Oberflächennahe Geothermie: Einsatzbereiche & Bohrung

Oberflächennahe Geothermie in der Grafik
In der Erdkruste sind große Energiemengen gespeichert, die für die Temperatursteuerung in Gebäuden nutzbar gemacht werden können. Als oberflächennahe Erdwärme bezeichnet man Wärmeenergie bis zu 400 Metern Tiefe. Vom Erdkern ausgehend nimmt die Temperatur der Erde zur Oberfläche hin immer weiter ab. Beträgt die Temperatur im Erdkern unglaubliche 7.000 °C, beläuft sie sich knapp unter der Oberfläche nur noch auf 7 bis 12 °C. Das ist jedoch ausreichend, um sie mit einer Erdwärmepumpe als Heizenergie zu nutzen.

Bei Erdwärme handelt es sich um einen regenerativen Energieträger, der jederzeit kostenlos zur Verfügung steht. Das bedeutet niedrige laufende Kosten für Verbraucher. Dabei lässt sich die Wärme aus der Erde für folgende Bedürfnisse einsetzen:

  1. Beheizen des Gebäudes
  2. Kühlen des Gebäudes
  3. Umwandlung in elektrischen Strom

In Privathaushalten wird Erdwärme überwiegend zum Heizen genutzt. Hier erhalten Sie Informationen zu den Kosten einer Erdwärmepumpe.

Die Vorteile der Nutzung von Erdwärme

Das Energiepotential der Erdwärme ist für menschliche Verhältnisse nahezu unerschöpflich.

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Um den weltweiten Energiebedarf für die nächsten rund 100.000 Jahre zu decken, müssten lediglich die oberen drei Kilometer der Erdkruste genutzt werden.
Diese Rechnung ist theoretischer Natur, da bisher nur ein geringer Anteil der vorhandenen Energie verwendet werden kann. Es müsste vor dem Start von umfangreichem Wärmeabbau zudem ermittelt werden, welche Auswirkungen sich durch die Veränderungen ergeben würden.

Die Unterschiede in Bezug auf die Geothermienutzung

Die Wärme kann sowohl direkt wie auch indirekt genutzt werden. Bei der Planung von größeren Anlagen muss sicher gestellt werden, dass ausreichend Abnehmer zur Verfügung stehen. Die Dimensionierung von Anlagen ist eine generell wichtige Aufgabe.

  • Direkte Nutzung: Die Wärme wird direkt für das Beheizen des Gebäudes genutzt.
  • Indirekte Nutzung: Die Wärme wird zur Umwandlung in elektrische Energie verwendet.

Oberflächennahe Geothermie

Unter der oberflächennahen Geothermie wird eine Tiefe von maximal 400 Metern verstanden. Theoretisch kann die Nutzung auf jedem Grundstück stattfinden, allerdings können Ausnahmen durch das Vorliegen von ungünstigen wirtschaftlichen oder technischen Konsequenzen bestehen.

Die Kosten für die notwendigen Bohrungen hängen unter anderem vom Boden und von der Zugänglichkeit des Geländes ab. Rechtliche Vorgaben müssen ebenfalls beachtet werden, entscheidend sind im Wesentlichen regionale Vorgaben. Bevor Sie die Erdwärme nutzen dürfen, müssen Sie das Vorhaben bei der Wasserbehörde anzeigen.

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Handelt es sich um Bohrtiefen von mehr als 100 Metern (hierbei können regionale Abweichungen existieren), so muss das Berg- und Lagerstättenrecht beachtet werden, ebenso wie bei grundstücksübergreifender Nutzung.
Um die Kosten zu optimieren, müssen Sie auf die ideale Dimensionierung der Anlage achten. Einflussfaktoren sind die Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes sowie der Energiebedarf des Haushaltes. Für die Installation können Sie folgende Bauteile nutzen:

Über ein Rohrleitungssystem wird eine Flüssigkeit transportiert, welche die Erdwärme aufgenommen hat. Das Leitungssystem ist mit einer Wärmepumpenheizung verbunden.

Tiefengeothermie

Die Bohrung wird mit Tiefen von über 1.000 Metern vorgenommen. Da kalte Medium sinkt hinab, wird erwärmt und an die Oberfläche geleitet. Da der Aufwand verhältnismäßig groß ist, wird die Tiefengeometrie selten und vor allem bei öffentlichen Gebäuden genutzt. Das Kosten-Leistungsverhältnis ist bei der Tiefengeothermie schlechter als bei der der oberflächennahmen Geothermie.

Der Einsatz saisonaler Speicher

Der Vorteil der Geothermie ist, dass sie unabhängig vom Wetter und zu jeder Tages- sowie Jahreszeit zur Verfügung steht. Eine oberflächennahe Geothermie sollte im Rahmen der saisonalen Speicherführung jedoch zeithomogen genutzt werden, damit sie optimal arbeiten kann:

  • Im Winter kann beispielsweise ein oberflächennahes Temperaturniveau von 10 Grad Celsius für das Beheizen des Gebäudes verwendet werden.
  • Im Sommer wird die Temperatur des oberflächennahen Reservoir erhöht, im Winter senkt es sich ab. Die zugehörigen Energiemengen sollten sich im Idealfall entsprechen.

Trotz der Nutzung der vorhandenen Energie, müssen Sie zusätzliche, externe Energie zuführen. Die Umwälzpumpe beziehungsweise die Wärmepumpe müssen mittels elektrischer Energie betrieben werden. Die Betriebskosten sind gegenüber anderen Heizungsarten allerdings gering.

Die oberflächennahe Geothermie im Vergleich zur Tiefengeothermie

Wenn Sie saisonale Speicher nutzen möchten, dann können Sie diese oberflächennah wie auch tief betreiben. Einschränkungen bestehen bei Hochtemperatur-Speichern. Sie müssen mit einer entsprechenden Dämmung sowie in großen Tiefen betrieben werden, kommen jedoch im Privathaushalt im Allgemeinen nicht zum Einsatz.