Baterai menyimpan energi untuk digunakan nanti. Akuifer dapat dimanfaatkan untuk melakukan hal serupa: Mereka dapat mengeksploitasi sifat isolasi Bumi untuk menghemat energi panas dan mentransfernya ke dan dari bangunan di atas tanah. Suhu air di akuifer cenderung tetap stabil. Ini memberikan cara untuk memanaskan dan mendinginkan struktur di dekatnya dengan energi yang tersimpan dalam air, alih-alih membakar fuel alam di tungku atau memanfaatkan listrik yang berasal dari bahan bakar fosil untuk menjalankan AC.

Sistem ATES terdiri dari dua sumur terpisah — satu hangat, satu dingin — yang mengalir di antara permukaan dan akuifer di bawahnya. Di musim dingin, Anda memompa air tanah dari sumur hangat sekitar 60 derajat Fahrenheit, dan mengalirkannya melalui penukar panas. Dikombinasikan dengan pompa panas, proses ini mengekstraksi panas dari air tanah untuk menjaga inside struktur tetap hangat.

Kemudian Anda memompa air tanah yang sekarang lebih dingin ke dalam sumur kedua. Ini memberi Anda genangan air dingin — sekitar 45 derajat F — untuk dipompa keluar di musim panas untuk mendinginkan bangunan. “Anda memanaskan air tanah dengan mengeluarkan panas dari bangunan dan langsung menyuntikkannya ke sumur lain,” kata ahli hidrogeologi Martin Bloemendal, yang mempelajari ATES di Delft College of Expertise di Belanda. “Kemudian di musim dingin, Anda mengekstraksi dari sumur hangat Anda.” Proses ini silih berganti tanpa batas waktu seiring bergulirnya musim karena air tanah digunakan kembali, bukan dikonsumsi. Sistem tersebut bahkan dapat memanfaatkan akuifer payau atau terkontaminasi yang tidak dapat disadap untuk air minum.

Karena pompa air dan peralatan lainnya dijalankan dengan tenaga terbarukan, seperti matahari atau angin, penyimpanan energi yang sangat efisien ini akan menurunkan permintaan bahan bakar fosil dan mencegah banyak karbon memasuki atmosfer. Pemanasan dan pendinginan bertanggung jawab atas sepertiga dari konsumsi energi di AS, dan setengah dari konsumsi energi di Eropa. Bahkan, makalah baru di jurnal Energi Terapan menemukan bahwa ATES dapat mengurangi penggunaan fuel alam dan listrik untuk memanaskan dan mendinginkan rumah dan bisnis AS sebesar 40 persen.

Ini adalah cara untuk menyimpan energi dalam jumlah besar untuk jangka waktu yang lama — semacam baterai bawah tanah, selalu siap untuk dieksploitasi. “Di kota setempat, Anda dapat menyimpan panas, dan Anda dapat menyimpan dingin, dan sekarang Anda tidak perlu membayarnya nanti,” kata Erick Burns, pemimpin Survei Geologi Amerika Serikat untuk Proyek Investigasi Sumber Daya Panas Bumi. (USGS adalah bagian dari konsorsium internasional baru yang menyelidiki energi panas bumi skala kota.) “Yang keren tentang itu adalah tidak memerlukan mineral kritis, seperti baterai.”

Teknik ini splendid untuk bangunan besar, seperti rumah sakit, atau kumpulan bangunan, seperti kampus perguruan tinggi, karena mereka dapat berbagi fasilitas khusus untuk sumur dan peralatan lainnya. Ini akan sangat efektif pada saat permintaan tinggi di jaringan. Di AS, permintaan melonjak pada sore hari di akhir musim panas ketika orang menyalakan unit AC yang haus energi. ATES menggunakan daya yang jauh lebih sedikit, yang akan meringankan beban di jaringan dan membantu menghindari kerusakan. Jika sistem ini tidak hanya dapat mengalirkan energi matahari atau angin, tetapi juga didukung oleh jaringan terdistribusi baterai lithium-ion, sistem ini dapat tahan terhadap pemadaman listrik sama sekali.