Wie funktioniert Geothermie?
Pro 100 Tiefenmeter erwärmt sich die Erde um etwa 3 °C. Das erleben Sie hautnah, wenn Sie im Winter durch den Gotthardtunnel in der Schweiz fahren.
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Wie funktioniert Geothermie?
Heute zeigt sich das große Potenzial, das in dieser regenerativen Energiequelle liegt. Theoretisch ist bereits in den oberen drei Kilometern der Erdkruste genug Energie gespeichert, um die Weltbevölkerung 100.000 Jahre mit Strom zu versorgen. ¹
Das ist leider praktisch nicht alles nutzbar, veranschaulicht aber die gewaltigen Reserven der Geothermie als alternative Energiequelle.
In diesem Artikel wollen wir einen Überblick dazu geben, was Geothermie genau ist und wie sie funktioniert. Wir listen Vor- und Nachteile auf und erklären Ihnen, wie Geothermie auch für Sie praktisch umzusetzen ist.
Was ist Erdwärme bzw. Geothermie?
Beide Begriffe werden oft synonym verwendet, unterscheiden sich jedoch in ihrem Bedeutungsumfang.
Um das abzugrenzen, wollen wir erst einmal beide Begriffe kurz definieren.
Erdwärme
Damit bezeichnen wir die thermische Energie der Erdkruste.
Diese Wärme entsteht vor allem aus dem radioaktiven Zerfall von Uran oder Thorium im Erdmantel und im oberflächennahen Bereich durch den solaren Wärmeeintrag. Der Erdmantel ist eine tiefer liegende Schicht, die sich unter der Erdkruste befindet.
Durch Wärmeübertragung gelangt diese Energie von den unteren Schichten, wie dem Erdmantel, in die oberste Erdschicht, der Erdkruste.
Geothermie
Das ist die wissenschaftliche Untersuchung der Erdwärme und deren technische Nutzung.
Dabei unterscheiden die Fachleute zwischen der oberflächennahen (bis ca. 400 m) und der tiefen Geothermie (ab 400 m bis zu mehreren Kilometern).
Tiefe Geothermie
Bohrungen gehen bis ca. 5 km in die Erde und fördern sehr heißes Thermalwasser (80° – 150 °C), das vor allem in Kraftwerken zur Stromerzeugung benötigt wird.
In Deutschland gibt es bedingt durch günstige, geologische Bedingungen in Mecklenburg-Vorpommern und im Süden, vor allem um München herum, tiefengeothermische Anlagen.
Oberflächennahe Geothermie
Die Nutzung der oberflächennahen Erdwärme kommt viel häufiger vor, da sie einfacher zu erschließen ist und schon bei niedrigen Temperaturen (10°-12 °C) effektiv zum Heizen und Kühlen eingesetzt werden kann.
Dabei wird Wärme aus den oberen Erdschichten oder aus dem Grundwasser gewonnen.
Sie wird zur Wärmeversorgung von Wohnhäusern sowie von kommunalen oder kommerziell genutzten Gebäuden eingesetzt.
Wie effizient und umweltschonend das realisiert werden kann, zeigt das Beispiel der Firmenzentrale Schweickert in Walldorf . Finden Sie hier weiteren Informationen dazu.
Energie aus der Erde: Wie funktioniert Geothermie?
Pro 100 Tiefenmeter erwärmt sich die Erde um etwa 3 °C. Das erleben Sie hautnah, wenn Sie im Winter durch den Gotthardtunnel in der Schweiz fahren. Trotz Minustemperaturen ist es im Tunnel hochsommerlich warm mit bis zu 40 °C (und das bei aktiver Belüftung / Kühlung).
In den nächsten Abschnitten erklären wir, welche Verfahren und Techniken es gibt und wie diese funktionieren.
Oberflächennahe Geothermie zur Wärme- und Kältegewinnung
Wenn die meisten Menschen von Erdwärmenutzung sprechen, meinen sie oberflächennahe Verfahren.
Dabei kommt der Wärmepumpe eine zentrale Rolle zu. Sie enthält eine Flüssigkeit, die schon bei niedrigen Temperaturen verdampft.
Die Erdwärmesonden- bzw. kollektoren oder Grundwasserbrunnen stellen die für die Verdampfung notwendige Energie zur Verfügung.
Das verdampfte Gas wird nun in der Wärmepumpe verdichtet, wobei sich die Temperatur des Gases erhöht. Das heiße Gas wiederum gibt seine Energie an die Heizflüssigkeit ab, die dann unsere Wohnräume, Büros, Gewächshäuser und das Wasser erwärmt.
Erdwärme wird außerdem zur Enteisung von Weichen und Parkplätzen oder als Rasenheizung unter dem Fußballplatz eingesetzt.
Wie z. B. Erdwärmesonden zur Beheizung von städtischen Sozialwohnungen eingesetzt werden können, zeigt diese Anlage in Kelsterbach.
Die Vorteile von Erdwärme
- Als Energieressource ist sie nahezu unerschöpflich.
- Bei fachgerechter Planung sind die Betriebskosten im Vergleich zu anderen Systemen deutlich niedriger
- Die Verfügbarkeit ist quasi überall, jederzeit und ganzjährig möglich.
- Sie garantiert weitgehende Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern und den damit verbundenen Preisschwankungen oder klimatischen Bedenken.
- Sie ist eine erneuerbare (regenerative) Energiequelle.
- Die Gewinnung und Nutzung ist umweltschonend.
- Sie benötigt verhältnismäßig wenig Platz, da die Wärmegewinnung unter der Erde liegt.
- Sie stellt eine lohnenswerte, langfristige und zukunftsweisende Investition in die Infrastruktur dar.
- Sie basiert auf ausgereiften Verfahren und zuverlässiger Technik.
Welche Nachteile gibt es?
- Sie erfordert relativ hohe Anfangs- und Investitionskosten.
- Je nach geologischen oder hydrogeologischen Untergrundaufbau können bestimmte Systeme evtl. nicht eingesetzt werden
- Für Bohrungen sind behördliche Genehmigungen notwendig.
Einige dieser Nachteile lassen sich durch sorgfältige Planung und den richtigen Partner minimieren.
Unternehmen und Kommunen können bei uns z. B. eine geothermische Machbarkeitsprüfung in Auftrag geben und erhalten damit maximale PlanungssicherheitAuch um die behördlichen Genehmigungen brauchen Sie sich als unser Partner nicht zu kümmern. Wir wissen am besten, was, wo und wie beantragt werden muss.
Planung und Durchführung geothermischer Projekte
Für Unternehmen, Organisationen und Kommunen bedeutet Erdwärme eine kostenstabile, umweltschonende und zukunftsweisende Investition.
Dabei können geothermische Projekte zuerst komplex und gewagt erscheinen.
Unser Team von Fachleuten steht bereit, um alle Fragen und Unsicherheiten aus dem Weg zu räumen.
Vom ersten Beratungsgespräch bis zur Inbetriebnahme der Anlage wollen wir Sie fachmännisch begleiten.
Beratung, Standorterkundung und Machbarkeit
Alles fängt mit einem unverbindlichen Beratungsgespräch an. Wir finden heraus, welche Leistungen Sie mit der geothermischen Anlage erreichen wollen und was sich an Ihrem Standort realisieren lässt.
Aus der Bestimmung der geothermischen Standorteigenschaften ergeben sich dann geeignete Lösungen. Das können Wärmekollektoren, Energiekörbe, Sonden, Grundwasseranlagen und thermisch aktive Bauteile sein. Mehr dazu lesen Sie unter Geothermie Konzeption.
Wir prüfen außerdem die Machbarkeit der geeigneten Systeme, gemessen am erforderlichen Leistungsumfang der Anlage.
Planung und Konzeption
Die geplante geothermische Anlage prüfen wir nun auf Wirtschaftlichkeit und nehmen eine Vollkostenschätzung vor.
Wird diese gebilligt, geht es in die zweite Planungsphase. Das beinhaltet die fachgerechte Auslegung und Dimensionierung der Anlage sowie Ausschreibungen und Auswertungen der Angebote.
Außerdem holen wir die erforderlichen wasser- und bergrechtlichen Genehmigungen bei den zuständigen Behörden ein.
Die Bauphase
Auch die Bauleitung und -überwachung übernehmen wir fachgerecht für Ihr Projekt.
Das sind vor allem Qualitätssicherung, Zeitplanüberwachung und Kostenkontrolle.
Alle Leistungen haben wir auf unserer Seite Bauüberwachung aufgeführt.
Natürlich koordinieren wir alle behördlichen Abnahmen, machen die erforderlichen Funktionstests und nehmen die Anlage für Sie in Betrieb.
Objektbetreuung
Nach der Inbetriebnahme beobachten wir die Einregulierungsphase und kontrollieren die Effizienz der Installation.
Eine ständige Fern- und Vor-Ort-Überwachung garantiert die Funktionstüchtigkeit und ermöglicht zudem die Anpassung und Optimierung der Anlage aufgrund geänderten Nutzerverhaltens.
Dazu kommt die Wartung sowie die Erstellung der notwendigen Dokumentation für die zuständigen Behörden.
Dabei umfasst unsere Objektbetreuung noch weit mehr Leistungen, die Sie unter Anlagenmonitoring und Optimierung vollständig einsehen können.
Wichtig ist, dass das gemeinsam geplante und realisierte, geothermische Vorhaben voll Ihren Erwartungen entspricht.
Fazit - Wie gut funktioniert Geothermie?
Ein verändertes Klima- und Energiebewusstsein sowie die drastische Abkehr von (importierten) fossilen Energieträgern wird in den nächsten Jahren für einen Aufschwung der Erdwärmenutzung sorgen.
Wenn auch Ihr Unternehmen oder Ihre Kommune eine umweltbewusste, frei verfügbare und zukunftsweisende Wärme- und Energiequelle benötigt, stehen wir Ihnen als kompetenter Partner gern zur Seite.
Bei Interesse können Sie hier ein unverbindliches Beratungsgespräch vereinbaren.
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