Oberflächennahe Geothermie

Erdwärme aus geringer Tiefe

Unter der Bezeichnung „oberflächennahe Geothermie“ versteht man die Nutzung der Erdwärme bis zu einer Tiefe von 400 Metern. Die Erdwärme in den obersten Schichten von bis zu 10 Metern ist dabei zum größten Teil auf die Sonneneinstrahlung zurückzuführen, weshalb die Temperaturen in diesem Bereich jahreszeitlich bedingten Schwankungen unterworfen sind. Tiefer liegende Schichten ab ca. 15 Metern Tiefe beziehen ihre Wärmeenergie dagegen vorwiegend aus dem Erdinneren, weshalb hier das ganze Jahr über mit konstanten Temperaturen zwischen 8 und 12 Grad gerechnet werden kann. Ab ca. 50 Metern Tiefe nimmt dann die Temperatur des Bodes um 3 Grad pro 100 Meter Tiefe zu, bis dann bei einer Tiefe von 400 Metern Temperaturen um 20 Grad erreicht werden.

Die oberflächennahe Geothermie ist als erneuerbare Energie besonders interessant, da die Wärme in den oberen Bodenschichten aufgrund der geringen Bohrtiefe mit überschaubarem Aufwand genutzt werden kann. Zu diesem Zweck werden Erdwärmekollektoren, Erdwärmekörbe oder Erdwärmesonden eingesetzt. Allen Systemen ist gemeinsam, dass eine Trägerflüssigkeit über ein geschlossenes Rohrsystem in die Erde geleitet wird, sich dort erwärmt und ihre Wärmeenergie an der Oberfläche an einen Wärmetauscher abgibt. Um den Kreislauf zu schließen, wird die Trägerflüssigkeit anschließend wieder in das Erdreich geleitet, damit sie dort von neuem Wärmeenergie aufnehmen kann.

Da die Wärmeenergie, die durch oberflächennahe Geothermie dem Erdreich entnommen werden kann, für Heizung und Warmwasser nicht ausreicht, kommt zusätzlich auch immer eine Wärmepumpe zum Einsatz. Diese hebt das Temperaturniveau auf die gewünschte Höhe an. Wenn für die Wärmeerzeugung ausschließlich erneuerbare Energien zum Einsatz kommen sollen, kann die für die Wärmepumpe notwendige elektrische Energie auch durch eine Solaranlage erzeugt werden. Aber auch mit konventionellem Strom kann eine Wärmepumpe so betrieben werden, dass bis zu 80 % der im Haushalt benötigten Wärme Erdwärme ist. Je niedriger die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Erdreichs und der zum Heizen des Hauses und des Warmwassers benötigten Temperatur ist, desto effektiver arbeitet die Wärmepumpe und verbraucht entsprechend weniger Strom.

Am effektivsten kann die Erdwärme über oberflächennahes Grundwasser entnommen werden. Auf diese Weise werden Wärmeverluste vermieden, denn es wird keine zusätzliche Trägerflüssigkeit benötigt, die sich erst noch im Erdreich erwärmen muss. Wie auch bei den anderen Systemen wird auch hier ein Kreislauf geschaffen, indem über ein Bohrloch das warme Grundwasser an die Oberfläche transportiert und nach dem Wärmtauschprozess über ein anderes Bohrloch wieder zurückgeleitet wird.

Auch wenn gar keine Wärme, sondern Kühlung benötigt wird, kann die oberflächennahe Geothermie als erneuerbare Energie genutzt werden. So ist es möglich, ganze Gebäude zu kühlen, indem einfach der umgekehrte Weg gegangen und mittels Wärmetauscher die Wärme des Gebäudes an das Erdreich abgegeben wird. Obwohl diese Technik sehr vielversprechend ist und angesichts des enormen Energieverbrauchs von herkömmlichen Klimaanlagen ein hohes Einsparpotential bietet, wird sie bisher aber nur sehr selten eingesetzt.