Gli edifici di Evanston installano pompe di calore geotermiche e tentano di aumentare l'efficienza energetica

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Quest'estate non è stata normale. Sono stati registrati i giorni più caldi degli ultimi 100.000 anniquattro giorni consecutivi all'inizio di luglio . Il fumo tossico degli incendi canadesi ha viaggiato per migliaia di chilometri, avvelenando l’aria a Chicago, New York e altrove. Alle persone, soprattutto a quelle con problemi di salute, è stato chiesto di rimanere in casa – una misura non dissimile dalla pandemia che ha ucciso centinaia di migliaia di americani nel 2020. Tuttavia, a differenza del COVID-19, che per molti è stato affrontato con vaccini e una maschera N95, il cambiamento climatico è qui per restare.

Molte persone, dai proprietari di case e costruttori di condomini a consulenti e architetti, hanno iniziato a pensare a cosa possono fare per ridurre la propria impronta di carbonio. A Evanston, una soluzione innovativa è l’installazione di un sistema di riscaldamento e raffreddamento geotermico. La tecnologia geotermica esiste dagli anni ’50, ma solo di recente ha iniziato a guadagnare terreno come fonte di energia rinnovabile. Quattro sedi a Evanston – due residenziali e due istituzionali – sono solo alcuni dei tanti luoghi che si stanno rivolgendo all'energia geotermica.

La vera energia geotermica, comunemente utilizzata in luoghi come l’Islanda, la Nuova Zelanda e le Filippine, sfrutta i serbatoi di acqua calda a diverse profondità sotto la superficie terrestre. Le temperature possono variare da 300 gradi a oltre 700 gradi Fahrenheit.

Tuttavia, questo livello di energia geotermica non può essere trovato a Evanston. Qui, il calore del terreno a un metro e mezzo di profondità è costante di 55 gradi Fahrenheit. Ciò richiede un diverso tipo di energia geotermica: le pompe di calore geotermiche (GSHP). Possono essere installati in diversi modi, ma a Evanston i progettisti utilizzano in genere un sistema ad anello verticale.

"Per un sistema verticale, i fori (circa quattro pollici di diametro) vengono praticati a circa 20 piedi di distanza l'uno dall'altro e da 100 a 400 piedi di profondità", spiega ilSito web del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. “Due tubi, collegati inferiormente con un gomito a formare un anello, vengono inseriti nel foro e stuccati per migliorare le prestazioni. I circuiti verticali sono collegati con tubi orizzontali, posizionati in trincee e collegati alla pompa di calore elettrica dell’edificio.”

In inverno il liquido antigelo presente nelle tubazioni interrate trasferisce il calore più caldo del sottosuolo allo scambiatore di calore della pompa di calore dell'edificio, che riscalda l'aria dell'edificio. In estate avviene il contrario e la pompa di calore sottrae calore all'aria dell'edificio e lo trasferisce nel sottosuolo attraverso il fluido presente nelle tubazioni, raffreddando così l'edificio.

I GSHP stanno diventando sempre più comuni a livello globale, con l’Agenzia Internazionale per l’Energia che riporta che le vendite globali di pompe di calore sono cresciute dell’11% nel 2022, che è stato il secondo anno consecutivo di crescita a due cifre. Inoltre, il Dipartimento dell'Energia afferma che ogni anno negli Stati Uniti vengono installate circa 50.000 pompe di calore geotermiche.

Una di quelle nuove pompe di calore appartiene a Bill ed Eleanor Revelle, residenti di lunga data di Evanston. Sebbene abbiano costruito la loro straordinaria casa in riva al lago ad alta efficienza energetica nel 2002, è stato solo quest'anno che hanno deciso di investire in un GSHP.

La casa dei Revelle si affaccia sul Lago Michigan attraverso finestre a triplo vetro, con vivaci piante autoctone che fioriscono nel cortile. Con tutto, dai collettori solari per l'acqua calda nel vialetto alle tegole fotovoltaiche sul tetto e ai servizi igienici a doppio scarico nei bagni, questa proprietà riflette un equilibrio tra natura, ingegneria e architettura. È costruito sulla sostenibilità. Le tegole fotovoltaiche del tetto producono l'85% dell'elettricità utilizzata in casa e contribuiscono ad alimentare la nuova pompa di calore.

"[L'architetto Ellen Galland, Eleanor e io] volevamo costruire la casa più efficiente dal punto di vista energetico che potessimo costruire in quel momento", afferma Bill Revelle.

I Revelles, Eleanor, membro del consiglio comunale del secondo quartiere e William, professore di psicologia della Northwestern University, non hanno badato a spese per costruire la loro casa in modo sostenibile. Tuttavia, per 20 anni, hanno utilizzato il gas come supplemento all’energia solare. Questo perché ritenevano che non sarebbe stato vantaggioso per l’ambiente installare un GSHP quando la casa fu costruita nel 2002.