대수층 열 에너지 저장 (ATES) 시스템은 지하 대수층에 계절적으로 열을 저장함으로써 화석 에너지 소비를 줄이는 데 기여합니다. 이 시스템은 히트 펌프와 결합하여 건물에보다 지속 가능한 난방 및 냉각을 제공 할 수 있으며 더 큰 건물의 에너지 사용을 절반 이상 줄일 수 있습니다. 따라서 ATES는 북미, 유럽 및 아시아의 많은 도시 지역의 에너지 전환에 중요합니다.
얕은 대수층이 기술을 특히 비용 효율적으로 만드는 네덜란드에서는 ATES가 현재 새로운 건물의 약 10%에 사용됩니다. 이 시장 점유율은 여전히 겸손하지만 ATES의 지하 공간의 수요는 이미 많은 네덜란드 도시 지역에서 혼잡 수준으로 성장했습니다.
이 문제는 ATES 계획 및 허가를위한 현재의 접근 방식으로 인해 발생하는 경우가 많으며, 이는 물을 주입하고 추출하는 데 사용되는 우물과 계획을위한 3D가 아닌 2D 사이의 매우 넓은 안전 마진을 사용합니다. 이러한 정책은 가용 지하 공간이 최적으로 사용되지 않음을 의미하므로 도시는 온실 가스 (GHG) 배출 감소에 대한 ATES 기술의 잠재력을 최대한 발휘하지 못할 수 있습니다.
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조밀 한 도시 환경에서 지하 표면 공간의 최적 사용은 소위 ATES 계획, ATES 시스템의 계획 및 운영에 대한 조정 된 접근 방식으로 달성 될 수 있습니다. 이 연구는 현재 ATES 계획 정책에서 누락 된 지하 표면 공간의 최적 사용을 향한 중요한 실제 단계를 식별하고 자세히 설명합니다. 현재 ATES 계획의 분석에서 시작하여 결합 된 에이전트 기반/지하수 시뮬레이션을 사용하여 ATE에 대한 수요 증가는 GHG 배출량을 최소화하기 위해 점진적으로 더 엄격한 규정이 필요하다는 것을 입증했습니다. 이 연구는 4 가지 주요 기여를 초래했습니다 :
- ATES 계획의 필요성을 막는 데 도움이되는 효과적인 지침 :주입/추출 우물은 대수층의 전체 두께를 사용해야하며보다 밀도로 배치해야합니다. 반대 유형의 웰의 평균 열 반경의 2.5 배 (따뜻함 vs. 콜드)와 현재 정책에 따라 모든 우물에 대해 3이 아닌 동일한 유형의 웰의 평균 열 반경의 1 배)
- 열 저장에 대한 수요 증가하에 대수층 공간의 할당에 따라 ATES 계획이 언제 필요한지 알리는 임계 값. 할당 된 대수층 공간 분획 범위를 2%에서 75%로 시뮬레이션하여 계획을위한 단계적 접근법을 확인했습니다. 자가 배치 시나리오 (우물 사이의 거리에 대한 지침 내에서 ATES 우물을 어디에나 배치 할 수있는 곳)는 현재 관행 및 규제 프레임 워크 내에서 25% 할당 된 대수층 공간 분획 미만의 추가 ATE를 계획 할 필요가 없습니다. 25% 내지 50% 범위의 ATE에 대한 대수층 분수 할당에서, 잘 설계 및 잘 간격의 양성 자체 배치 규칙. 50% 할당 된 대수층 공간 분획을 넘어서, 별도의 차선에서 따뜻한 우물과 차가운 우물의 규정 된 공간 배열로 가장 높은 GHG 방출 감소를 얻습니다.
- 가장 바쁜 지역의 차선 배치를위한 효과적인 배치 및 작동 방법. 레인의 폭과 간격은 해당 지역의 ATES 시스템의 평균 열 반경의 두 배 여야합니다. 집단 시스템 (즉, 더 작은 개별 ATES 시스템 그룹을 집합 적으로 운영 함)과 가열과 냉각 사이의 면적 전체 에너지 균형을 유지하면 ATE를 위해 대수층 공간의 효과적인 사용을 증가시킵니다.
- 가능한 계획 전략을 평가하기위한 평가 프레임 워크. 다음 평가 매개 변수가 확인되었습니다. GHG 배출량의 총 감소, 설치 비용, 복구 효율 및 다양한 미래 조건에 대한 견고성
우리는이 연구에 제시된 거버넌스, 설계 및 계획 관행의 개선이 네덜란드 규제 프레임 워크에 적합하기 때문에 실제로 네덜란드에서 쉽게 사용하고 구현 될 수 있다고 결론 지었다. 다른 국가의 ATES 입양은 아직 네덜란드에서만큼 높지는 않지만,이 연구에서 논의 된 특정 문제는 전 세계의 다른 도시에서도 발생할 가능성이 높습니다. ATES 채택 초기 단계의 국가는이 연구에 제시된 방법에 따라 ATE를 계획하고 적용함으로써 네덜란드 에서이 연구와 경험을 이용할 수 있습니다. 따라서 ATES 기술은 도시의 에너지 절약 가능성을 최대한 발휘할 수 있습니다.
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이러한 결과는 최근 저널 Applied Energy 에 발표 된 ATES 시스템 계획 방법이라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. . 이 작업은 Delft University of Technology의 Martin Bloemendal, Marc Jaxa-Rozen 및 Theo Olsthoorn이 수행했습니다.
