Geothermie

« Ein Modell der Zukunft? »

Nachhaltigkeit ist Trumpf. In Sachen Bauen bedeutet das vor allem, einen bewussten und sparsamen Umgang mit unseren Ressourcen zu pflegen. Nachhaltig heizen legt dabei den Grundstein für einen möglichst kleinen ökologischen Fußabdruck und ein grünes Gewissen. Doch welche Heizung ist dafür die richtige? Die Meinungen hierzu gehen teils stark auseinander. Einig sind sich dagegen alle, dass fossile Brennstoffe ausgedient haben. Alternativen existieren bereits heute unzählige, wobei einige davon besonders zukunftsweisend erscheinen. Geothermie, also das Heizen mit Erdwärme, ist eine davon.

Was ist Geothermie?

Geothermie beschreibt ganz allgemein gesprochen die Erdwärme, also die im Erdreich vorhandene Energie in Form von Entropie. In aller Regel wird aber nicht die reine Wärme mit diesem technischen Begriff bezeichnet, sondern viel mehr deren Nutzung zu technischen Zwecken. Ob die Wärme an sich eingesetzt wird oder eine Umwandlung in andere Energieträger erfolgt, hängt dabei vom jeweils gewählten Prozess und vor allem dem gewünschten Ziel ab. Im privaten Bereich kommt sie normalerweise in Verbindung mit einem Heizsystem zum Einsatz.

Als klassische Wärmepumpe wird die aus dem Erdreich gewonnene Wärme genutzt, um mittels Komprimierung und Entspannung eines Kühlmittels die enthaltene Energie auf das zur Beheizung erforderliche Temperaturniveau anzuheben.

Unter Zuhilfenahme von Elektrizität als Hilfsenergie wird die Wärme sozusagen komprimiert, bis sie die Erfordernisse der Heizung zu erfüllen in der Lage ist.

Wie der Namensbestandteil „Geo“ vermuten lässt, wird die Wärme aus großen Tiefen des Erdreichs gewonnen, ohne oberflächennahe Bereiche mit Grundwasser etc. dafür in Anspruch zu nehmen.

Wie funktioniert Geothermie?

Die hinter der Geothermie stehende Heizungsanlage baut sich aus zwei wesentlichen Bestandteilen auf. Das eine ist die Pumpe, mit der die gewonnene Wärme komprimiert und auf das nötige Temperaturlevel angehoben wird. Eingespeist in einen Speicher kann sie von hier in gewohnter Art und Weise einer jeden anderen Heizung auch verteilt und nutzbar gemacht werden. Die zweite Komponente ist dagegen die Bohrung mit Transportkreislauf, über die die Erdwärme überhaupt aus tiefen Erdschichten gefördert wird.

Üblich sind Bohrtiefen mit bis zu mehreren hundert Metern. Dort unten sind dauerhaft gleichbleibende Temperaturen zu erwarten, die außerdem weit über den oberflächennahen 12 Grad Celsius als Standardwert liegen. In der Bohrung zirkuliert Wasser in einem geschlossenen Kreislauf. In der Tiefe erwärmt, gibt es die Energie im Wärmetauscher an die Pumpe ab. Dort wird ein ebenfalls geschlossener Kreislauf komprimiert und wieder entspannt. Im Sinne eines umgekehrten Kühlschranksystems wird demnach eben nicht Kälte, sondern Wärme „erzeugt“. Abschließend steht die Wärme zur Verfügung und ist nicht mehr von anderweitig, z.B. durch Gas erzeugter Heizwärme zu unterscheiden.

Abgrenzung zu anderen Systemen der Wärmepumpe

Neben der Geothermie als Energiequelle für eine Wärmepumpe existieren noch zwei weitere Funktionsweisen, die oft mit diesem Heizsystem in einen Topf geworfen werden. Man sollte jedoch die Unterschiede kennen, um im Zweifelsfall nicht von falschen Grundlagen auszugehen. Allen Anlagen gemein ist die „Aufbereitung“ der gewonnenen Wärme über die namensgebende Pumpe.

Unterschiedlich ist dagegen die Gewinnung der eingesetzten Grundwärme.

Die Wasserwärmepumpe setzt auf die Wärme des Grundwassers, um sie für Heizzwecke heranzuziehen. Die Luftwärmepumpe dagegen greift schlicht auf die Umgebungsluft zurück, um die zur Aufbereitung nötige Grundwärme zu gewinnen.

Je nach System wird diese unmittelbar angezogen oder aber in einem Erdkanal noch zusätzlich über die oberflächennahe Erdschicht erwärmt.

Stärken und Schwächen der Erdwärmepumpe

Der Rückgriff auf Erdwärme hat einige elementare Vorteile, die sie als Versorger für Ihr Heizsystem prädestiniert erscheinen lassen. Allerdings warten auch einige Aufgaben auf Ersteller und Betreiber solcher Systeme, mit denen sich eine Heizung für die Zukunft unbedingt auseinandersetzen muss.

Zukunftsweisende Technik

Die ganz große Stärke einer Erdwärmepumpe liegt in der immer gleichbleibenden und zugleich unerschöpflichen Quelle ihrer Energie. In Relation zum Menschen als Abnehmer stellt der Erdkern als Wärmequelle eine endlose Reserve dar. Über die großen Bohrtiefen ist außerdem eine gegenseitige Beeinflussung naheliegender Bohrungen mit einer Minderung des Ertrags nicht zu erwarten.

So kann eine darauf basierende Heizung präzise eingeregelt werden, da die Eingangsleistung aus der Erde konstant ist und keine saisonalen Schwankungen ausgeglichen werden müssen. Außerdem liegt die Eingangstemperatur deutlich über jener anderer Systeme, die mit Luft oder Grundwassertemperaturen arbeiten.

Gerade im Winter, wenn Heizwärme benötigt wird, ist die Außenluft als Energielieferant ebenfalls ausgekühlt und somit nur wenig leistungsfähig. Grundwasserbohrungen können dagegen bereits in geringer Zahl dazu führen, dass Grundwassertemperatur und –fließrichtung verändert werden. Ein flächendeckender Einsatz ist daher kaum absehbar.

Herausforderungen, die es beim nachhaltig Heizen zu bewältigen gilt

Wie immer gibt es auch bei der Geothermie nicht nur vorteilhafte Seiten. Hauptaufgabe, die es sicher zu bewältigen gilt, ist der Zugang zur Erdwärme. Durch die großen Bohrtiefen ist der Aufwand hierfür enorm. Da die Eigentumsrechte von Grundstücksbesitzern nur bis wenige Meter unter die Erdoberfläche reichen, ist außerdem eine bergbaurechtliche Genehmigung erforderlich. Noch völlig unklar sind darüber hinaus die praktischen Auswirkungen auf die angebohrten Gesteinsschichten.

Beispiele, wie die auf Erdwärmebohrungen zurückgeführten Geländehebungen im südbadischen Breisach mit all ihren Folgen auf den Gebäudebestand, lassen vermuten, dass hier noch einiges Potential für kritische Momente und derzeit ungelöste Aufgaben lauert. Lösbar, aber zumindest einschränkend wirksam auf die Wahl der Heizung im Gebäude ist die dennoch eher niedrige Eingangstemperatur bei diesem Heizsystem.

Um den Bedarf an Hilfsenergie gering und den Wirkungsgrad hoch zu halten, dürfen keine Wärmeübergabeflächen zum Einsatz kommen, die besonders hohe Vorlauftemperaturen erfordern.

Auf das Gesamtsystem kommt es an

Für die Feststellung, ob Geothermie eine Möglichkeit ist, nachhaltig zu heizen, hängt daher nicht alleinig von der Art der Wärmegewinnung ab. Stattdessen gilt es, die gesamte Heizungsanlage von der Energiegewinnung über die Heizung selbst bis hin zur Wärmeübergabe an die Wohnräume zu betrachten. Passt eine Komponente hier nicht in das System, werden die zukunftsfähigen Eigenschaften des verbliebenen Rests leicht aufgezehrt und in das Gegenteil verkehrt. Das Bild der Kette, deren Leistungsfähigkeit am schwächsten Glied bemisst, kann daher als zutreffendes Bild angewendet werden.

Die Fußbodenheizung – zukunftsweisend wie die Geothermie

Der optimale Partner der Geothermie in einer Heizungsanlage ist nach heutigem Stand die Fußbodenheizung. Denn Sie kommt wegen ihrer großen Oberfläche mit sehr niedrigen Vorlauftemperaturen um 35 bis 45 Grad Celsius aus.

Betrachtet man dem gegenüber die über die Erdwärme gewonnenen Temperaturen, ist häufig überhaupt keine Anhebung der Temperatur nötig. Die geförderte Wärme kann somit nahezu unverändert der Heizung zugeführt werden.

Im Endergebnis steht also auf der Haben-Seite eine endlose Energiequelle, die lediglich einer geringen Hilfsenergie aus Strom bedarf. Lassen sich die technischen Belange rund um die Erdbohrung und die ökologische Erzeugung dieser Hilfsenergie lösen, steht also ein System zur Verfügung, dass getrost als zukunftsweisend und allemal zukunftsfähig gelten kann.