Oberflächennahe Geothermie

Wärmepumpen nutzen die Umgebungswärme. Die Umgebungswärme wird mittels Antriebsenergie (meist Strom) auf ein höheres Temperaturniveau „gepumpt“. Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Umgebungswärme und erforderlicher Heizwärme ist, desto weniger Antriebsenergie ist im Verhältnis zum Gesamtwärmeertrag erforderlich. Zurückzuführen ist dies darauf, dass Erdreich und Wasser als Wärmequelle über ein ganzjährig relativ gleichbleibendes Temperaturniveau von ca. 10 °C verfügen, die Luft als Wärmequelle im Winter aber oft im Frostbereich liegt und somit mehr Antriebsenergie zum Erreichen der erforderlichen Heiztemperatur benötigt. Voraussetzung für effiziente Arbeitszahlen ist u. a. eine niedrige Vorlauftemperatur zur Beheizung der Gebäude. Optimal ist eine Fußbodenheizung, da hier Vorlauftemperaturen von nur 30 – 35 °C erforderlich sind. Auch größer dimensionierte Heizkörper, die mit ca. 50 °C Vorlauftemperatur während der kältesten Jahreszeit gefahren werden können, eignen sich noch für den Einsatz einer Wärmepumpe. Ab Vorlauftemperaturen von über 55 °C ist der Einsatz einer Wärmepumpe in der Regel nicht mehr zu empfehlen. Hier ist das Verhältnis von Antriebsenergie zu bereitgestellter Energie so schlecht, dass sich sowohl ein wirtschaftlicher wie auch ökologischer Nutzen bei den derzeitigen Rahmenbedingungen (Energiepreise, EE-Anteil an der Stromerzeugung) nicht mehr einstellt.

Das Potenzial zur Nutzung der Umweltwärme mittels Wärmepumpen ist rein theoretisch fast unendlich groß. Als eingrenzender Faktor für die Gebäudebeheizung sind zum einen, wie oben schon näher erläutert, die Eignung der vorhandenen Wärmeverteilsysteme zu sehen. Zum anderen müsste bei einem starken Ausbau der Wärmepumpentechnologie die erforderliche Antriebsenergie (vorwiegend Strom) sichergestellt werden. Ein starker Ausbau von Wärmepumpen führt dementsprechend zu einem Anstieg beim Strombedarf.

 

Tiefe Geothermie

Tiefe-Geothermie hingegen ist die Nutzung von Erdwärme der Erdrinde ab 400 m Teufe. Die Energie kann durch hydro-thermale Technik gewonnen und für Heizzwecke oder zur Stromerzeugung genutzt werden. Dabei können zwei unterschiedliche Verfahren angewendet werden.

Zum einen kann thermische Energie der natürlichen wasserführenden Schicht entnommen werden. Bei Temperaturen über 100°C kann diese Energie zur Strom- und Wärmeerzeugung, bei Temperaturen unter 100°C nur zur Wärmeerzeugung verwendet werden. Je nach Schüttung stehen dabei unterschiedliche Energiemengen zur Verfügung.

Die Alternative hierzu ist, wenn keine wasserführende Schicht vorhanden ist, künstliche Klüfte in das heiße Tiefengestein zu sprengen (sog. „fracking“) und ein geeignetes Medium (z.B. Wasser) durch dieses heiße Gestein zu pumpen. Das Wasser absorbiert die Tiefenwärme und kann, nachdem man es wieder zurückgepumpt hat, der Energiebereitstellung dienen. Das Fracking-Verfahren, das aktuell auch durch die Möglichkeit der Erdgasgewinnung aus Tiefengestein diskutiert wird, jedoch auf Grund der teilweise zu Recht befürchteten möglicherweise schädlichen Auswirkungen heftig in der Kritik steht, wird derzeit noch kaum angewandt.

Eine Einschätzung des Potenzials zur Nutzung der Tiefe-Geothermie gestaltet sich sehr schwierig, da, um verwendbare Aussagen treffen zu können, immer direkte Untersuchungen vor Ort notwendig sind. Abhängig von der Schüttung und der Temperatur des Tiefenwassers kann in den Kommunen ein großes Potenzial zur Wärmebereitstellung durch Tiefe-Geothermie vorhanden sein.