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Die Oberflächennahe Geothermie, auch Erdwärme genannt, ist die im oberen (zugänglichen) Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme. Sie umfasst die in der Erde gespeicherte Energie, soweit sie entzogen und genutzt werden kann, und zählt zu den regenerativen Energien. Sie kann sowohl direkt, etwa zum Heizen und Kühlen über Wärmepumpen, als auch zur Erzeugung von elektrischem Strom oder in der Kraft-Wärme-Kopplung genutzt werden.

Viele gute Gründe sprechen für die Nutzung von Erdwärme. In Kürze zusammengefasst sind dies folgende:

  1. Erdwärme ist eine umweltfreundliche und nachhaltige Energie aus erneuerbaren Quellen, die einen wichtigen Beitrag zu einer klimaneutralen Wärme- und Kälteversorgung und damit zur Wärmewende leistet.
  2. Erdwärme ist unbegrenzt verfügbar und somit auch unabhängig von Lieferketten und tages- oder jahreszeitlichen Verfügbarkeitsschwankungen.
  3. Bei der Gewinnung von Erdwärme entstehen keine Emissionen, es müssen keine Transportwege zurückgelegt werden und es bedarf nur einer geringen Fläche zum Anbringen einer Erdwärmeanlage.
  4. Mit Erdwärme können wesentliche Einsparungen bei den Betriebskosten erzielt werden: Heizen mit Erdwärme kostet rund 50 Prozent weniger als bei einer konventionellen Öl- oder Gasheizung.

Es gibt offene (Brunnen) und geschlossene (Erdwärmesonden und Kollektoren) Systeme.
Erdwärmesonden sind am meisten verbreitet. Einem Umweltmedium (Untergrund, Grundwasser) wird Wärme entzogen, zur Wärmepumpe geleitet, dort abgekühlt und wieder zurückgeleitet. Auf natürlichem Wege fließt Wärme nach, da es sich hierbei um Erneuerbare Energie handelt. Die Wärmepumpe hebt unter Einsatz von elektrischer Energie (etwa 25 Prozent) das Temperaturniveau auf die erforderliche Heiztemperatur.

Technisch gesehen besteht kein Grund für eine zeitliche Begrenzung, weil die Anlagen so ausgelegt werden, dass jederzeit eine Regeneration des Untergrundes durch den natürlichen Wärmefluss erfolgt. Seitens der Wasserbehörden erfolgen jedoch gelegentlich Begrenzungen hinsichtlich der Nutzungsdauer, die dann jedoch bei ordnungsgemäßem Betrieb verlängert werden.

Die Tiefe der Bohrungen richtet sich zunächst nach dem Wärmebedarf des Gebäudes. Darüber hinaus sind die wärmeleitenden Eigenschaften der darunterliegenden Gesteine sowie das Vorhandensein von Grundwasser am Standort von Bedeutung für die korrekte Auslegung. In Abhängigkeit all dieser Randbedingungen wird die erforderliche Bohrtiefe festgelegt. In der Regel sind die Bohrungen zwischen 50 und 150 Metern tief. Dies ist die ideale Tiefe im Aufwand-Nutzen-Verhältnis vieler Geothermievorhaben.

Die Anzahl der Bohrungen hängt vom Wärmebedarf und dem Gestein/Grundwasser ab. Oftmals gilt: Wenige tiefe Bohrungen sind besser als viele kurze Bohrungen.

Bohrungen haben in der Regel einen Durchmesser zwischen 140 und 160 Millimetern – also nicht viel größer als ein Bierdeckel.

Bei einer entsprechenden Planung des Bauablaufs stellt dies oftmals sogar die kostengünstigere Alternative dar, da die horizontalen Zuleitungen zur Wärmepumpe deutlich verkürzt werden. Zu beachten ist jedoch, dass eine Durchführung durch die Bodenplatte auch den Schutz vor möglichem Grundwasser gewährleisten muss.

Die Kühlung über eine Erdwärmesonde ist eine sehr kostengünstige Möglichkeit zur Klimatisierung. Bei der direkten Kühlung wird die Untergrundtemperatur aus der Sonde über einen Wärmetauscher direkt an die Fußbodenheizung übergeben. Da die Wärmepumpe in diesem Fall ausgeschaltet bleibt und lediglich die Umwälzpumpe arbeitet, fallen die Betriebskosten sehr gering aus – wesentlich geringer als die einer elektrisch betriebenen Klimaanlage.

Ein weiterer Vorteil: Mit der Kühlung wird Wärme über die Sonden in den Untergrund abgeführt, was wiederum zu einer besseren Regeneration der Sonden führt.

Die Erdwärmeanlage besteht generell aus zwei Teilen: der Wärmepumpe und den Sonden/Kollektoren.

Eine grobe Schätzung besagt, dass für ein Kilowatt Wärmepumpenleistung circa 700 bis 1.000 Euro für die Erschließung der Quelle aufgewendet werden müssen. Hinzu kommen die Kosten für die Wärmepumpe. Einsparungen gegenüber einer konventionellen Heizung entstehen dadurch, dass man keinen Schornstein benötigt.

Damit liegt eine Wärmepumpe auf Grund der deutlich geringeren Kosten für die eingesetzte Energie etwa bei der Hälfte der Kosten einer Öl- oder Gasheizung.

Wir verzeichnen seit Jahren steigende Zahlen. Vor allem im gewerblichen Bereich, wo die Kühlung eine wichtige Rolle spielt. Außerdem müssen wir beachten, dass eine Generation heranwächst, die nicht alles kurzfristig unter dem Thema Betriebskosten sieht. Es wird bewusst nach grünen Technologien gesucht. So werden in Sachsen derzeit schon 25 Prozent aller Neubauten mit Erdwärmepumpen ausgestattet. Selbst im gesamten Bundesgebiet sind das um die zehn Prozent.

Mit dem Koalitionsvertrag von SPD, Bündnis 90 / Die Grünen und FDP wurden deutliche Signale gesetzt, die die Geothermie und damit einhergehend die Wärmepumpe stärker in die Überlegungen zum Ausbau der Erneuerbaren Energien für die Wärmeenergieversorgung einbeziehen. Aufgrund der aktuellen Situation in der Ukraine und den damit verbundenen Preisanstiegen bei Öl und Gas ist der Markt regelrecht explodiert. Gegenüber den Vormonaten können wir eine Verfünffachung der Anfragen verzeichnen. Neben den klassischen Anfragen im Einfamilienhaus-Sektor erreichen uns Anfragen von Stadtwerken zum Thema Dekarbonisierung der Netze. Hier können wir natürlich bis hin zum Contracting alles anbieten.

Da die Wärmepumpe und die Umwälzpumpe Strom zum Antrieb benötigen, funktioniert die Heizung bei Stromausfall also nur, wenn dieser durch ein Notstromaggregat bereitgestellt wird. Im Übrigen versagen Öl- und Gasheizungen bei Stromausfall ebenfalls ihren Dienst.

Kurzzeitige Ausfälle des Stroms werden aber meist durch die wärmespeichernden Eigenschaften des Heizsystems überbrückt.

Ja. Besonders sinnvoll ist dies, wenn man bedenkt, dass man überschüssige Wärme aus den Spitzenzeiten (Sommer, Mittagszeit) in den Untergrund einspeisen kann und damit das Regenerationsvermögen der Sonden erhöht. Das heißt, das Umfeld der Sonden erwärmt sich dadurch und das Gestein wirkt wie ein natürlicher Speicher.

Ja, mit einer fachgerechten Auslegung der Sonden kann der gesamte Wärmebedarf und auch die komplette Warmwasserbereitung abgedeckt werden.

Die Kernfrage ist immer, wie viele und wie tiefe Bohrungen benötige ich, um den erforderlichen Wärmebedarf abzudecken und wo platziere ich diese auf den zur Verfügung stehenden Flächen. Dafür muss im Vorfeld natürlich der Bedarf an Heizung und Warmwasser, aber auch an Kühlung definiert sein.

Im Prinzip ist Erdwärme überall möglich, aber der Untergrund hat natürlich ein unterschiedliches Potenzial. Gut wärmeleitende Gesteine wie Granit und Gneis sind sehr effizient, das heißt ich brauche weniger Bohrmeter. Auch das Vorhandensein von Grundwasser ist sehr gut. Ein wassererfüllter Sand hat eine höhere Entzugsleistung als ein trockener.

Kollektoren kann man verwenden, wenn man viel Platz hat. Sie sollten aber nicht überbaut werden und die Bodeneigenschaften sind auch wichtig – wenn der Boden schlecht durchlässig ist, dann wird wenig Wärme über das Regenwasser nachgeführt. Erdwärmesonden benötigen wenig Platz, sind aber auf Grund der Bohrarbeiten teurer. Sie sind jedoch das weitaus effizienteste System.

Die Genehmigung bei der Unteren Wasserbehörde kann bei vollständiger Einreichung der Antragsunterlagen meist innerhalb von 30 Tagen erfolgen. Eine bergrechtliche Genehmigung, die für Sonden bei mehr als 100 Metern Tiefe erforderlich ist, erfolgt meist wesentlich schneller.

Nach Anbringen der Wärmedämmung reduziert sich der Wärmebedarf, was zu einer geringeren Belastung der Sonden führt. Generell ist jedoch zu beachten, dass Maßnahmen zur energetischen Sanierung und damit zur Energieeinsparung immer der erste Schritt bei der Reduzierung des Energieverbrauchs sein sollten, der unternommen wird.

Erdwärme ist rund um die Uhr verfügbar, also immer dann, wenn man die Energie wirklich benötigt, während Solarenergie nur bei Sonneneinstrahlung genutzt werden kann. Für das Anbringen einer Erdwärmeanlage wird viel weniger Fläche als für das Anbringen einer Photovoltaikanlage benötigt.

Etwa ein Viertel der Kilowattstunden, die ich zum Heizen benötige, müssen als elektrische Energie aufgewandt (und bezahlt) werden. Drei Viertel kommen kostenlos aus der Erde.
Es gibt spezielle Wärmepumpenstrom-Tarife.

Sinnvoll sind Hybrid-Systeme für die Wärme, wenn der Heizbedarf mit Erdwärme nicht komplett gedeckt werden kann. Das ist oft bei Quartieren der Fall. Eine gute Kombination ist die mit Photovoltaik. Hier kann die Photovoltaikanlage vom Dach den Strom für die Wärmepumpe liefern. Allerdings muss bedacht werden, dass der meiste Solarstrom dann anfällt, wenn die Wärmepumpe nicht unbedingt arbeiten muss – nämlich im Sommer und am Tag.

Wo kann ich mich beraten lassen?

Die geoENERGIE Konzept GmbH führt in regelmäßigen Abständen Fachseminare
und Bauherren-Foren durch, in denen Sie sich umfassend beraten lassen können.
Weiterhin stehen Ihnen unsere Geothermie-Experten zur Verfügung.
Tel. 03731 79878 0

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Ändert sich der Wärmebedarf eines Objektes, so sollte auch die Auslegung der Sonden angepasst werden. Hierzu ist es sinnvoll, die tatsächlichen Verbrauchszahlen der letzten Jahre und die gemessenen Vorlauftemperaturen aus den Sonden zu vergleichen.

Technisch ist dies problemlos möglich, jedoch gilt es zu beachten, dass man sich dabei in eine gegenseitige (rechtliche) Abhängigkeit begibt. Da die Sonde auf dem Grundstück einer Partei errichtet ist, veräußert dieser streng genommen die Wärme an seinen Nachbarn.

Nach Anbringen der Wärmedämmung reduziert sich der Wärmebedarf, was zu einer geringeren Belastung der Sonden führt. Generell ist jedoch zu beachten, dass Maßnahmen zur energetischen Sanierung und damit zur Energieeinsparung immer der erste Schritt bei der Reduzierung des Energieverbrauchs sein sollten, der unternommen wird.

Wenn dies der Fall ist, so ist die Anlage falsch ausgelegt, das heißt die entzogene Wärmemenge ist höher als angenommen oder der Untergrund wurde nicht richtig bewertet. Dies können Sie verhindern, indem Sie die Planung in professionelle Hände – wie die von geoENERGIE Konzept – legen.

Nein, nach menschlichem Ermessen und in menschlichen Zeiträumen nicht. Die Wärmeproduktion aus dem Erdinneren stellt eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle dar.

Dies ist prinzipiell möglich, jedoch spielt das erforderliche Temperaturniveau des Heizkreislaufs eine entscheidende Rolle für die Effektivität des Systems und damit für die zu erwartenden Betriebskosten. Generell gilt: Je geringer die erforderliche Vorlauftemperatur ist, desto besser ist dies für eine Wärmepumpenanwendung. Bei einer Fußbodenheizung ist dies mit beispielsweise 35 bis 40 °C der Fall. Die Entscheidung für oder gegen eine Wärmepumpe sollte aber in jedem Fall erst nach einem gründlichen Check der Anlage durch einen Heizungsfachbetrieb erfolgen.

Die Erdwärme zieht die Energie aus der Erde, wo es das ganze Jahr über konstant um die zehn Grad hat. Die Luftwärmepumpe zieht die Wärme aus der Luft. Es wird klar, dass dann, wenn die meiste Wärme im Gebäude benötigt wird, auch die niedrigsten Außentemperaturen herrschen. Das heißt, genau dann, wenn die Luftwärmepumpe am meisten arbeitet, ist sie am wenigsten effizient. Der Wirkungsgrad von 4,0 sinkt dann schnell auf 3,5 der auch 3,0. Das wiederum bedeutet, dass sie etwa 25 Prozent mehr Energiekosten haben. Luftwärmepumpen sind in klimatischen Zonen, wo es im Winter nicht so kalt wird, durchaus denkbar, jedoch nicht dort, wo es im Winter mehrere Tage oder Wochen unter null Grad geht.

Bei der Erdwärme nutzen wir einen einheimischen Rohstoff. Denn die Erdwärme gehört laut Bundesberggesetz dem Grundstückseigentümer. Zum Antrieb der Wärmepumpe wird elektrischer Strom benötigt, dieser wird zu einem immer größeren Anteil aus Erneuerbaren Energien erzeugt. Die Wärmepumpe wird demzufolge ohne eigenes Zutun immer umweltfreundlicher.

Unser Tipp für Sie

Der Bundesverband Geothermie bietet auf seiner Webseite die Broschüre
„Erdwärme – Tipps für Hausbesitzer und Bauherren“ zum kostenlosen Download an.

Broschüre jetzt downloaden

Weitere Informationen zum Thema Geothermie

Es gibt verschiedene technische Möglichkeiten, um Erdwärme als Energiequelle zu nutzen. Man unterscheidet zwischen „offenen Systemen" (Brunnensystemen) und „geschlossenen Systemen" (Erdwärme-Sonden, Erdwärme- bzw. Flächenkollektoren, Energiepfählen).

Ein zentrales Element, das in allen Varianten vorkommt, ist die Wärmepumpe. Sie stellt die dem Boden entzogene Erdwärme mit Hilfe von Antriebsenergie (meist elektrischer Strom) dem Heizsystem des Gebäudes zur Verfügung und gewährleistet somit die Wärmeversorgung.

Die Wahl des geeigneten Systems hängt von vielen Faktoren ab und muss je nach Situation getroffen werden. Entscheidend sind vor allen Dingen die Untergrundverhältnisse am Standort. Neben den geophysikalischen Eigenschaften der vorliegenden Gesteine, wie Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität, ist auch das Vorhandensein und die chemische Beschaffenheit von Grundwasser dafür ausschlaggebend, welches System empfehlenswert ist. In den meisten Fällen sind dies in Mitteleuropa die Erdwärme-Sonden.

Mehr erfahren

Eine Wärmepumpe arbeitet nach dem Funktionsprinzip des Kühlschranks, d.h. mittels Antriebsenergie wird dem einen Kreislauf Wärme entzogen, welche dann dem zweiten Kreislauf auf einem höheren Temperaturniveau zur Verfügung steht. Der Einsatz von Erdwärme zur Heizung, Kühlung und Warmwasserbereitung stellt eine immer kostengünstigere Möglichkeit der Energieversorgung dar.

Über eine Wärmequellenanlage wie zum Beispiel Erdwärmesonden wird dem Untergrund Wärme entzogen, die mittels Wärmepumpe (und Einsatz von circa ein Viertel Antriebsenergie) auf das erforderliche Temperaturniveau angehoben wird. Analog kann im Falle von Gebäudekühlung das Fluid zur Wärmepumpe geführt und auf das entsprechend kühle Temperaturniveau gebracht werden. Besonders die passive (freie) Kühlung ist als ökonomisch und ökologisch sehr effiziente Nutzung anzusehen, da lediglich geringe Mengen Elektroenergie benötigt werden.

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Bei einem Niedrigtemperaturnetz handelt es sich um ein Konzept zur Wärmeversorgung über ein zentrales Netz, an dem verschiedene Verbraucher und Erzeugersysteme angeschlossen werden. Die Übertragung findet im Vergleich zu Fernwärmenetzen über eine verhältnismäßig geringe Distanz statt. Ein solches Wärmenetz der 5. Generation ist unter verschiedenen Bezeichnungen bekannt: Niedertemperaturnetz, Anergienetz, LowEx-Wärmenetz oder Wärmenetz 5.0 in Anlehnung an die Bezeichnung Wärmenetz 4.0.

Generell zirkuliert in einem Niedertemperaturnetz ein Wärmeträgermedium auf einem niedrigen Temperaturniveau von circa  5 °C bis 35 °C. Im Vergleich zu herkömmlichen Fernwärmenetzen (50 – 100 °C) kann bei diesen niedrigen Temperaturen mit ungedämmten Leitungen gearbeitet werden, ohne dass signifikante Wärmeverluste auftreten. Nachteilig wirken sich die geringen Temperaturen lediglich auf die Viskosität des Mediums aus, sodass mit größeren Leitungsquerschnitten und Umwälzpumpen gearbeitet werden muss.

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Die Wahl des geeigneten Systems hängt von vielen Faktoren ab und muss je nach Situation getroffen werden. Entscheidend sind vor allen Dingen die Untergrundverhältnisse am Standort. Neben den geophysikalischen Eigenschaften der vorliegenden Gesteine, wie Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität, ist auch das Vorhandensein und die chemische Beschaffenheit von Grundwasser dafür ausschlaggebend, welches System empfehlenswert ist. In den meisten Fällen sind dies in Mitteleuropa die Erdwärme-Sonden.

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Über eine Wärmequellenanlage wie zum Beispiel Erdwärmesonden wird dem Untergrund Wärme entzogen, die mittels Wärmepumpe (und Einsatz von circa ein Viertel Antriebsenergie) auf das erforderliche Temperaturniveau angehoben wird. Analog kann im Falle von Gebäudekühlung das Fluid zur Wärmepumpe geführt und auf das entsprechend kühle Temperaturniveau gebracht werden. Besonders die passive (freie) Kühlung ist als ökonomisch und ökologisch sehr effiziente Nutzung anzusehen, da lediglich geringe Mengen Elektroenergie benötigt werden.

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