Energie aus der Erde

Energie in der Erde – ein Überblick …

Die zur Gebäudebeheizung genutzte Umweltenergie der Erde besteht hauptsächlich aus im Boden gespeicherter Sonnenenergie, die bis zu einer Tiefe von etwa 400 Metern unter der Erdgleiche mit Temperaturen von 8 °C bis 12 °C nutzbar ist. Wärme aus dieser Lage wird oberflächennahe Geothermie genannt. Wird die Energie unterhalb der 400 Meter-Grenze, bis zu einer Tiefe von etwa 3.000 Metern bezogen spricht man von tiefer Geothermie.

Im Gegensatz zu oberflächennaher Erdwärme ist die Energiequelle dabei der Erdkern, der kontinuierlich Wärme nach außen abgibt. Je nach Lage und geologischen Eigenschaften können dabei Erdreichtemperaturen von bis zu 100 °C vorhanden sein, die auch eine Nutzung für die Stromproduktion ermöglichen. Mit einem Anteil von etwa 0,2 %, spielt Strom aus tiefer Geothermie nur eine untergeordnete Rolle bei der Stromproduktion in Deutschland.

Eine Sonderform stellen übrigens auch spezielle Eisspeicher dar. 

Erdwärmenutzung im privaten Wohnbereich …

Erdwärme für die private Nutzung wird hauptsächlich aus oberflächennaher Geothermie bis zu einer Tiefe von 100 Metern unter der Erdoberfläche bezogen. In Kombination mit einer Wärmepumpe kann die Energie dabei zum Beispiel über Sondenbohrungen, Erdkollektoren oder Künetten gewonnen werden.

Erdwärme über Sondenbohrungen …

Erdwärmesonden bestehen aus einem doppelten Rohr, das über eine Bohrung tief ins Erdreich eingebracht wird. Da ab einer Tiefe von 100 Metern Bergbaurechte erforderlich werden, beschränkt sich der Einsatz zur Gebäudebeheizung auf geringere Tiefen. Je nach Feuchtegehalt, Qualität und Beschaffenheit des Bodens, können je Bohrmeter 50 Watt gewonnen werden. Da feuchte Erde mehr Energie speichern kann, nimmt der Ertrag mit dem Feuchtegehalt zu. Insgesamt sind für ein typisches Einfamilienhaus Bohrungen mit einer Gesamttiefe von etwa 150 Metern notwendig, die auf mehrere Einzelbohrungen aufgeteilt werden können. Je Meter Bohrung sind dabei Kosten von etwa 50 € bis 70 € zu planen. Tiefenbohrungen sind generell genehmigungspflichtig und nicht in allen Regionen zulässig. Vor der Installation empfiehlt sich eine Eignungsprüfung des betreffenden Bodens.

Erdwärme über Erdkollektoren …

Neben den Sondenbohrungen kann die Erdwärme auch über Flachkollektoren gewonnen werden. Flachkollektoren bestehen aus flächig, in einer Tiefe von etwa 1,50 Meter verlegten Rohrschlangen, ähnlich einer Fußbodenheizung. Je nach Bodenqualität können dabei je Quadratmeter etwa 25 Watt geerntet werden. Wie bei den Sondenbohrungen, nimmt die Entzugsleistung auch bei Flachkollektoren mit dem Feuchtegehalt im Boden zu. Für ein typisches Einfamilienhaus wird für die Erdwärmekollektoren eine nicht überbaute Fläche von etwa 350 m² benötigt. Die Kosten liegen dabei bei etwa 7 € bis 8 € je Quadratmeter Kollektorfläche.

Verlegung von Künetten – eine besondere Form der Erdkollektoren …

Eine besondere Form der Erdkollektoren ist die Künettenverlegung. Dabei werden die Rohrleitungen in sich überschneidenden Ringen von etwa einem Meter Durchmesser in den Boden eingebracht. Je Meter kann dabei in feuchten Böden bereits eine Entzugsleistung von 100 Watt je Meter verlegter Länge erreicht werden. Um den Energiebedarf eines typischen Einfamilienhauses zu decken wird eine Verlegelänge von etwa 80 Metern und damit eine freie und nicht überbaute Fläche von 80 m² erforderlich.

Eine weitere, besonders leistungsstarke und platzsparende Alternative stellen die sogenannten Erdwärmekörbe dar. 

Kombination von thermischer Solaranlage mit Erdkollektoren zur Wärmespeicherung …

Um eine ausreichende Regeneration der Erde zu gewährleisten sollte die Fläche über Erdkollektoren nicht überbaut werden. Eine besondere Lösung sind Erdkollektoren in Kombination mit thermischen Solaranlagen. Das ganze Jahr über wird dabei überschüssige Wärme aus der Solarwärmeanlage über einen Erdkollektor unter dem Gebäude an das Erdreich abgegeben und darin gespeichert. In der Heizperiode kann diese Energie dann über eine Wärmepumpe für die Gebäudebeheizung nutzbar gemacht werden. Zusätzlich reduziert die höhere Temperatur des Erdreichs unterhalb des Gebäudes die Wärmeverluste. Diese Anlagenkombinationen sind sehr effizient, technisch aber auch besonders anspruchsvoll.

Hilfe vom Fachmann …

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