ned bygningen. I de kaldere månedene fungerer den samme prosessen omvendt, ved at varmen fra bakken brukes til å varme opp inneluften.

Innendørs er varmepumper kasseformede varmepumper som trekker og skyver enten vann eller en arbeidsvæske, for eksempel frostvæske, inn og ut av bakken. Ved hjelp av den samme kompressorsløyfemekanismen som et kjøleskap har, henter en varmeveksler energi fra den sirkulerende væsken for enten å varme opp eller kjøle ned en bygning.

There are a number of different configurations for the liquid transfer loops–either water wells several hundred feet deep, which are said to be the most efficient, or coils which could be dug only a few meters underground. Others use a body of water like a pond as a heat sink.

Uansett type regnes imidlertid bergvarmepumper som en av de mest effektive formene for oppvarming og kjøling.

The International Ground Source Heat Pump Association, based in Stillwater, Oklahoma, said geothermal is 50 percent to 70 percent more efficient for heating than other systems. The U.S. Department of Energy says that a ground-source heat pump uses 25 percent to 50 percent less electricity than conventional heating and cooling systems.

Roberg said that the maintenance costs for geothermal are half the cost of traditional heating and cooling systems. The payback on geothermal systems, which used to be about seven years, is now typically four years, she said. Recently passed federal renewable energy incentives now include $2,000 per year tax credit.

Grønn kant
But even with these benefits, geothermal heating and cooling still remains a relatively niche product, with about 50,000 units installed a year in the U.S., according to the Department of Energy.

En av grunnene er kostnadene på forhånd. Alt i alt vil en geotermisk varme- og kjøleinstallasjon, inkludert kanalarbeid, være omtrent 50 prosent dyrere enn et system basert på fossilt brensel, sier Roberg.

Boringen utgjør vanligvis den største delen av regningen, fordi den kan koste titusenvis av dollar alene. Selve geo-utvekslingspumpene for boliger kan koste mellom $17 000 og $30 000, ifølge Butler.

Eksperter advarer om at installasjoner av disse systemene er svært stedsspesifikke - dårlig installasjon av kanaler kan for eksempel føre til at enheten ikke fungerer optimalt.

Noen utviklere har rapportert at pumper som tilbringer mesteparten av året med å pumpe varme ned i bakken, og lite tid med å trekke varme ut, ikke fungerer like godt over tid.

In its analysis of its first six geothermal systems (click for PDF), Harvard identified a number of installation challenges related to the design of wells and understanding the water resources underground.

En mer subtil utfordring er status quo. Huseiere som ikke kjenner til geotermiske systemer, installerer det entreprenører - som heller ikke er kjent med teknologien - anbefaler.

Ansin, som jobber hos utvikleren MassInnovation, møtte denne institusjonelle skepsisen på nært hold da han renoverte en nedlagt skofabrikk i Fitchburg i Massachusetts.

Han vurderte å bruke en betydelig del av det totale budsjettet - rundt $500 000 - på en standard industriovn og kjøleanlegg da han ved en tilfeldighet møtte en venn som boret, og som foreslo at jordvarmepumper kunne være billigere.

Ansin hadde aldri hørt om jordvarme, men da han satte seg inn i det, innså han at det både kunne være kostnadseffektivt og gi ham mulighet til å differensiere bygningene sine på en annen måte enn bare beliggenheten. Anwelt Heritage Apartments markedsføres som et miljøvennlig bygg som bruker en jordvarmepumpe og et solcelleanlegg.

Systemet er omtrent halvparten så dyrt som det tradisjonelle oppsettet, sier Ansin, som nå er deleier i et boreselskap. De lavere strømutgiftene gir han videre til beboerne i de 86 boligene, som betaler mindre enn halvparten av det de tidligere betalte i strømregninger.

Han er svært begeistret for teknologien, men innrømmer at den geotermiske bransjen er umoden sammenlignet med den tradisjonelle varme- og kjølebransjen.

"Selv om varmepumper og geotermisk romkondisjonering har eksistert en stund, anses det fortsatt som et nytt marked, og derfor finnes det ikke på langt nær nok entreprenører og ingeniører", sier han, og legger til at en installasjon kan kreve koordinering av ulike entreprenører. "Dessverre kommer det ikke til å bli så utbredt som det kunne ha blitt, så lenge det ikke finnes en one-stop-shopping-løsning."