Die Erdwärme als natürlicher Energielieferant

Unter dem Begriff der Geothermie verstehen wir sowohl die Erforschung der thermischen Gesamtlage als auch die durch technische Methoden mögliche Nutzung der Erdwärme. Dabei stellt die Erdwärme eine thermische Energie der Erde dar. Ihre Wurzel liegt im etwa 6000 °C heißen Erdkern, in dem radioaktive Elemente liegen und bei deren natürlichen Zerfall Wärme erzeugt wird. Das Zirkulieren der Flüssigkeiten und Gase in den einzelnen Erdschichten führt zum Wärmeaustausch der unterschiedlichen Lagen. Zu dieser thermischen Energie summieren sich noch die äußerlichen Einflüsse durch Sonneneinstrahlung, Niederschläge und, nicht zu vergessen, des Schmelzwassers. Nutzbar ist für uns aber lediglich die Energie der zugänglichen oberen Schichten. Grundsätzlich unterscheiden wir zwischen den zwei Arten der oberflächennahen und tiefen Geothermie. Die Energie aus oberflächennaher Geothermie basiert aus Tiefen bis zu 400 Metern. Zu ihrer Gewinnung dienen uns offene Systeme, sogenannte Brunnensysteme oder geschlossene Systeme, wie Kollektoren und Sonden.

Durch den Gebrauch von Erdwärme bei Thermalwässer und thermischen Ressourcen der Tiefengesteinsschicht gelangen wir auch an die Energien der tieferen Schichten. Diese Geothermieart wird ausschließlich zur Versorgung von gesamten Ortschaften und Städten genutzt, da diese eine enorme Energieleistung mit sich bringt, dennoch aber einen sehr großen Aufwand erfordert und daher intensive Kosten bewirkt. Bei dieser Art benötigt wir zwei getrennte Brunnen, einen Entnahmebrunnen (Förderbrunnen) und einen Rückgabebrunnen (Injektionsbrunnen). Aus dem Wasser des Entnahmebrunnens wird die Wärme über den Wärmepumpenkreislauf entnommen und an den Heizungskreislauf weitergegeben. Das abgekühlte Wasser wird an den Rückgabebrunnen wieder dem Grundwasser zugeführt. Wichtig hierbei ist, dass das Wasser von der Injektionsstelle nicht zurück zur Förderung geraten kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Grundwasserbeschaffenheit einen enormen Einfluss auf die Leistung, den Betrieb und die Lebensdauer der Wärmepumpe ausübt. Verunreinigungen oder geringere Wasserstände führen zu Schäden der Pumpe.


Man darf sich diese Art des geschlossenen Systems in etwa wie eine Fußbodenheizung vorstellen. In einer Tiefe von 0,8 bis 1,6 Metern liegen in Schleifen verlegte Kunststoffrohre mit einem Gemisch aus Wasser und Frostschutzmitteln (Solegemisch). Dort wird die Erdwärme als molekulare Energie aufgenommen und an die zur Wärmepumpe weitergeleitet. Diese wandelt die Energie wieder in Wärme um. Wegen der Erdarbeiten für die Erdwärmekollektoren besteht meist lediglich eine Mitteilungspflicht. Selten ist eine Genehmigung notwendig. Einen Nachteil bei diesem System stellt jedoch die große unbebaute Bodenfläche dar, die du zur Energiegewinnung benötigst. Im Gegensatz zu dem horizontalen System der Kollektoren installieren Bohrunternehmen das Rohrsystem hier vertikal oder schräg via Bohrloch, wodurch weniger Grundstücksfläche verbraucht wird. Eine Tiefenbohrung bringt jedoch folgende Nachteile mit sich: Der Boden muss zunächst eine bestimmte Beschaffenheit aufweisen, sodass eine möglichere tiefere Bohrung oder weitere Bohrungen nötig sein können. Hierbei steigen demzufolge die Kosten. Ebenso ist eine Tiefenbohrung genehmigungspflichtig, was zu einem höheren Aufwand und ebenso zu weiteren Ausgaben führt.

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