Quando os administradores da Universidade de Princeton decidiram reduzir as emissões de carbono provenientes do aquecimento e arrefecimento do seu campus, optaram por um método que está a ganhar popularidade entre faculdades e universidades.
Eles começaram a fazer buracos profundos no solo.
A universidade está a utilizar a terra por baixo do seu campus para criar um novo sistema que manterá os edifícios a temperaturas confortáveis sem queimar combustíveis fósseis. O projeto multimilionário, que utiliza um processo conhecido como geoexchange, marca uma mudança significativa na forma como Princeton obtém a sua energia e é fundamental para o plano da universidade de parar de adicionar gases com efeito de estufa à atmosfera até 2046.
A perfuração cria uma enorme bagunça lamacenta, mas quando tudo estiver dito e feito, os mais de 2.000 furos planejados para o campus serão indetectáveis, apesar de realizar um truque impressionante. Durante os meses quentes, o calor extraído dos edifícios de Princeton será armazenado em tubos grossos nas profundezas do subsolo até o inverno, quando o calor será novamente extraído.
A mudança é significativa. Desde a sua fundação em 1746, Princeton aquece os seus edifícios através da queima de combustíveis à base de carbono, sob a forma de lenha, depois carvão, depois óleo combustível e depois gás natural.
“Este momento é singular”, disse Ted Borer, diretor de usinas de energia da escola. “É quando estamos mudando para algo que não requer combustão.”
O Geoexchange não é novo, mas é cada vez mais uma escolha feita por faculdades e universidades, especialmente no norte dos Estados Unidos, que procuram descarbonizar. Geoexchange é um tipo de sistema geotérmico. Outros tipos extraem calor das profundezas da terra, mas não o devolvem.
Lindsey Olsen, vice-presidente associada e engenheira mecânica sênior da Salas O’Brien, uma empresa de engenharia técnica, disse que há cinco anos a empresa estava trabalhando em dois ou três projetos geotérmicos em campus ao mesmo tempo. Esse número cresceu para entre 20 e 30 projetos, disse ela.
“Realmente parece que está dobrando a cada ano”, disse Olsen. “Para as instituições do clima setentrional que têm necessidades de aquecimento, a geotérmica é uma das tecnologias economicamente mais viáveis para a produção de aquecimento com baixo teor de carbono.”
Entre as faculdades onde sistemas de geoexchange ou geotérmicos estão sendo testados, instalados ou em uso: Smith, Oberlin, Dartmouth, Mount Holyoke e William & Mary. A Universidade Cornell cavou um poço geotérmico de teste de três quilômetros em seu campus de Ithaca e está usando geoexchange em um de seus edifícios na Ilha Roosevelt, no East River, em Nova York. A Universidade de Brown perfurou poços de teste para medir a condutividade térmica no outono passado, e a Universidade de Columbia obteve uma licença estadual especial de mineração para perfurar um furo de teste de 800 pés em seu campus na cidade de Nova York.
Muitas das faculdades estão usando seus projetos como sala de aula, realizando seminários e passeios educacionais.
Geoexchange (também conhecido como aquecimento e resfriamento distrital geotérmico de fonte subterrânea) funciona como um banco de armazenamento de calor. No verão, o calor é retirado dos edifícios quentes, resfriando-os, e transferido para a água que é enviada para tubulações em uma rede de circuito fechado no subsolo. A água aquecida é armazenada abaixo da linha de gelo, aquecendo as rochas circundantes. No inverno, essa água aquecida é bombeada de volta através da tubulação e para dentro dos edifícios.
Os sistemas funcionam em conjunto com bombas de calor e, como são todos movidos a eletricidade, são muito mais ecológicos do que as caldeiras a vapor que funcionam através da queima de gás natural, óleo ou propano.
O Geoexchange é especialmente adequado para faculdades porque normalmente têm muitos edifícios próximos uns dos outros, o espaço necessário para campos de furos e o seu próprio aquecimento autónomo, o que facilita a adopção de novas tecnologias de aquecimento e arrefecimento. Eles também tendem a ter recursos para investimentos de longo prazo: os sistemas exigem custos iniciais significativos, mas prevê-se que economizem dinheiro em anos posteriores.
“As instituições que operam há mais de cem anos estão dispostas a investir muito dinheiro, a pensar a longo prazo e a prestar atenção aos benefícios que isso terá”, disse a Sra. Olsen. Além disso, ela disse, “eles têm alunos que estão exigindo isso”.
O Carleton College, em Minnesota, gastou US$ 42 milhões em seu geoexchange, que foi concluído em 2021, e espera atingir o ponto de equilíbrio em 18 anos. O sistema reduziu o uso anual de gás natural da escola em cerca de 70% e cortou em 25 anos o plano da faculdade de ser neutra em carbono, que agora é esperado até 2025, escreveu Sarah Fortner, diretora de sustentabilidade de Carleton, por e-mail.
A Ball State University, em Indiana, tem o que seus administradores dizem ser o maior sistema de intercâmbio geográfico do país, com cerca de 3.600 poços. O projeto, que se desdobrou em duas fases, concluído em 2012 e 2015, custou US$ 83 milhões e já se pagou, segundo James W. Lowe, vice-presidente associado de planejamento e gestão de instalações da escola. Desde então, a pegada de carbono da escola caiu 60%, disse ele.
Em um dia recente e ensolarado em Princeton, Borer e alguns colegas ofereceram um passeio pelo Poe Field, um espaço recreativo de três hectares e meio no extremo sul do campus. Estava cercado por revestimentos de construção e totalmente revolvido, um mar de lama.
“É assim que significa salvar o planeta”, disse Borer. “É extremamente caótico. É bagunçado. é perturbador.” Mas ele acrescentou: “Daqui a um ano haverá crianças jogando frisbee aqui”.
Cinco plataformas de perfuração trabalhavam ruidosamente, abrindo caminho até uma profundidade de 250 metros. Cada furo leva dois dias e meio para ser concluído e abrigará uma tubulação vertical feita de polietileno de alta densidade, dobrada sobre si mesma como um canudo gigante e flexível. Essa tubulação é em circuito fechado – nenhum líquido entra no solo – e será conectada a um tubo horizontal mais grosso que funciona como uma artéria, um conduíte para água e calor. O Sr. Borer explicou o que virá a seguir. No verão, o calor será extraído dos edifícios para a água e adicionalmente aquecido por bombas de calor a cerca de 90 graus Fahrenheit. A água quente será enviada para a tubulação subterrânea, aquecendo gradualmente alguns dos bilhões de quilos de rocha subterrânea circundante, de cerca de 57 graus para cerca de 70 graus. Com o tempo frio, a escola pode extrair a água aquecida. Em vez de estar em torno de 55 graus, como normalmente estariam as águas subterrâneas, espera-se que a água geotransformada esteja entre 60 e 75 graus Fahrenheit, disse Borer.
“Não estamos falando de temperaturas extremas, mas haverá um enorme recurso do qual poderemos extrair calor e depois entregá-lo aos edifícios no inverno”, disse ele.
Espera-se que todos os 2.000 furos de geoexchange sejam instalados até 2033.
O coração de toda a operação é um novo centro de controle de energia. Abriga duas enormes bombas de calor, com espaço para adicionar mais à medida que o sistema se expande, junto com dois tanques gigantes de armazenamento de água, um para água quente e outro frio, cada um cheio com 2,2 milhões de galões de água, que serão usados para aquecer e esfriar o campus.
Um operador de planta monitorará as necessidades e a geração de calor em tempo real e, como um DJ de eficiência energética, poderá responder ao que está acontecendo e gerenciar o calor e o frio, decidindo quando armazenar o calor em um dos tanques ou colocá-lo de volta no geoexchange. poços e quando extrair calor para chuveiros e cozinhas.
Espera-se que o projeto de Princeton custe várias centenas de milhões de dólares; os funcionários da universidade não puderam fornecer uma estimativa mais precisa. Numa coluna recente, o presidente de Princeton, Christopher Eisgruber, disse que a escola teria gasto quase o mesmo valor para manter ou substituir o seu antigo sistema de vapor de 150 anos. Também se espera que reduza o consumo de água em 20%.
Em todo o país, os sistemas de geointercâmbio estão gerando algo que está se tornando cada vez mais raro nos campi atualmente: o entusiasmo de estudantes, professores, funcionários e ex-alunos.
“Nunca vi este nível de consenso por trás de um projeto”, disse David DeSwert, vice-presidente executivo de finanças e administração do Smith College, onde um sistema geotérmico de aquecimento e resfriamento está sendo instalado. Espera-se que reduza as emissões de carbono da escola em 90 por cento.
“Nem sempre sou a pessoa que eles aplaudem em uma reunião do corpo docente”, continuou o Sr. DeSwert. “Quando estávamos apresentando isso, eles ficaram extremamente, extremamente felizes. E é um projeto de infraestrutura.”
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