Finden Sie jetzt Ihren Energie-Experten! 2729 registrierte Profis direkt erreichen und kostenlos vergleichen!
Jetzt lesen: So funktioniert energie-experten.org

Technik der Erdwärmenutzung

Methoden zur Gewinnung von Erdwärme

In der sogenannten "oberflächennahen" Geothermie haben sich drei Verfahren zur Wärmegewinnung aus dem Boden mit Einsatz einer Wärmepumpe etabliert:

Flächensparende Sonderentwicklungen wie Grabenkollektoren, Spiralrohre, spezielle Polypropylenmatten sowie Erdabsorber-Direktverdampfungssysteme werden seltener verwendet.

Ist aufgrund wasserschutzrechtlicher Bestimmungen, geologischer oder grundstücksflächenbedingter Einschränkungen eine Erdwärmenutzung nicht möglich, so ist eine Luft-Wärmepumpe als mono- oder bivalente Heizung als Alternative zur Erdwärme zu empfehlen.

Fordern Sie Kostenlos Vergleichsangebote für Erdwärmeheizungen an

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

Nutzung von Erdwärme-Kollektoren

Verlegung eines Flächenkollektors zur Gewinnung von oberflächennaher Erdwärme (Foto: energie-experten.org)
Verlegung eines Flächenkollektors zur Gewinnung von oberflächennaher Erdwärme (Foto: energie-experten.org)

Flache Erdwärme-Kollektoren werden auf dem Grundstück ausgelegt. Dies ist die preiswerteste Variante der Erdwärmeheizung. Die Flachkollektoren können sogar in Eigenarbeit verlegt werden. Die Vorteile sind:

  • ganzjährig verfügbar (monovalente Betriebsweise)
  • ganzjährig hohes Temperaturniveau der Wärmequelle (ca. +0°C bis +15 °C)
  • geschlossenes System mit unbedenklichem Solemedium
  • einfache Erschließung der Wärmequelle

Da die Erdwärme-Energie bei dieser Technik primär aus der Sonneneinstrahlung und dem versickernden Regenwasser kommt, ist diese Methode jedoch mit einigen Nachteilen behaftet:

  • es wird eine verhältnismäßig große Fläche zur Verlegung der Kollektoren benötigt
  • weiterhin darf diese Fläche später nicht bebaut werden
  • werden Bäume gepflanzt, besteht die Möglichkeit, dass im Laufe der Jahre die Wurzeln die Kollektoren beschädigen können
  • die Fläche ist nur begrenzt belastbar, da die Plastikrohre des Erdwärme-Kollektors in einer Tiefe von nur rund 1,2 bis 1,5 m unter der Oberfläche verlaufen und daher durch eine zu große Belastung abgequetscht werden könnten
  • ein Bewuchs mit Bodendeckern, die eine deutliche Abschattung verursachen, sollte vermieden werden, da sonst langfristig der Boden durch geringere Sonneneinstrahlung regeniert wird und weniger Erdwärme zur Verfügung steht
  • eine Versiegelung des Bodens, etwa durch das Anlegen einer Terassenfläche über dem Kollektor, sollte vermieden werden
  • die Gartengestaltung sollte daher an dieser Stelle im optimalen Fall eine Rasenfläche vorsehen

Verwendung von Erdwärme-Sonden

Um Erdwärme aus tieferen Bodenschichten zu gewinnen, werden in der Regel Erdwärmesonden gebohrt. (Foto: energie-experten.org)
Um Erdwärme aus tieferen Bodenschichten zu gewinnen, werden in der Regel Erdwärmesonden gebohrt. (Foto: energie-experten.org)

Ist die Fläche für einen horizontalen Erdwärmekollektor nicht vorhanden oder aufgrund ihrer Nutzung ausgeschlossen, so gibt es die Möglichkeit der senkrechten bzw. schrägen Anordnung. Diese Art von Kollektor wird als Erdwärmesonde bezeichnet. Erdwärmesonden reichen in Tiefen von 10 bis 100 m.

Voraussetzungen für die Planung und Einbringung von Erdwärmesonden sind die genaue Kenntnis der Bodenbeschaffenheit, der Schichtenfolge, des Bodenwiderstandes sowie der Existenz von Grund- und Schichtenwasser und der Bestimmung von dessen Fließrichtung. Da bei der Bohrung in der Regel Grundwasser führende Schichten getroffen werden, ist eine wasserrechtliche Erlaubnis zum Betrieb der Erdwärmesondenanlage einzuholen. Für den Gebäudebestand und für Neubauten in Ballungsräumen mit geringem Freiflächenangebot eignen sich Erdwärmesonden besonders.

Vorteile von Erdwärmesonden:

  • Besondere Eignung, da eine Nachrüstung mit Erdwärmekollektoren oft aus Platzmangel nicht möglich ist.
  • Erdwärmesonden sind im Vergleich zu Erdwärmekollektoren vollkommen saisonal unabhängig (ganzjährig verfügbar) und weisen damit auch im Winter die höchste Effizienz auf.
  • Ansonsten gelten die gleichen Vorteile wie für Erdwärmekollektoren.

Nutzung von Erdwärme über eine Brunnenanlage

Um tiefere Erdwärme-Bohrungen zu realisieren, wird das Bohrgestänge beim Bohrvorgang zusammengeschraubt und nachgeführt. (Foto: energie-experten.org)
Um tiefere Erdwärme-Bohrungen zu realisieren, wird das Bohrgestänge beim Bohrvorgang zusammengeschraubt und nachgeführt. (Foto: energie-experten.org)

Grundwasser mit seiner ganzjährigen Temperatur von 8 bis 12°C bietet als Erdwärmequelle beste Bedingungen zum Betrieb einer Wärmepumpe. Hierbei wird über eine Tauchpumpe aus dem Förderbrunnen Grundwasser entnommen, über den Verdampfer der Wärmepumpe bzw. einen Zwischenwärmetauscherkreis geleitet, dabei abgekühlt und über den Schluckbrunnen wieder zurückgeführt. Der Abstand zwischen Förder- und Schluckbrunnen sollte zur Vermeidung von thermischen Kurzschlüssen mindestens 10 m betragen. Die Fließrichtung, die Ergiebigkeit und Wasserqualität sind im Vorfeld durch Pumpversuche zu ermitteln, um eine langfristige Entnahme der Erdwärme zu gewährleisten.

Durch lokal jahreszeitlich stark schwankende Grundwasserqualitäten ist im Vorfeld der Anlagenplanung eine Wasseranalyse notwendig. Unterbleibt diese, besteht die Gefahr der Verockerung des Schluckbrunnens und der Korrosion durch Eisen und Mangan. Bei nicht ausreichender Wasserquantität und -qualität ist von einer Brunnenwassernutzung abzusehen. Eine eventuell angebrachte Probebohrung kann jedoch noch als Erdwärmesonde genutzt werden.

Vorteile der Grundwassernutzung:

  • ganzjährig verfügbar (monovalente Betriebsweise)
  • höchster Wirkungsgrad, da Wasser bei ganzjährig relativ konstanten und hohen Temperaturen zwischen 8 °C und 12 °C zur Verfügung steht.

Hier finden Sie Erdwärme-Fachbetriebe in Ihrer Nähe

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

Weitere Informationen über die Nutzung von Erdwärme

"Techniken der Erdwärme-Nutzung" wurde am 14.03.2016 das letzte Mal aktualisiert.