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Die oberflächennahe Geothermie bezieht sich auf Maßnahmen im Tiefenbereich bis zu 400 Metern. Zur oberflächennahen Geothermie gehören viele – auch für den privaten Wohnungsbau nutzbare - Techniken. Das Prinzip ist in allen Fällen gleich:  In im Erdreich verlegten Schläuchen oder Rohren zirkuliert ein Arbeitsmittel (in der Regel Wasser oder Kohlendioxid), das die Wärme aus dem Boden  aufnimmt und später über einen Wärmetauscher an den Heizkessel wieder abgibt.  Dabei unterscheidet man zwischen Kollektorsystemen, die Wärme breitflächig (horizontal) in etwa 2 m Tiefe unter der Oberfläche nutzen und Erdwärmesonden (vertikal), die in der Regel bis in Tiefen von 100 – 150 m vordringen. Da die Temperaturen in den oberflächennahen Schichten nicht sehr hoch sind, muss über eine Wärmepumpe ein höheres für Heizungszwecke dienliches  Temperaturniveau eingestellt werden. Die Wärmepumpe wird in den meisten Fällen elektrisch betrieben. Sie arbeitet umso effizienter je niedriger der Unterschied zwischen gefördertem und benötigtem Temperaturniveau ist. Das bedeutet, dass Heizungssysteme, mit niedrigen Vorlauftemperaturen (bis ca. 35° C) und großflächigen Heizkörpern wie Fußboden- oder Wandheizungen für die Versorgung mit Erdwärmepumpen am besten geeignet sind. Bei der Berechnung des Primärenergiebedarfs für Heizungen mit Erdwärmenutzung muss der elektrische Aufwand der Wärmepumpe einberechnet werden. Nur wenn die Arbeitszahl der Wärmepumpe höher als 3 ist, kann auf der Basis der derzeitigen Elektrizitätserzeugung von einem Vorteil des Systems für den Klimaschutz ausgegangen werden. Hausbesitzer, die mit einer Erdwärmeanlage heizen wollen, sind gut beraten, bei der Planung auf diesen Aspekt besonders zu achten und sich zur Kontrolle einen Wärmemengenzähler einbauen zu lassen.

Kollektoren

Bild: Energiepfahl ©Rüdiger Dudda

Zu den Erdkollektoren zählen Systeme, wie breitflächig im Erdreich verlegte Schläuche oder punktuell eingebrachte Erdwärmekörbe. Ein weitere interessante Entwicklung sind „Energiepfähle“. Darunter sind im Erdreich gründende Betonpfeiler von Gebäuden zu verstehen, in die Kollektoren eingebaut wurden.

Sondensysteme

Bild: Sondenfuß ©Rüdiger Dudda

Erdwärmesonden beziehen Wärmeenergie i.d.R. aus einer Tiefe von 100 – 150 Metern. Bevor die Sonde eingesetzt werden kann, muss zunächst eine Bohrung niedergebracht werden. Je nach Untergrundbeschaffenheit, Übertragungsmedium und sonstigen Systemvoraussetzungen werden für die Sonde unterschiedliche Materialien bzw. Materialverbünde verwendet. Erdwärmesonden können sehr gut mit Solarthermieanlagen und anderen Wärmequellen kombiniert werden, indem im Sommer überschüssige Wärmeenergie über die Sonde ins Erdreich befördert wird, wo sie im Winter wieder zu Heizzwecken zur Verfügung steht. Auf diese Weise gelingt im Sommer auch eine Kühlung der betreffenden Gebäude.

Eine Neuentwicklung sind radiale Sondensysteme, welche den oberen, von der Sonneeinstrahlung beeinflussten Erdbereich (bis ca. 30 m) erschließen.