Die Geothermie ist neben Sonnenenergie und der Energie aus Windkraft eine der zukunftsweisenden, umweltfreundlichen, erneuerbaren Energiequellen. Geothermie ist der Fachbegriff für Erdwärme.
Beispiele für die Geothermie
Dass in der Erdkruste Wärme gespeichert ist, dafür hat jeder schon einmal Beweise gesehen: Geysire, die in Island heißes Wasser in die Höhe schießen. Bekannt sind aber auch in Deutschland die warmen oder heißen Quellen, denen eine besondere Heilkraft innewohnt. Auch die enorme Hitze, die bei einem Vulkanausbruch freigesetzt wird, zeugt deutlich von der in der Erde gespeicherten Wärme. Allgemein gesagt nimmt die Wärme zu, je tiefer man in die Erdkruste eindringt (von einigen ‚Wärmeanomalien‘ abgesehen). Bei Erdwärme in Tiefen von bis zu 400 Metern spricht man von oberflächennaher Geothermie, in Tiefen darunter von Tiefengeothermie. Der Begriff der Geothermie umfasst auch alle Techniken, die sich dieser Erdwärme zunutze machen, sei es in sogenannten KWK-Kraftwerken, zur Herstellung von Strom oder eben in Wärmepumpenanlagen.
Erdwärmepumpen
So genannte Erdwärmepumpen nutzen die in der Erde gespeicherte Wärme zu Heizzwecken. Es handelt sich dabei immer um die Nutzung der oberflächennahen Geothermie, auch wenn die Bohrungen manchmal in Tiefen von bis zu 100 Metern reichen. Wärmepumpen machen es möglich, die im Erdreich enthaltene Wärme zu übertragen. Das kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Die am weitesten verbreiteten Methoden nutzen Erdkollektoren oder Erdsonden. Bei anderen Methoden werden Erdkörbe oder Tiefensonden verlegt.
Nutzung der Erdwärme mit Erdkollektoren
Erdwärmekollektoren, werden im Erdreich horizontal in Rohrschlangen verlegt. Durch sie zirkuliert ein Wärmeträgermedium, dass die Wärme aus dem Erdreich zieht. Um damit ein Haus heizen zu können oder auch zusätzlich das Warmwasser aufwärmen zu können, ist eine recht große Kollektorfläche notwendig. Üblicherweise wird der Erdkollektor die doppelte, zu beheizende Fläche einnehmen. Mit anderen Worten: Für 100 Quadratmeter zu beheizende Wohnfläche benötigt der Kollektor mindestens 200 Quadratmeter freie Fläche. Die Nutzung der Erdwärme mit einem Erdkollektor hat Vor- und Nachteile. Ein großer Vorteil ist natürlich die vergleichsweise unkomplizierte Verlegung des Kollektors. Da die Erdkollektoren in einer Tiefe von rund 1,50 Metern verlegt werden, sind dabei sogar Eigenarbeiten möglich. Das macht den Erdkollektor auch deutlich billiger im Vergleich etwa zu Erdsonden. Andererseits brauchen Erdkollektoren eine große, unbebaute Fläche. Außerdem ist die sogenannte Entzugsleistung nicht so groß. Zudem schwankt die erzielbare Leistung im Jahresverlauf und ist von der Bodenbeschaffenheit (Feuchtigkeit und Sonneneinstrahlung) abhängig.
Nutzung der Geothermie mit Erdsonden
Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen, die Erdsonden nutzen, werden Kunststoffrohre senkrecht in Bohrlöchern verlegt, die einen Durchmesser von meist 15 bis 20 Zentimetern haben. Diese Bohrlöcher sind je nach benötigter Heizleistung rund 50 bis 100 Meter tief. Ab einer Tiefe von über 99 Metern sind in Deutschland allerdings Genehmigungen vom Bergamt für die Bohrungen notwendig, genauso wie in Wasserschutzgebieten. Die Nutzung der Erdwärme mit Erdsonden gilt als besonders effektiv, weil in den tieferen Schichten von einer gleichbleibenden Temperatur von rund zehn Grad, ausgegangen werden kann. Ein weitere Vorteil ist der geringe Platzbedarf, sodass die Erdsonden-Wärmepumpen auch für kleine Grundstücke geeignet sind. Allerdings sind die Bohrungen teuer und aufwendig. Liegen keine Daten über die Bodenbeschaffenheit vor, müssen Probebohrungen durchgeführt werden, um die Wirtschaftlichkeit der Anlage einschätzen zu können. Möglich ist auch die Ausführung über mehrere kürzere Sonden, das verringert jedoch die Wirtschaftlichkeit der Nutzung der Geothermie und erhöht die Kosten.
Fazit
Der Begriff Geothermie umfasst die Erdwärme und ihre Nutzung als erneuerbare Energie. Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen wird die Erdwärme entweder über horizontale Erdkollektoren oder vertikale Erdsonden entzogen. Beide Systeme haben ihre Vor- und Nachteile. Sie unterscheiden sich vor allem hinsichtlich des Platzbedarfs, der Effizienz und dem Kostenaufwand. Die mögliche Leistung der Erdwärmepumpen hängt ganz entscheidend vom Wassergehalt, der Gesteinsart und der Bodenqualität ab.