Der Begriff Geothermie leitet sich vom griechischen "geo" = Erde und "therme" = Wärme ab und bedeutet übersetzt Erdwärme. Geothermische Energie ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der festen Oberfläche der Erde.
Die Erdwärme oder Geothermie gehört zu den nutzbaren Energien, die viele Vorteile hat: Sie steht immer und überall zur Verfügung und ist unabhängig von Klima und Jahreszeit. Diese Form der Energiegewinnung ist zuverlässig und nahezu unerschöpflich.
Die heutige Technik ermöglicht uns, die Erdwärme sowohl oberflächennah, als auch in großen Tiefen nutzbar zu machen. Die in den oberen Erdschichten vorhandene Wärme kann durch den Einsatz von Wärmeüberträgern z.B. zum Heizen, aber auch zum Kühlen genutzt werden.
Im privaten Bereich kommen hierfür 3 verschiedene Systeme zum Einsatz:
- Erdwärmekollektoren
- Erdwärmesonden
- Grundwasserwärmepumpen
Erdwärmekollektoren sind horizontale oder vertikale Wärmeüberträger, die normalerweise in den obersten fünf Metern des Untergrundes eingebaut werden. Der Einbau kann in drei verschiedenen Ausführungen erfolgen:
- Horizontalkollektoren
- Vertikalkollektoren
- Erdwärmekörbe
Die Wahl dieser Wärmeträger ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Maßgebend für die Ausführungsform sind die Grundstücksgröße sowie die Untergrundverhältnisse. Weiterhin sind die Vor- und Nachteile abzuschätzen:
| Vorteile | Nachteile | | vollständige Regeneration | jahreszeitliche Einflüsse | | lange Lebensdauer | Überbauung und Versiegelung nicht möglich | | geringe Anschaffungskosten | großer Flächenverbrauch |
Weitere Literatur:
VDI 4660 Blatt 1 und 2
DIN 8901
LAWA 2002 (Anforderung an Erdwärmepumpen)
Erdwärmesonden sind vertikal oder schräg im Untergrund eingebaute Wärmeüberträger, die im Vergleich zu den Erdwärmekollektoren größere Tiefen erreichen (mehrere 10-er Meter).
Die wirtschaftliche Nutzung von Erdwärmesonden ist sehr stark abhängig von den Untergrundverhältnissen.
Aufgrund der großen Einbautiefen der Erdwärmesonden muß auf die handwerkliche Qualität der ausführende Bohrfirma sowie auf das ausgesuchte Material besonders Acht gegeben werden.
| Vorteile | Nachteile | | vollständige Regeneration | hohe Investitionskosten | | lange Lebensdauer | Reparatur nicht möglich | | auf engem Raum realisierbar | nicht überall genehmigungsfähig |
Weitere Literatur:
VDI 4660 Blatt 1 und 2
DVGW 115, 116
Die Nutzung des Grundwassers durch eine Wärmepumpe zum Kühlen oder Heizen fällt ebenfalls in die Kategorie "oberflächennahe Geothermie".
Um die im Grundwasser vorhandene Wärme zu nutzen, muß das Grundwasser zunächst über einen Förderbrunnen entnommen und nach Wärmeentzug mittels eines Schluckbrunnens wieder versickert werden. Der Abstand und die Lage beider Brunnen ist sehr wichtig und sollte an:
- Grundwasserfließrichtung,
- Grundwasserfließgeschwindigkeit und
- die Durchlässigkeit des Untergrundes
angepasst werden.
Für die wirtschaftliche Nutzung des Grundwassers als Wärmequelle ist unter anderem
- die Ergiebigkeit des Grundwasserleiters,
- der geringe Flurabstand des Grundwassers (Tiefe soll < 15m sein) und
- die konstante Grundwassertemperatur und -qualität
entscheidend. Der Grundwasserleiter darf nicht in der Nähe von wichtigen Grundwasservorkommen (z.B. Trinkwasser) oder im Abstrom von anderen Grundwasserwärmepumpenanlagen sein.
| Vorteile | Nachteile | | hohe Effizienz | Gefahr der Brunnenalterung | | hohe Leistung | nicht überall genehmigungsfähig | | lange Lebensdauer | |
Weitere Literatur:
VDI 4660 Blatt 1 und 2
DIN 8901
DVGW 116, 118, 120, 122, 130
LAWA 2002 (Anforderung an Erdwärmepumpen)
BayWG und WHG
- Klärung der geologischen und hydrologischen Rahmenbedingungen
- Mithilfe bei der Auswahl der geeigneten Wärmeüberträger
- Einholung der behördlichen Genehmigungen
- Auswahl der optimalen Lage für die Wärmeüberträger
- Planung zur Lage und Größe der Entnahme und des Sickerbrunnens
- Erstellung von Ausschreibungsunterlagen für Bohr- und Brunnenbauarbeiten
- Überwachung der Bohr- und Bauarbeiten während der Montage
- Dokumentation der Arbeiten zur Vorlage bei den zuständigen Behörden
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