Geothermie-Anlagen für die Nutzung von Erdwärme

Alles Gute kommt von unten und ist prähistorisch gewachsen – das gilt jedenfalls für den Bereich der Geothermie! Die Hitze, die sich während der Entstehung der Erde gewissermaßen als Beiprodukt entwickelt hat, ist uns nämlich bis heute erhalten geblieben und lässt sich durch den Einsatz spezieller Geothermie-Anlagen hervorragend für regenerative Energiesysteme zum Heizen und Kühlen einsetzen. Als kostengünstige und umweltfreundliche Lösung erfreut sich die Erdwärme nicht umsonst einer zunehmenden Beliebtheit – und zwar nicht nur in dem Geothermie-Vorreiterland Schweden!

Funktionsweise von Geothermie-Anlagen

Um die Erdwärme zu isolieren werden Erdwärmekollektoren oder Erdwärmesonden in den Erdboden eingesetzt – für kleinere Grundstücke fällt die Entscheidung gewöhnlich auf Erdwärmesonden, bei größeren werden die Kollektoren genutzt. Beide Varianten entziehen der Erde die Wärme, welche im nächsten Schritt der Wärmepumpe zugeführt wird, um dort auf die benötigte Temperatur erhöht zu werden.

Begriffsklärung “Anlage für Geothermie” – wichtig für Förderung mit EEG

Landläufig sprechen Bauherren und Projektleiter von “Geothermieanlagen”, womit sie einen Sammelbegriff für alle Anlagen nutzen, bei denen dem Untergrund Erdwärme entnommen, aufbereitet und verteilt wird. Im EEG findet sich ebenfalls die Angabe, dass eine “Anlage” gefördert wird. Damit ist jedoch nicht die Geothermieanlage insgesamt gemeint, sondern nur die Anlage selbst, also das Kraftwerk an sich. Demzufolge sind beispielsweise die Bohrungen nicht direkt von der Förderung eingeschlossen. Gefördert nach EEG wird also im Grunde nur die Schnittstelle zwischen der Anlage zur Energiebereitstellung und der Stromerzeugung, also etwa die Wärmepumpe.

Allgemeine Einteilung von Geothermieanlagen

Die Temperatur in der Erde ist abhängig von der Tiefe der Erdschicht. Bis in eine Tiefe von etwa 25 Meter unter der Erdoberfläche wird die Temperatur der Erde bestimmt von der Sonnenstrahlung und dem Sickerwasser, das durch Niederschläge in den Boden eindringt. Wer tiefer als diese 25 Meter bohrt, gelangt in einen Bereich, dessen Temperatur unabhängig von Sonnen und Regen ist und mit zunehmender Tiefe immer weiter zunimmt. So herrscht in 400 Metern Tiefe in etwa eine konstante Temperatur von 20 Grad Celsius. Darüber hinaus existieren Bereiche, die auf Grund geologischer Anomalien davon abweichende Temperaturen aufweisen und die teils für die geothermische Nutzung besonders geeignet sind. In der Geothermie und Erdwärmenutzung wird grundsätzlich immer unterschieden zwischen “oberflächennaher” und “tiefer Geothermie”. Für die private oder rein gewerbliche Nutzung kommt ausschließlich die oberflächennahe Geothermie zum Einsatz.

Wärmepumpen: “Geschlossenes System“

Bei der Nutzung der Geothermie unterscheidet man grundsätzlich zwei verschiedene Systeme, das offene und das geschlossene System. Während im offenen System beispielsweise das Grundwasser direkt genutzt und nach der Nutzung wieder in die Umwelt zurückgegeben werden kann, fehlt im geschlossenen System der direkte Kontakt zwischen dem Erdreich und dem System, das die Wärme oder die Energie aufbereitet und verteilt.

Für den Bau einer Geothermieanlage für ein geschlossenes System wie das der Wärmepumpenanlage sind verschiedene Faktoren maßgeblich und nehmen Einfluss sowohl auf das Projekt selbst als auch auf den laufenden Betrieb der Anlage:

• das Gestein an der Oberfläche als auch in der Tiefe der Erde, das über die Dauer und Schwierigkeit der Bohrung selbst bestimmt
• die thermische Eigenschaft der jeweiligen Erdschicht in verschiedenen Tiefen oder die Temperatur im Grundwasser
• etwaiges Vorhandensein “störender” Grundwässer, Thermalwässer oder Gefahr von Erdbeben in der Region

Erdwärme mit Photovoltaik kombinieren

Wer eine Photovoltaikanlage betreibt, zielt häufig darauf ab, den Anteil vom Eigenverbrauch der bereit gestellten Energie im Haus zu erhöhen. Hintergrund ist, dass die Einspeisung von Solarstrom in das öffentliche Netz nicht mehr so lukrativ wie vormals ist und dass im gleichen Zug die Kosten für elektrische Energie gestiegen sind und weiter steigen. Es lohnt sich monetär also, je stärker ein Haushalt den selbst produzierten Strom aus der Photovoltaik-Anlage selbst nutzen kann. Sei es durch das smarte Aufladen diverser Medien zur Stromspeicherung – etwa die Speicher für den Strom selbst oder auch eigener Elektrofahrzeuge – oder durch den Verbrauch. Einen guter Abnehmer für überschüssige elektrische Energie kann die Heizung sein, wenn sie Wärme elektrisch herstellt, wie es etwa bei der umweltfreundlichen Wärmepumpe der Fall ist. Die Kombination aus Photovoltaik und Erdwärme, i.e. Wärmepumpe hat sich im laufenden Betrieb als besonders ökologisch und wirtschaftlich erwiesen. Informieren Sie sich hier bei Interesse näher zum Thema: “Wärmepumpe mit Photovoltaik”.

Eine hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit weist sowohl die Kombi von Wärmepumpe auf Basis von Luft als auch auf Basis von Erdwärme auf. Der Vorteil der Nutzung von Erdwärme im Vergleich zu Systemen, die die Energie fürs Heizen und Warmwasser mit Luft-Wärmepumpen bereitstellen, ist die konstante Wärme im Boden. Der Verbrauch des Stroms der Pumpe bleibt aus diesem Grund im Sommer wie im Winter gleich hoch während die Luft-Wärmepumpe im Winter deutlich mehr Strom benötigt. Die höhere Investition, die die Nutzung der Geothermie von den Bauherren verlangt, steht also geringeren Kosten im laufenden Betrieb gegenüber. In der Kosten-Nutzen-Rechnung gilt darüber hinaus immer: Wer Photovoltaik und Erdwärme oder Luftwärme parallel nutzen möchte, macht das System besonders effizient, wenn es mit einem Stromspeicher kombiniert wird.

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