Ang Imbakan ng Init sa Lupa ay Maaaring Lutasin ang Hamon sa Imbakan ng Renewable na Enerhiya

Kailangan ang Malawakang Imbakan ng Enerhiya

May tumataas na pangangailangan para sa mga sistema ng baterya na kayang mag-imbak ng malaking dami ng enerhiya sa loob ng ilang oras o araw. Ito ay dahil ang solar at hangin ay hindi palagian, nagbabago-bago sa buong araw at araw-araw.

Lalo pang nagpapalala sa malamig na klima, madalas kapag ang temperatura ay lubhang mababa, tumataas ang konsumo ng enerhiya para sa pag-init ng mga gusali. Kaya, kapag maulap ang kalangitan o natakpan ng niyebe ang mga solar panel, doon tumataas ang pangangailangan ng enerhiya.

Ang paggamit ng lithium-ion na baterya tulad ng sa mga EV ay malamang na hindi magiging solusyon na kayang isakatuparan sa malawakang sukat. Sobrang mahal ito, hindi sapat ang tibay, at kumukonsumo ng napakaraming hilaw na materyales.

Kaya maraming iba’t ibang alternatibong kimika ng baterya ang isinasaalang-alang para sa imbakan ng enerhiya sa antas ng utility. Tinutukoy namin ang karamihan sa mga opsyon na ito sa aming artikulo “The Future Of Energy Storage – Utility-Scale Batteries Tech”, kabilang ang lithium-iron-phosphate, sodium-ion, redox-flow, iron-air, molten metal, nickel-hydrogen, sodium-sulfur, at iba pa.

Lahat ng mga bateryang ito ay nag-iimbak ng enerhiya sa anyo ng kuryente sa isang paraan o iba pa, karaniwang sa pamamagitan ng oksidasyon at reduksyon ng isang metal.

Ang problema ay kahit na mga karaniwang metal tulad ng bakal o aluminyo ay nangangailangan pa rin ng napakaraming pagmimina. Paano kung mag-imbak tayo ng enerhiya sa ibang anyo?

Pag-iimbak ng Init

May nakakagulat na maraming opsyon para sa pag-iimbak ng enerhiya nang hindi gumagamit ng kuryente bilang paraan ng imbakan. Tiningnan namin ang mga ito nang mas detalyado sa “Non-Chemical Alternatives To Batteries For The Energy Transition”. Kasama sa mga opsyon ang:

• Compressed air.
• Gravity batteries (bato, pumped hydro).
• Heat batteries.
• Flywheels.
• Thermal solar.

Ang bawat isa sa mga opsyong ito, baterya man o hindi, ay may mga kalamangan at kahinaan. Ang perpektong solusyon sa imbakan ng enerhiya ay dapat tumugma sa ilang katangian:

• Hindi kailangan ng metal at mga bihirang materyales.
• Imbakan ng enerhiya na pangmatagalan, mas mainam na nasa linggo‑linggo o buwanang saklaw.
• Mababang gastos.
• Madaling mapalawak nang walang limitasyon mula sa magagamit na mga lugar o mapagkukunan.
• Maaari itong ibalik sa kuryente na may kaunting pagkawala.

Para sa unang 4/5 na pamantayan, ang pag-iimbak ng init ay akma. Tinutuklas namin ang ilang posibleng “heat battery” na teknolohiya sa aming dedikadong artikulo “Heat Batteries Rapidly Maturing Without the Need for Mining Metals”.

Gayunpaman, kahit ang mga solusyong ito ay nangangailangan pa rin ng ilang paggawa ng imbakan, tulad ng higanteng insulated silos na puno ng buhangin o mga bloke ng purong carbon na pinainit hanggang 1500°C.

Ang mga mananaliksik mula sa Kaunas University of Technology (Lithuania) ay ngayon nagsusuri ng isa pang posibilidad: pag-iimbak ng enerhiya direkta sa lupa sa ilalim ng mga gusali, nang walang karagdagang paggawa.

Inilathala nila ang kanilang mga natuklasan sa isang espesyal na isyu ng journal na Sustainability¹ sa pamagat na “Research on Increasing the Building’s Energy Efficiency by Using the Ground Beneath It for Thermo-Accumulation”.

Kapasidad ng Thermal ng Lupa

Dahil ang lupa ay naglalaman ng halo ng mga mineral at tubig, ito ay may napakalaking thermal mass, na siyang dami ng enerhiya sa anyong init na maaaring i-imbak para sa isang tiyak na dami o masa. Ang likas na katangian ng lupa, tulad ng pisikal na estruktura, nilalaman ng organikong materyal, tekstura, at komposisyon ng mineral, ay nagtatakda ng mga pagbabago sa thermal ng lupa.

Dahil dito, ang lupa ay nagtataglay ng mas constant na temperatura sa ibaba ng isang tiyak na lalim (karaniwang 2‑3 metro / 6.5‑10 talampakan), na sumasalamin sa taunang average na temperatura ng isang lugar.

Pinagmulan: MDPI

Ito ang prinsipyong ginagamit ng mga geothermal heat pump, na kumukuha ng init na iniimbak ng lupa sa tag-init upang painitin ang mga tahanan sa taglamig, sa halip na subukang magbomba ng init mula sa mas malamig na hangin sa ibabaw. Maaari rin itong gumana nang kabaligtaran sa mainit na klima, kung saan ang lupa ay nananatiling mas malamig sa araw at tag-init kaysa sa hangin sa ibabaw. Ang parehong prinsipyo ay ginagamit din sa mga geothermal greenhouse,

Pagsukat ng Thermal Diffusion

Setup ng Eksperimento

Kaunting pagsubok lamang ang naisagawa na nagsuri ng thermal diffusion sa maraming patong ng lupa at sinusukat ito buong taon, na nagbibigay ng wastong pag-unawa sa potensyal ng lupa bilang praktikal na thermal battery.

Kaya, lumikha ang pananaliksik ng isang experimental setup na may maraming sukat sa iba’t ibang lalim. Nagdagdag sila ng electrical resistance upang masukat ang diffusion ng init. Nagsimula ang experimental research sa paglabas ng init sa lupa noong Disyembre at natapos noong Hulyo.

Pinagmulan: MDPI

Ang mga experimental measurement ay ikinumpara sa isang digital simulation ng diffusion ng init sa lupa, na parehong nagbigay ng magkatulad na resulta, kaya pinatunayan ang bisa ng simulation.

Pinagmulan: MDPI

“Ang mga sukat na tumagal ng isang taon ay nagpakita ng natural na mga pattern ng panahon sa temperatura ng lupa at pinahintulutan kaming tuklasin ang ilang mga trend. Natuklasan naming kahit ang pasibong paggamit ng isang nakahiwalay na volume ng lupa sa ilalim ng isang gusali ay maaaring magpababa ng pagkawala ng init at pataasin ang kahusayan ng enerhiya nito.”

Prof. Ždankus – Propesor sa Kaunas University of Technology

Imbakan ng Enerhiya sa Tubig

Alam na ng mga mananaliksik na ang dami ng tubig sa lupa, pati na rin ang mga hangin na puwang, ay malaki ang epekto sa bilis ng thermal diffusion sa lupa at sa thermal mass nito. Habang lumalalim, tumataas din ang oras ng pag-iipon, na nagpapahintulot sa lupa na mag-imbak ng init nang mas mabagal at mas matagal.

<p Natuklasan na ang aktibidad ng tubig ay isang mahalagang salik sa diffusion ng init sa lupa, dahil ang tubig ay maaaring maglipat ng init sa pagitan ng mga patong ng lupa pati na rin pahiga.

Sa isang pagsubok, pinainit ang lupa hanggang sa magsimulang mag-evaporate ang kahalumigmigan – nag-trigger ng phase change kung saan ang likidong tubig ay nagiging vapor. Ang “phase change” mula likidong tubig patungong vapor ay sumisipsip ng malaking dami ng init, na nagpapataas ng kabuuang kapasidad ng lupa para sa paghawak ng init habang binabago rin ang pattern ng distribusyon.

“Ang phase change ay maaaring maging epektibong paraan upang mag-imbak ng init. Mas mataas na dami ng enerhiya ang maaaring i-charge sa lupa.

Habang ang vapor ay naglalakbay sa ilalim ng lupa, ito ay nagdidistribute ng init sa mas malawak na lugar. “Napansin naming biglang tumaas ang temperatura kung saan narating ng daloy ng vapor. Ibig sabihin, ang enerhiya ay gumagalaw at maaaring kontrolin.”

Prof. Ždankus – Propesor sa Kaunas University of Technology

Mga Praktikal na Aplikasyon

Pag-convert ng Bawat Lote sa Isang Baterya

Dahil bawat gusali ay may malaking footprint, ang paggamit ng lupa para sa parehong structural stability at pag-iimbak ng init ay hindi mangangailangan ng karagdagang pagsisikap, lalo na sa mga bagong gusali, kung saan ang heat exchange ay inilalagay na sa panahon ng pagtatayo ng pundasyon ng gusali.

Ang parehong prinsipyo ay maaaring ilapat sa malalaking ibabaw na gawa sa kongkreto o aspalto.

“Ang ganitong sistema ay maaaring makatulong sa pagbalanse ng mga district heating network o magpahupa ng stress sa panahon ng overload ng power grid. Posible ring mag-install ng thermal accumulators para sa indibidwal na paggamit – sa ilalim ng mga residential building, kalye, o parking lot.”

Prof. Ždankus – Propesor sa Kaunas University of Technology

Ang ideya ay gamitin ang surplus ng enerhiya sa mga maaraw na oras at araw para sa solar, o sa mga maalikabok na araw, at painitin ang lupa tulad ng isang higanteng heat battery. Ang pinakamalaking dami ng enerhiya ay kinakailangan upang painitin ang nakapaligid na lupa sa simula.

Sa experimental setup, tumagal ng halos isang linggo ng tuloy‑tuloy na heat flux upang maabot ang isang stable equilibrium, kung saan wala nang karagdagang init na maaaring idagdag sa lupa nang hindi ito lumalabas.

Desentralisadong Grid at Init

Isang pangunahing benepisyo ng teknolohiyang ito ay madaling magamit ang desentralisadong kalikasan ng produksyon ng solar, kapwa sa rural at urban na kapaligiran.

Maaaring magdulot ito ng mga isyu, dahil ang grid ay hindi dinisenyo upang magdala ng malawak na nagbabagong load sa buong araw sa dating isang medyo matatag na punto ng konsumo. Sa ganitong aspeto, kaunti ang matutulong ng mga battery park, dahil ang electric grid ay kailangan pang i‑upgrade upang mapakain ang mga baterya.

Sa halip, ang surplus ng produksyon ng solar sa isang partikular na gusali ay maaaring ipadala lokal bilang init papunta sa lupa at muling gamitin sa gabi o pagkatapos ng ilang araw upang painitin muli. Sa ganitong paraan, hindi napipilitang mag‑overstretch ang lokal na grid sa pinakamainit na oras.

Maaari rin itong gumana sa ilang antas para sa paglamig, dahil kayang mag‑imbak ng lupa ng lamig pati na rin ng init.

Karagdagang Pananaliksik

Kailangan pang magsagawa ng mas malalim na pagsusuri sa ekonomiks ng sistema, kabilang ang pagsasama ng presyo ng mga kagamitan, gastos sa konstruksyon, pag‑tipid sa pag‑upgrade ng grid, at kung gaano katagal mapapanatili ng lupa ang init nang ekonomikong kapaki‑pakinabang.

Sa ngayon, mukhang mas mainam ang sistemang ito para sa pag‑balance ng demand ng enerhiya sa day‑night cycle, o sa loob ng ilang araw, kaysa sa multi‑month at seasonal balancing.

Isa pang bagay na kailangang imbestigahan bago maisakatuparan ang praktikal na paggamit ng teknolohiya ay kung paano magagamit ang mga off‑the‑shelf na solusyon na kasalukuyang ginagamit na ng industriya ng geothermal.

“Ang aming agarang layunin ay i‑integrate ang mga umiiral na solusyon, tulad ng boreholes, piles, at iba pang underground heat exchange technologies, sa isang sistema na makikinabang sa parehong industriya at residential sectors.”

Prof. Ždankus – Propesor sa Kaunas University of Technology

Pamumuhunan sa Geothermal na Enerhiya

Ang sektor ay patuloy na maliit kumpara sa ibang renewable at mabilis na umuunlad sa teknolohiya. Tinalakay namin ito nang mas detalyado sa “Geothermal Power: Green Energy That is Red‑Hot”.

Ibig sabihin, marami sa mga pinaka‑advanced na startup sa sektor ay pribadong nakalista pa. Halimbawa, closed‑loop geothermal energy Eavor, supercritical geothermy Quaise, o mga pondo na tanging ma‑access ng mga accredited investor tulad ng Baseload Capital.

Ibig din sabihin nito ay ang ilang advanced geothermal companies, tulad ng Iceland Drilling, ay maaaring maliit na bahagi lamang ng isang mas malaking oil & gas drilling company (Archer Wells – ARCH.OL sa kasong ito).

Gayunpaman, may ilang kumpanya na pampublikong nakalista at bukas sa retail investors. Maaari kang mamuhunan sa mga kumpanyang may kaugnayan sa geothermal sa pamamagitan ng maraming broker, at makikita mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na broker sa website na ito para sa USA, Canada, Australia, UK, at maraming iba pang bansa.

Kung hindi ka interesado sa pagpili ng partikular na kumpanya, maaari ka ring tumingin sa mga ETF tulad ng Shares Global Clean Energy ETF (ICLN), First Trust NASDAQ Clean Edge Green Energy Index Fund (QCLN), o ALPS Clean Energy ETF (ACES) upang makinabang sa paglago ng sektor ng geothermal energy.

Mga Kumpanya sa Geothermal

1. Ormat Technologies, Inc.

Ang Ormat ay ang pinakamalaking geothermal owner at operator sa mundo. May mga asset ang kumpanya sa US, Kenya, Indonesia, at Central America + Caribbean, na may kapasidad na 1.5 GW, o 10% ng global geothermal energy generation capacity, na may 253 MW na nadagdag noong 2024.

Pinagmulan: Ormat

Ang kumpanya ay nagtatarget ng malakas na paglago ng kapasidad ng produksyon ng kuryente, na may maraming bagong exploration well na binabarena, partikular sa Nevada, Utah, at California. Sa kabuuan, inaasahang maaabot nito ang 2.6‑2.8 GW ng kapasidad ng produksyon ng kuryente pagsapit ng 2028.

Pinagmulan: Ormat

Ang Ormat ay pumasok din sa merkado ng energy storage, na may 290 MW na online. 385 MW na karagdagang storage capacity ay nasa development, na may 2.9 GW na potensyal sa pangmatagalang panahon.

Pinagmulan: Ormat

Isa rin itong provider ng geothermal technology, na nagdadala ng expertise nito sa 74% ng binary plant projects, na naglilipat ng init mula sa lupa patungo sa ibang likido; ang binary plants ay kumakatawan sa 61% ng global geothermal energy market, ibig sabihin kontrolado ng Ormat ang 45% ng global market.

Pinagmulan: Ormat

Ang geothermal energy ay kasalukuyang mabilis na lumalaking sektor, ngunit isa ring napaka‑konserbatibo dahil sa kakulangan ng kaalaman tungkol sa teknolohiya para sa karamihan ng mga utility at industriyal na kumpanya.

Dahil dito, ang Ormat ay nasa magandang posisyon upang makinabang sa lumalaking demand, habang isa rin sa pinaka‑establisadong manlalaro sa industriya, at nagbibigay ng baseload renewable energy, isang bagay na patuloy na hinaharap ng ibang green technologies.

Pinakabagong Balita sa Ormat Technologies

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Tadas Zdankus , Sandeep Bandarwadkar, Juozas Vaiciunas, Gediminas Stelmokaitis, at Arnas Vaicaitis (2025). Pananaliksik sa Pagpapataas ng Enerhiya ng Gusali sa Pamamagitan ng Paggamit ng Lupa sa Ilalim Nito para sa Thermo‑Accumulation. Renewable Energy Integration and Application in Buildings for Carbon Neutrality 2nd Edition https://doi.org/10.3390/su17010262}