Гидрогеологические организации в ХХI веке занимаются в основном, решением производственных задач, связанных с водоснабжением из подземных источников и, в меньшей мере, гидрогеологическим обоснованием водопонижения и дренажа для защиты котлованов, карьеров и шахт от подземных вод. Целые направления гидрогеологии перестали быть востребованными. Горнодобывающая промышленность, несмотря на многочисленные аварии с человеческими жертвами и подтоплением урбанизированных территорий, игнорирует гидрогеологические работы, без которых невозможно понизить производственные риски. Это, прежде всего, относится к работе угольных шахт Кузбасса. Добыча нефти и газа, транспортировка и переработка нефтегазового сырья требуют постоянного участия гидрогеологов не только при закачке воды для заводнения залежей, но и для решения экологических проблем.
Металлургия и энергетика также используют большое количество воды в технологических процессах для заполнения и подпитки градирен, водогрейных и паровых котлов и пр. В итоге формируются большие объемы сточных вод, которые сбрасываются в поверхностные воды и подземные горизонты, они становятся некондиционными для использования. Международный опыт показывает, что водоносные горизонты даже больших городов при использовании современных технологий можно использовать для добычи подземных вод с целью хозяйственно-питьевого водоснабжения, применяя коллекторы глубокого заложения, а так же для аккумуляции тепла и холода.
Технология аккумулирования тепловой энергии в водоносных горизонтах — Aquifer Thermal Energy Storage (ATES), как источник постоянно возобновляемой энергии, динамично развивается во всех передовых странах, имеющих контрастный сезонный климат. Считается, что эта технология подземного аккумулирования тепловой энергии будет значительно способствовать уменьшению энергопотребления мегаполисов и, в конечном счете, приведет к существенному сокращению выбросов парниковых газов.
На территории Москвы, которая обеспечена хозяйственно-питьевой водой из водохранилищ в бассейне р. Москвы, водоносные горизонты могут быть использованы для аккумулирования энергии в виде тепла и холода. Строение Московского артезианского бассейна в пределах города таково, что в подольско-мячковском водоносном горизонте можно оптимально хранить холод в виде охлажденной воды, а в алексинско-протвинском горизонте — тепло в виде теплой или даже горячей воды. Известно, что при использовании технологии ATES на предприятиях с высокотемпературной технологией производства, температура воды из контуров охлаждения может достигать 70ºС.
В летний период холодную воду можно будет добывать из подольско-мячковского горизонта и подавать в централизованные системы кондиционирования воздуха жилых и производственных зданий. Использованную воду после прохождения системы охлаждения и приобретшую высокую температуру, можно закачивать через скважины в алексинско-протвинский водоносный горизонт.
В зимний период теплую воду целесообразно извлекать из алексинско-протвинского горизонта и подавать в системы кондиционирования зданий и сооружений отопления. Использованную охлажденную воду можно закачивать в подольско-мячковский горизонт, восстанавливая там запас холода. Таким образом, за годовой цикл будет сохраняться баланс тепла и холода в водоносных горизонтах. Такую систему ATES можно создать рядом с потребителем энергии тепла и холода, что позволит исключить протяженные магистральные теплотрассы и сопутствующие инфраструктуры.
Москва является самым мощным потребителем электроэнергии в стране, и создание в городе такой системы аккумуляции тепла и холода исключительно актуально. Технико-экономическое обоснование системы ATES для г. Москвы, обследование гидротехнических сооружений, разработка проекта, последующее строительство и эксплуатация могут стать первым научно-техническим гидрогеологическим полигоном, где смогут найти себе применение многие молодые специалисты. Здесь предстоит создать теоретическую базу и разработать новые математические, геолого-геофизические и гидрогеологические модели, описывающие процессы фильтрации флюидов, переноса и аккумуляции тепла и холода, а также растворенных веществ при одновременной работе множества скважин.
Необходимо учесть развитие разнообразных процессов растворения и осаждения веществ и разработать пакеты соответствующих программных комплексов. Работа на полигоне сопровождается полевыми, лабораторными и экспериментальными исследованиями и опытно-промышленными работами. Предстоит создать так же автоматизированный мониторинг по управлению системой ATES — водоносные горизонты. Превращение части Московского артезианского бассейна в пределах мегаполиса в систему с активным водо- и теплообменном является сложной геотехнической и геоэкологической задачей, решение которой требует выполнения научно хорошо обоснованных прогнозов и качественного программного обеспечения. Такие полигоны возможны и других субъектах Российской Федерации.